أسئلة وأجوبة حول محول الطاقة (١٧ سؤالاً وجواباً)! اختبر معلوماتك...

01

لماذا يجب تأريض قلب المحول؟

في التشغيل العادي لمحول الطاقة، يجب تأريض القلب الحديدي بشكل آمن. في حال عدم وجود تأريض، سيؤدي جهد التعليق بين القلب الحديدي والأرض إلى انهيار متقطع وتفريغ كهربائي في القلب الحديدي إلى الأرض، وتختفي إمكانية تشكل جهد التعليق بعد تأريض القلب الحديدي. مع ذلك، عند تأريض القلب في أكثر من نقطتين، سيؤدي تفاوت الجهد بين نقاط التأريض إلى حدوث دائرة كهربائية بينها، مما يتسبب في عطل تسخين القلب نتيجة التأريض متعدد النقاط.

يؤدي حدوث عطل أرضي في قلب الحديد للمحول إلى ارتفاع درجة حرارته موضعياً. في الحالات الخطيرة، قد يرتفع مستوى الحرارة بشكل كبير، وقد يتسبب ذلك في حدوث اشتعال جزئي للغازات، بل وحتى انقطاع التيار الكهربائي نتيجةً لاشتعال الغازات بكثافة. يتشكل قصر الدائرة بين رقائق الحديد نتيجة احتراق جزء من قلب الحديد، مما يزيد من فقد الحديد ويؤثر سلباً على أداء المحول وتشغيله الطبيعي، لذا يلزم استبدال صفيحة الفولاذ السيليكوني في قلب الحديد لإصلاحه. لذلك، يُمنع استخدام التأريض متعدد النقاط في المحولات، ويُسمح فقط بالتأريض أحادي النقطة.

02

لماذا تستخدم المحولات الكهربائية صفائح الفولاذ السيليكوني كقلوب؟

يُصنع قلب المحول الكهربائي عادةً من صفائح الفولاذ السيليكوني. الفولاذ السيليكوني هو نوع من أنواع الفولاذ السيليكوني، وتتراوح نسبة السيليكون فيه بين 0.8 و4.8%. يُصنع قلب المحول من الفولاذ السيليكوني لأنه مادة مغناطيسية ذات موصلية مغناطيسية عالية. عند تشغيل الملف، يُنتج الفولاذ السيليكوني شدة حث مغناطيسي عالية، مما يُتيح تقليل حجم المحول.

كما نعلم، يعمل المحول الكهربائي دائمًا في حالة التيار المتردد، ولا يقتصر فقد الطاقة على مقاومة الملف فحسب، بل يشمل أيضًا القلب الحديدي الممغنط بفعل التيار المتردد. يُطلق على فقد الطاقة في القلب الحديدي عادةً اسم "فقد الحديد". وينتج فقد الحديد عن سببين رئيسيين: الأول هو "فقد التخلف المغناطيسي" والثاني هو "فقد التيارات الدوامية".

يُعرف فقد التخلف المغناطيسي بأنه فقد الحديد الناتج عن ظاهرة التخلف المغناطيسي في عملية مغنطة قلب الحديد. يتناسب حجم هذا الفقد طرديًا مع مساحة حلقة التخلف المغناطيسي للمادة. تتميز حلقة التخلف المغناطيسي للفولاذ السيليكوني بضيقها، وبالتالي يكون فقد التخلف المغناطيسي في قلب الحديد المستخدم في المحولات صغيرًا، مما يقلل بشكل كبير من درجة سخونته.

بما أن الفولاذ السيليكوني يتمتع بالمزايا المذكورة أعلاه، فلماذا لا نستخدم الفولاذ السيليكوني بأكمله كقلب، ولكن نقوم أيضًا بمعالجته إلى صفائح؟

يعود ذلك إلى أن قلب الرقائق يقلل نوعًا آخر من فقد الحديد يُسمى فقد التيارات الدوامية. عند تشغيل المحول، يمر تيار متردد في الملف، مما ينتج عنه تدفق مغناطيسي متردد. يُولد هذا التدفق المتغير تيارًا مستحثًا في قلب الحديد. يدور هذا التيار المستحث في مستوى عمودي على اتجاه التدفق المغناطيسي، ولذلك يُسمى بالتيار الدوامي. كما أن فقد التيارات الدوامية يُسخن القلب. ولتقليل فقد التيارات الدوامية، يُرص قلب الحديد في المحول بألواح من الفولاذ السيليكوني المعزولة عن بعضها، بحيث يمر التيار الدوامي عبر جزء صغير في دائرة طويلة وضيقة لزيادة المقاومة في مساره. في الوقت نفسه، يزيد السيليكون الموجود في الفولاذ السيليكوني من مقاومة المادة، ويلعب دورًا في تقليل التيار الدوامي.

