كيفية قياس درجة حرارة زيت المحولات؟

يعتمد العمر الافتراضي للمحول على درجة حرارة ملفاته، والتي تلعب دورًا حاسمًا في مادة العزل. فعندما تكون درجة حرارة عزل ملفات المحول ضمن نطاق درجة حرارة زيت المحولات من 80 إلى 130 درجة مئوية، يتضاعف معدل تآكل العزل مع كل زيادة قدرها 6 درجات مئوية في درجة الحرارة، أي أن عمر العزل ينخفض ​​إلى النصف، وهو ما يُعرف بـ "قاعدة الست درجات" لتآكل العزل.

أثناء تشغيل المحول، يُنص عمومًا على أن 85 درجة مئوية هي الحد الأقصى لدرجة حرارة الزيت العلوي. في منطقة دونغينغ، عندما تتجاوز درجة حرارة الزيت العلوي 80 درجة مئوية، سيتم إصدار إشارة الإنذار "إنذار ارتفاع درجة حرارة زيت جسم المحول الرئيسي XX" و"تحذير ارتفاع درجة حرارة زيت جسم المحول الرئيسي XX".

يمكن قياس درجة حرارة المحولات المغمورة بالزيت، سواءً زيت المحول أو ملفاته، باستخدام مقياس حرارة يُدخل في زيت المحول أعلى الغلاف. يتيح ذلك مراقبة درجة حرارة المحول الإجمالية. ونظرًا لأن ملفات المحول قد تولد حرارة زائدة أثناء التشغيل، فإنها عادةً ما تكون أعلى درجة حرارة من الزيت. تُعدّ أسخن نقطة داخل المحول، والمعروفة بدرجة حرارة النقطة الساخنة، عاملًا رئيسيًا في التنبؤ بتقادم العزل. تقع هذه النقطة الساخنة عادةً بالقرب من نهايات الملفات، ولكن يصعب قياسها بدقة. لمراقبة هذه الدرجة الحرارية الداخلية، يُستخدم غالبًا مؤشر درجة حرارة ملفات المحول. لذلك، تُجهز معظم المحولات المغمورة بالزيت بمقياس حرارة لكل من الزيت العلوي وملفات المحول.

يشير المؤشر الأسود على مقياس الحرارة إلى درجة حرارة التشغيل الفعلية، بينما يشير المؤشر الأحمر إلى درجة حرارة الإنذار القصوى المحددة. عندما تتجاوز درجة حرارة الزيت في الطبقة العلوية للمحول هذه القيمة، يصدر الجهاز إنذارًا، حيث يتصادم المؤشران لتوصيل التيار الكهربائي، ويصدر الجهاز إشارة إنذار، ويظهر بروز على المؤشر الأحمر. وعندما تتجاوز درجة حرارة الزيت الحد الأقصى المسموح به أثناء التشغيل، يدفع المؤشر الأسود المؤشر الأحمر، فيدور المؤشر، وعندها يشير المؤشر الأحمر إلى أعلى درجة حرارة تم الوصول إليها أثناء التشغيل.

يمكن اعتبار درجة حرارة ملفات المحول بمثابة مجموع درجة حرارة الزيت في الطبقة العلوية للمحول وارتفاع درجة حرارة الملفات بالنسبة للزيت. عادةً، يُضاف تيار الحمل للمحول إلى نظام قياس درجة حرارة زيت المحول، ويُحاكى ارتفاع درجة حرارة الملفات بالنسبة للزيت باستخدام طريقة المحاكاة الحرارية، وذلك للحصول في النهاية على مؤشر درجة حرارة ملفات المحول. يوضح الشكل التالي المخطط التوضيحي لطريقة التنفيذ المحددة.

يمكن أن تكون درجة حرارة ملفات المحول المغمورة بالزيت (Tw) مكافئة لما يلي:

Tw=T0+k*△Two

في الصيغة، T0 هي درجة حرارة الزيت في الطبقة العلوية للمحول، وΔT2 هو فرق درجة حرارة زيت النحاس، والذي تم الحصول عليه من خلال المحاكاة الحرارية، وk هو المعامل الحراري، والذي يرتبط بسعة المحول، وبنية الملفات، وما إلى ذلك. يعتمد ارتفاع درجة حرارة الملفات بالنسبة للزيت ΔT2 على تدفق التيار المار في الملفات.

