الفرق بين مبدأ عمل الحماية من الغازات الخفيفة والثقيلة المتغيرة الرئيسية

يجب تركيب أجهزة الحماية المناسبة لأعطال قصر الدائرة في أسلاك توصيل المحول، والبطانات، والأجزاء الداخلية، ويجب أن تستوفي المتطلبات التالية:

1) يجب تزويد المحولات أحادية التشغيل بقدرة 10 ميجا فولت أمبير فأكثر، والمحولات المتوازية بقدرة 6.3 ميجا فولت أمبير فأكثر، بحماية تفاضلية طولية. كما يمكن تزويد المحولات المهمة بقدرة 6.3 ميجا فولت أمبير فأقل، والتي تعمل بشكل مستقل، بحماية تفاضلية طولية.

٢) يمكن تجهيز المحولات التي تقل قدرتها عن ١٠ ميجا فولت أمبير بحماية من التيار الزائد وحماية من التيار الزائد. أما بالنسبة للمحولات التي تبلغ قدرتها ٢ ميجا فولت أمبير فأكثر، في حال عدم استيفاء معامل حساسية التيار الزائد للمتطلبات، فيجب تركيب حماية تفاضلية طولية.

3) 0.4 ميجا فولت أمبير وما فوق، يكون الجهد الأساسي 10 كيلو فولت وما دون، ويكون الملف عبارة عن محول مع توصيل دلتا-نجمة، ويمكن استخدام حماية من التيار الزائد من النوع ثنائي الطور بثلاثة مرحلات.

4) يجب أن تعمل أجهزة الحماية المختلفة المحددة في هذه المادة على فصل قواطع الدائرة على كل جانب من جوانب المحول.

أثناء تشغيل المحول، قد لا نتمكن أحيانًا من تحديد الأعطال الداخلية واتخاذ الإجراءات اللازمة في الوقت المناسب، مما قد يؤدي إلى وقوع حوادث. وبعد تركيب مرحل الحماية من الغاز، يمكن تجنب وقوع حوادث مماثلة إلى حد كبير.

■ مقدمة في الحماية من الغاز

أثناء تشغيل المحول، قد لا نتمكن أحيانًا من تحديد الأعطال الداخلية واتخاذ الإجراءات اللازمة في الوقت المناسب، مما قد يؤدي إلى وقوع حوادث. وبعد تركيب مرحل الحماية من الغاز، يمكن تجنب وقوع حوادث مماثلة إلى حد كبير.

تنقسم الحماية من الغازات إلى نوعين: الحماية من الغازات الخفيفة والحماية من الغازات الثقيلة. ويختلف مبدأ عمل كل نوع. في حالة الغازات الخفيفة، يتجمع الغاز في الكوب المفتوح المواجه للأسفل، فيرتفع الكوب بفعل قوة طفو زيت المحول، مما يؤدي إلى تشغيل المرحل وإصدار إنذار، مشيرًا إلى أن العطل في المحول طفيف، وأن التحلل الحراري لزيت المحول ينتج عنه غاز. أما في حالة الغازات الثقيلة، فيحدث ذلك نتيجة عطل خطير في المحول، حيث يسخن زيت المحول ويتمدد بسرعة ويندفع نحو وسادة الزيت، فيندفع الغاز الثقيل عبر الحاجز الداخلي بزاوية معينة، مما يؤدي إلى تشغيل المرحل وإصدار إشارة فصل. ويعود وضع الفصل إلى الوضع الطبيعي، ما لم تحدث عمليات ترشيح أو إعادة تعبئة الزيت. عمومًا، تشمل الحماية غير الكهربائية للمحولات الكبيرة المغمورة بالزيت: تخفيف الضغط، وتغيير الضغط، وغيرها.

تُعدّ الحماية من الغاز إحدى وسائل الحماية الرئيسية للمحولات، وهي من وسائل الحماية غير الكهربائية. ويكمن الفرق الرئيسي بين الحماية من الغاز الخفيف والحماية من الغاز الثقيل في اختلاف قيمة ضبط مرحل الغاز. ففي حالة الغاز الخفيف، يُرسل المرحل إشارة إنذار فقط دون فصل التيار، بينما في حالة الغاز الثقيل، يفصل التيار. ويُساوي جهد التسلسل الصفري مجموع المتجهات الطورية للجهود ثلاثية الأطوار. أما طريقة حساب تيار التسلسل الصفري فهي مماثلة.

■ ما هو مبدأ الحماية من الغازات الثقيلة؟

يُقال إن نظام الحماية من الغاز في المحول يعتمد على مبدأ مرحل العوامة. يتصل وعاء الزيت بحجرة المحول. عند زيادة الحمل على المحول، يُولّد التيار الزائد غازًا يُؤدي إلى هبوط العوامة إلى مستوى معين. يتصل المرحل الأول بضوء إنذار الغاز، ويستمر الغاز في الهبوط مع ارتفاع مستوى العوامة، بينما يتصل المرحل الثاني بغاز عالي الكثافة لفصل الدائرة.

■ الفرق بين مبدأ عمل الحماية من الغازات الخفيفة والحماية من الغازات الثقيلة

يُعدّ نظام الحماية من الغازات الوسيلة الرئيسية لحماية المحوّل، حيث يكشف بفعالية عن الأعطال الداخلية. يتكوّن مرحل الغاز الخفيف من غطاء مفتوح، وموصل قصب جاف، وغيرها من المكونات، ويعمل على نقل الإشارة. أما مرحلات الغاز الثقيل، فتتكوّن من حواجز، ونوابض، وموصلات قصب، وغيرها من المكونات، وتعمل على فصل الدائرة.

أثناء التشغيل العادي، يكون مرحل الغاز مملوءًا بالزيت، ويكون الكوب المفتوح مغمورًا فيه، في وضعية الطفو، وتكون نقاط التلامس المغناطيسية منفصلة. عند حدوث عطل داخلي في المحول، ترتفع درجة الحرارة موضعيًا عند نقطة العطل، مما يؤدي إلى تمدد زيت المحول المجاور، وخروج الهواء المذاب فيه، مُشكلاً فقاعات تصعد إلى السطح. في حالة العطل الطفيف، يرتفع الغاز المتسرب ببطء ويدخل إلى مرحل الغاز، مما يؤدي إلى انخفاض مستوى الزيت. نقطة الارتكاز الناتجة عن الكوب المفتوح هي دوران العمود عكس اتجاه عقارب الساعة، مما يؤدي إلى توصيل نقاط التلامس المغناطيسية وإرسال إشارة.

عندما يكون العطل الداخلي للمحول خطيرًا، يتولد غاز كثيف، مما يؤدي إلى ارتفاع مفاجئ في الضغط الداخلي للمحول، ويتسبب تدفق كبير للزيت في انحراف وسادة الزيت. وبسبب اصطدام تدفق الزيت بالحاجز، يتغلب الحاجز على مقاومة الزنبرك ويدفع المغناطيس إلى وضع التشغيل. يتحرك اتجاه ملامس القصب، مما يؤدي إلى تشغيله وفصل الدائرة.

تُشير خاصية المرحل إلى العلاقة بين كمية الإدخال وكمية الإخراج خلال عملية التغيير بأكملها. سواءً كان ذلك في حالة التشغيل أو الإرجاع، ينتقل المرحل من وضع البداية إلى وضع النهاية، ولا يمكنه البقاء في وضع وسيط. تُسمى هذه الخاصية بخاصية المرحل.