يُستخدم عادةً في صناعة قلب الحديد المستخدم في المحولات صفائح فولاذية سيليكونية مدرفلة على البارد بسماكة 0.35 مم. تُقطع هذه الصفائح إلى شرائح طويلة حسب حجم قلب الحديد المطلوب، ثم تُركّب فوق بعضها لتشكيل شكل "الشمس" أو "الفم". من حيث المبدأ، ولتقليل التيارات الدوامية، كلما كانت صفائح الفولاذ السيليكوني أرق، كان شريط التوصيل أضيق، وكان التأثير أفضل. هذا لا يقلل فقط من فقد التيارات الدوامية وارتفاع درجة الحرارة، بل يوفر أيضًا كمية صفائح الفولاذ السيليكوني. ولكن في الواقع، عند تصنيع قلب حديدي من صفائح الفولاذ السيليكوني، فإنه بالإضافة إلى المزايا المذكورة أعلاه، يتطلب تصنيع القلب زيادة كبيرة في ساعات العمل وانخفاضًا في مساحة المقطع العرضي الفعال للقلب. لذلك، عند تصنيع قلب محول من صفائح الفولاذ السيليكوني، يجب أن نبدأ بالحالة المحددة، ونوازن بين المزايا والعيوب، ونختار الحجم الأمثل.

03

ما هو نطاق الحماية من الغاز؟

1) قصر الدائرة متعدد الأطوار داخل المحول.

2) قصر الدائرة بين اللفات، قصر الدائرة بين اللفات والقلب الحديدي أو الغلاف.

3) فشل القلب الحديدي.

4) وجود زيت تحت السطح أو تسرب الزيت.

5) ضعف اتصال مفتاح الصنبور أو عدم إحكام لحام السلك.

04

ما هي الاختلافات بين الحماية التفاضلية للمحول الرئيسي والحماية من الغاز؟

1- تم تصميم وتصنيع الحماية التفاضلية للمحول الرئيسي وفقًا لمبدأ التيار الدائري، وتم تصميم وتصنيع الحماية من الغاز وفقًا لخصائص الغاز المتولد أو المتحلل عند حدوث عطل داخلي في المحول.

2. الحماية التفاضلية هي الحماية الرئيسية للمحول، والحماية بالغاز هي الحماية الرئيسية من الأعطال الداخلية للمحول.

3، وفقًا لنطاق الحماية المختلف:

الحماية التفاضلية:

1) يوجد قصر متعدد الأطوار في خط توصيل المحول الرئيسي وملف المحول.

2) ماس كهربائي خطير أحادي الطور بين اللفات.

3) عطل التأريض لملف الحماية وسلك التوصيل في نظام التأريض عالي التيار.

الحماية من غاز ب:

1) قصر الدائرة متعدد الأطوار الداخلي للمحول.

2) قصر الدائرة بين اللفات، أو قصر الدائرة بين اللفات والقلب أو خارجه.

3) فشل القلب الحديدي (فقدان التسخين والاحتراق).

4) وجود زيت تحت السطح أو تسرب الزيت.

5) ضعف توصيل مفتاح الصنبور أو ضعف لحام السلك.

05

كيفية التعامل مع عطل مبرد المحول الرئيسي؟

1. عند انقطاع التيار الكهربائي عن القسمين الأول والثاني من المبرد، سيتم إرسال إشارة "انقطاع التيار الكهربائي في القسمين الأول والثاني". سيتوقف مبرد المحول الرئيسي وسيتم توصيل دائرة الفصل.

٢. في حالة تعطل مصدر الطاقة التبديلية في القسمين الأول والثاني أثناء التشغيل، يضيء مؤشر "إيقاف تشغيل المبرد بالكامل"، ثم يتم توصيل دائرة إيقاف تشغيل المبرد بالكامل ودائرة الفصل الخاصة بالمحول الرئيسي. يجب إبلاغ مركز التحكم فورًا بتعطيل نظام الحماية، وإجراء التبديل اليدوي بسرعة.