يتكون نظام القياس بشكل أساسي من وحدة استشعار درجة الحرارة، ودائرة تعويض قياس درجة حرارة ملفات المحول، ومستشعر. توجد دائرة تعويض قياس درجة الحرارة ومستشعر درجة حرارة ملفات المحول داخل وحدة استشعار درجة الحرارة، وتُغمر هذه الوحدة في زيت المحول لقياس درجة حرارته. يتكون المستشعر من جزأين: مستشعر درجة الحرارة المتصل بمقياس درجة حرارة ملفات المحول، حيث تُعرض قيمة درجة الحرارة المُقاسة على لوحة مؤشر درجة الحرارة؛ ومقاومة حرارية من نوع Pt100، تتغير قيمتها بتغير درجة الحرارة، وتُرسل قيمة درجة الحرارة المُقاسة إلى نظام مراقبة الخلفية الحاسوبي.

يتم إرسال معلومات درجة حرارة الزيت إلى مركز الإرسال من خلال طريقة الاتصال الموضحة في الشكل أدناه لتحقيق المراقبة في الوقت الحقيقي لدرجة حرارة الزيت العلوي ودرجة حرارة الملفات.

1. كيف يمكن الحكم على ما إذا كان تغير درجة حرارة المحول طبيعيًا أم غير طبيعي؟

أثناء تشغيل المحول، تتحول الطاقة المفقودة في كل من القلب الحديدي والملفات إلى حرارة. ينتج عن ذلك ارتفاع في درجة الحرارة في أجزاء مختلفة من المحول، والتي تتبدد لاحقًا عن طريق الإشعاع والتوصيل. بمجرد الوصول إلى حالة توازن بين توليد الحرارة وتبديدها، تستقر درجة الحرارة لكل مكون. يبقى مقدار فقد الحديد ثابتًا بينما يتغير فقد النحاس تبعًا للحمل. لتقييم أداء المحول، سجّل درجة الحرارة الخارجية، ودرجة حرارة الزيت العلوي، والحمل، ومستوى الزيت أثناء الفحص. يمكن مقارنة هذه القيم بالقراءات السابقة لتحديد ما إذا كان المحول يعمل بشكل صحيح.

إذا تجاوزت درجة حرارة الزيت 10 درجات مئوية مقارنةً بالمعدل الطبيعي في نفس الظروف، أو إذا استمرت درجة الحرارة في الارتفاع دون تغيير في الحمل وكان جهاز التبريد يعمل بشكل صحيح، فهذا يشير إلى وجود مشكلة داخلية في المحول. من المهم التحقق من وجود أي أخطاء أو أعطال في مقياس الحرارة. يتكون العازل الرئيسي لمعظم المحولات (المعروف بعزل الفئة أ) من الورق، ويمكنه تحمل درجات حرارة تصل إلى 105 درجات مئوية. عادةً، تكون درجة حرارة الملفات أعلى بمقدار 10-15 درجة مئوية من درجة حرارة سطح الزيت. على سبيل المثال، إذا كانت درجة حرارة سطح الزيت 85 درجة مئوية، فمن المتوقع أن تتراوح درجة حرارة الملفات بين 95 و100 درجة مئوية.

2. أسباب ارتفاع درجة حرارة المحول بشكل غير طبيعي

① درجة حرارة غير طبيعية ناتجة عن عطل داخلي

في حال تعرض المحول لأعطال داخلية، مثل قصر الدائرة بين اللفات أو بين الطبقات، قد تحدث عدة مشاكل. ستفرغ الملفات شحنتها إلى الغلاف، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة وصلات الأسلاك الداخلية. بالإضافة إلى ذلك، قد يؤدي تأريض القلب الحديدي متعدد النقاط إلى زيادة التيارات الدوامية وارتفاع درجة الحرارة. في بعض الحالات، قد يشكل التدفق المتسرب حلقة مع خزان زيت الحديد، مما يتسبب في تراكم الحرارة. إذا تسببت أي عوامل أخرى في ارتفاع درجات الحرارة بشكل غير طبيعي في المحول، فقد يتم تفعيل الحماية من الغاز أو الحماية التفاضلية. في الحالات الخطيرة، قد يلزم حقن الزيت في الأنبوب المقاوم للانفجار أو صمام تخفيف الضغط. في هذه الحالة، يُنصح بإيقاف تشغيل المحول وفحصه.

٢- درجة الحرارة غير الطبيعية الناتجة عن التشغيل غير الطبيعي للمبرد

قد تحدث درجات حرارة غير طبيعية نتيجة خلل في تشغيل المبرد أو عطل فيه، مثل توقف المضخة الغاطسة، أو تلف المروحة، أو انسداد أنابيب التبريد، أو ضعف كفاءة التبريد، أو عدم فتح صمام المبرد. يجب صيانة نظام التبريد وتنظيفه دوريًا، أو تركيب مبرد احتياطي، وإلا يجب تعديل حمل المحول.

③ إذا كان مؤشر درجة الحرارة به أخطاء أو فشل في العرض، فيجب استبدال مقياس الحرارة.