3. عند تعطل أي من دوائر التبريد، قم بعزل دائرة التبريد المعيبة.

06

ما هي عواقب التشغيل المتوازي للمحولات التي لا تستوفي شروط التشغيل المتوازي؟

عندما لا تكون نسبة التغير متساوية وتعمل الأسلاك بالتوازي، يحدث دوران يؤثر على خرج المحول. وإذا لم تكن نسبة المعاوقة متناسقة وتعمل الأسلاك بالتوازي، فلن يتم توزيع الحمل بما يتناسب مع سعة المحول، مما يؤثر أيضًا على خرجه. وعندما لا تكون مجموعات الأسلاك متطابقة وتعمل بالتوازي، يحدث قصر في دائرة المحول.

07

ما الذي يسبب الصوت غير الطبيعي للمحول؟

1) التحميل الزائد؛

2) ضعف الاتصال الداخلي، اشتعال التفريغ؛

3) بعض الأجزاء مفكوكة؛

4) يوجد تأريض أو ماس كهربائي في النظام؛

5) بدء تشغيل المحركات الكبيرة يتسبب في تغييرات كبيرة نسبياً في الحمل.

08

متى لا يُسمح بتعديل مفتاح الصنبور الخاص بمنظم الجهد تحت الحمل للمحول؟

1) تشغيل المحول في حالة التحميل الزائد (باستثناء الحالات الخاصة)

2) عندما تظهر إشارة حماية الغاز الخفيف لجهاز تنظيم الضغط أثناء التشغيل بشكل متكرر.

3) عندما لا يكون هناك زيت في علامة الزيت لجهاز تنظيم الضغط أثناء التشغيل.

4) عندما يتجاوز عدد ضغط التنظيم العدد المحدد.

5) حدوث خلل في جهاز تنظيم الضغط.

09

ما هي المواصفات المذكورة على لوحة بيانات المحول؟

تصنيف المحول هو معيار يحدده المصنّع للاستخدام الطبيعي للمحول، حيث يضمن تشغيل المحول في حالة التصنيف المحددة أداءً موثوقًا به على المدى الطويل، ويتمتع بكفاءة عالية. ويتضمن تصنيفه ما يلي:

1. السعة المقدرة: المحول في الحالة المقدرة لسعة الإخراج للقيمة المضمونة، وحدة مع فولت أمبير (VA) أو كيلو فولت أمبير (kVA) أو ميجا فولت أمبير (MVA)، نظرًا لأن المحول يتمتع بكفاءة تشغيل عالية، فعادة ما تكون قيمة تصميم السعة المقدرة للملف الأصلي والملف الثانوي متساوية.

2- الجهد المقنن: يشير إلى القيمة المضمونة لجهد طرفي المحول عند عدم وجود حمل، ويُعبر عنه بالفولت (V) والكيلوفولت (kV). ما لم يُنص على خلاف ذلك، فإن الجهد المقنن هو جهد خط التغذية.

3. التيار المقنن: يشير إلى تيار الخط المحسوب من السعة المقننة والجهد المقنن، معبر عنه بالأمبير (A).

4، تيار عدم التحميل: تيار الإثارة في حالة عدم التحميل للمحول كنسبة مئوية من التيار المقنن.

5، فقد الدائرة القصيرة: في حالة حدوث دائرة قصيرة في أحد جانبي الملف، يكون جهد الجانب الآخر من الملف بحيث يصل كلا جانبي الملف إلى فقد التيار المقنن النشط، معبراً عنه بالواط (W) أو الكيلوواط (kW).

6، فقدان الطاقة بدون حمل: يشير إلى فقدان الطاقة الفعالة للمحول في حالة التشغيل بدون حمل، معبرًا عنه بالواط (W) أو الكيلوواط (kW).

7، جهد الدائرة القصيرة: يُعرف أيضًا بجهد المعاوقة، ويشير إلى دائرة قصر أحد جانبي الملف، والجانب الآخر من الملف للوصول إلى جهد التيار المقنن المطبق ونسبة الجهد المقنن.

8. مجموعة التوصيل: تشير إلى وضع توصيل الملفات الأولية والثانوية وفرق الطور بين جهود الخط، والذي يتم تمثيله بواسطة الساعة.

10

لماذا تحتاج محولات مصدر التيار إلى سعة محول كبيرة؟

تُصمَّم المحولات عادةً وفقًا لسعتها المقدرة، وليس قدرتها المقدرة، لأن تيارها مرتبط فقط بالسعة المقدرة. في محولات مصدر الجهد، تتساوى السعة المقدرة والقدرة المقدرة تقريبًا لأن معامل قدرة الدخل قريب من 1. أما في محولات مصدر التيار، فإن معامل قدرة محول الدخل فيها لا يتجاوز معامل قدرة حمل المحرك غير المتزامن، لذا، بالنسبة للمحرك ذي الحمل نفسه، تكون سعتها المقدرة أكبر من سعة محول مصدر الجهد.

11

ما الذي ترتبط به سعة المحول؟

يرتبط اختيار القلب الحديدي بالجهد، بينما يرتبط اختيار السلك بالتيار، أي أن سمك السلك يرتبط ارتباطًا مباشرًا بالقيمة الحرارية. بمعنى آخر، ترتبط سعة المحول بالقيمة الحرارية فقط. بالنسبة لمحول مصمم، إذا كانت قدرة تبديد الحرارة فيه ضعيفة، أي إذا كانت 1000 كيلو فولت أمبير، فإنه يمكن تشغيله بقدرة 1250 كيلو فولت أمبير إذا تم تحسين قدرة تبديد الحرارة.

بالإضافة إلى ذلك، ترتبط السعة الاسمية للمحول بدرجة الحرارة المسموح بها؛ فعلى سبيل المثال، إذا كان المحول بقدرة 1000 كيلو فولت أمبير، فإن درجة الحرارة المسموح بها هي 100 كلفن. وفي ظروف خاصة، يُسمح له بالعمل حتى 120 كلفن، وبالتالي تتجاوز سعته 1000 كيلو فولت أمبير. كما يتضح أنه بتحسين ظروف تبديد الحرارة في المحول، يمكن زيادة سعته الاسمية. في المقابل، يمكن تقليل حجم خزانة المحول لنفس السعة.

12

كيف يمكن تحسين كفاءة المحولات؟

1) حاول اختيار محول كهربائي منخفض الفقد، عالي الكفاءة، وموفر للطاقة

2) اختر محولًا ذا سعة مناسبة وفقًا للحمل

3) يجب أن يكون متوسط ​​معامل الحمل للمحول أكبر من 70%

4) عندما يكون متوسط ​​معامل الحمل أقل من 30% في كثير من الأحيان، يجب استبدال المحول ذي السعة الصغيرة حسب الاقتضاء.

5) تحسين معامل قدرة الحمل لتحسين قدرة المحول على نقل الطاقة الفعالة

6) تكوين معقول للحمل، قدر الإمكان لتقليل عدد مرات تشغيل المحول

13

لماذا يجب تسريع التحول التقني لمحولات توزيع الطاقة عالية الاستهلاك؟

تشير محولات التوزيع ذات استهلاك الطاقة العالي بشكل أساسي إلى: SJ، SJL، SL7، S7 وغيرها من محولات السلسلة، حيث يكون فقد الحديد وفقد النحاس أعلى بكثير من محولات سلسلة S9 المستخدمة على نطاق واسع في الوقت الحاضر، على سبيل المثال، S7 مقارنة بـ S9، يكون فقد الحديد أعلى بنسبة 11٪، وفقد النحاس أعلى بنسبة 28٪.

والمحولات الجديدة، مثل S10 وS11، أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة من محولات S9، حيث لا تتجاوز نسبة فقد الحديد فيها 20% مقارنةً بمحولات S7 المصنوعة من سبائك غير متبلورة. تتمتع المحولات عمومًا بعمر افتراضي يمتد لعقود. إن استبدال المحولات عالية الطاقة بمحولات عالية الكفاءة وموفرة للطاقة لا يُحسّن كفاءة تحويل الطاقة فحسب، بل يُساهم أيضًا في توفير الكهرباء طوال فترة استخدامها.

14

ما هو التيار الدوامي؟ وما هي الآثار الضارة لتوليد الدوامات؟

عند مرور تيار متردد في سلك، يتولد مجال مغناطيسي متردد حوله. ينتج عن هذا المجال المغناطيسي تيار مستحث داخل الموصل، حيث يشكل هذا التيار حلقة مغلقة، أشبه بدوامة الماء، ولذلك يُطلق عليه اسم الدوامة. لا تقتصر أضرار التيارات الدوامية على هدر الطاقة وتقليل كفاءة المعدات الكهربائية فحسب، بل تتسبب أيضًا في ارتفاع درجة حرارة الأجهزة الكهربائية (مثل قلب المحول)، مما يؤثر سلبًا على التشغيل الطبيعي للمعدات.

15

لماذا يجب أن تتجنب حماية المحولات من التيار العابر تيار قصر الدائرة ذي الجهد المنخفض؟

بالنظر بشكل أساسي إلى انتقائية حركة حماية المرحل، وخاصةً حماية القطع السريع للجانب العالي، فإن الحماية الخارجية الشديدة لأعطال المحولات تكمن في أنه إذا لم يتم تجنب جانب الجهد المنخفض للمحول عند ضبط تيار قصر الدائرة الأقصى، فنظرًا لأن جانب الجهد المنخفض ليس بعيدًا عن مخرج التيار، فإن نطاق قيمة تيار قصر الدائرة ليس كبيرًا، وهو متساوٍ تقريبًا، مما سيؤدي إلى توسيع نطاق حماية القطع السريع للجانب العالي ليشمل الجهد المنخفض، وبالتالي فقدان الانتقائية. بعد فقدان الانتقائية، تصبح الحماية أكثر موثوقية، ولكن مع وجود بعض المشاكل. على سبيل المثال، يوجد حاليًا العديد من غرف محولات الجهد 10 كيلو فولت في المنشآت الصناعية (قضيب توصيل 10 كيلو فولت + قاطع دائرة مخرج)، بينما تحتوي كل ورشة عمل على غرفة محول جهد منخفض (خزانة شبكة حلقية + محول). إذا لم يتم تجنب تيار قصر الدائرة الأقصى لجانب الجهد المنخفض للمحول بواسطة قاطع الدائرة، فسيتسبب ذلك في تشغيل قاطع دائرة الجهد العالي، مما يؤدي إلى صعوبة في التشغيل.

16

لماذا لا يمكن تأريض محولين متوازيين في نفس الوقت؟

في نظام التيار العالي، من أجل تلبية متطلبات تنسيق حساسية حماية المرحل، يتم تأريض جزء واحد من المحول الرئيسي، بينما يكون الجزء الآخر غير مؤرض.

لا يتم تأريض النقاط المحايدة لمحولين رئيسيين في محطة واحدة في نفس الوقت، لذلك يتم النظر بشكل أساسي في تنسيق حماية تيار التسلسل الصفري وحماية جهد التسلسل الصفري.

في محطة فرعية تحتوي على عدة محولات تعمل بالتوازي، يتم تأريض جزء من نقاط التعادل للمحول، بينما يبقى الجزء الآخر غير مؤرض. بهذه الطريقة، يمكن الحد من مستوى تيار العطل الأرضي ضمن نطاق معقول، كما لا يتأثر حجم وخطوة تيار التسلسل الصفري للشبكة بأكملها بتغيير نمط التشغيل، ويمكن تحسين حساسية حماية تيار التسلسل الصفري للنظام.

17

لماذا يتعين على المحول الذي تم تركيبه حديثًا أو الذي تم إصلاحه إجراء اختبار إغلاق الصدمة قبل تشغيله؟

يؤدي فصل محولات التشغيل بدون حمل في الشبكة إلى زيادة الجهد التشغيلي. في الأنظمة الأرضية ذات التيار المنخفض، قد تصل سعة ما يُسمى بزيادة الجهد إلى 3 أو 4 أضعاف جهد الطور المقنن؛ وفي الأنظمة الأرضية الكبيرة، قد تصل زيادة الجهد التشغيلي أيضًا إلى 3 أضعاف جهد الطور المقنن. لذلك، وللتأكد من قدرة عزل المحول على تحمل الجهد المقنن وزيادة الجهد التشغيلي، يجب إجراء عدة اختبارات إغلاق بالصدمات قبل تشغيل المحول. بالإضافة إلى ذلك، يُنتج مدخل محول التشغيل بدون حمل تيار بدء تشغيل، قد تصل قيمته إلى 6 أو 8 أضعاف التيار المقنن. ونظرًا لأن تيار بدء التشغيل الناتج عن الإثارة يُنتج طاقة كهربائية كبيرة، يجب إجراء اختبار إغلاق بالصدمات أو النظر في مدى فعالية الحماية الميكانيكية للمحول والمرحلات.

المصدر: ويندوز أون باور