تحليل أعطال عزل محولات الطاقة وإجراءات المعالجة

Thread Content

أكثر أنواع محولات الطاقة استخدامًا حاليًا هما محولات الزيت ومحولات الراتنج الجاف. يتكون نظام العزل في محولات الطاقة من مواد العزل المستخدمة، وهو شرط أساسي لعمل المحول بشكل سليم. كما أن عمر المحول يعتمد على عمر مواد العزل المستخدمة، مثل الورق المغطى بالزيت أو الراتنج. أثبتت التجربة أن معظم أعطال وتلف المحولات ينتج عن تلف نظام العزل. وفقًا للإحصائيات، فإن الحوادث الناتجة عن أنواع مختلفة من أعطال العزل تشكل أكثر من 85% من إجمالي حوادث المحولات. بالنسبة للمحولات التي تعمل بشكل طبيعي ويتم العناية بها من حيث الصيانة، فإن مواد العزل الخاصة بها تتمتع بعمر خدمة طويل جدًا. لذلك، فإن الحفاظ على سير عمل المحول بشكل طبيعي وتعزيز الصيانة المناسبة لنظام العزل، يمكن أن يضمن بشكل كبير استمرارية عمل المحول لفترة طويلة نسبيًا، وتعتبر الصيانة الوقائية والتنبؤية مفتاحًا لزيادة عمر المحول وتحسين موثوقية التغذية الكهربائية. في المحولات المغمورة بالزيت، يعتبر الزيت العازل والمواد العازلة الصلبة مثل الورق العازل والكرتون والخشب هي المواد الرئيسية للعزل. أما تقادم مواد العزل في المحولات، فهو يحدث نتيجة تأثير العوامل البيئية على هذه المواد، مما يؤدي إلى تفككها وانخفاض قوتها العازلة أو فقدانها لها. أولاً: أعطال العزل الورقي الصلب. يُعد العزل الورقي الصلب أحد المكونات الرئيسية لعزل المحولات المغمورة بالزيت، ويشمل ذلك: الورق العازل، والألواح العازلة، والوسائد العازلة، واللفائف العازلة، وأشرطة الربط العازلة، إلخ. المكون الرئيسي لهذا العزل هو السليلوز، والتركيب الكيميائي له هو (C6H10O6)n، حيث يمثل n درجة التكثيف. عادةً، يكون معامل التجميع للورق الجديد حوالي 1300، وعندما ينخفض إلى حوالي 250، فإن قوته الميكانيكية تنخفض بأكثر من النصف. أما المعامل الذي يؤدي إلى تلف شديد وانتهاء عمر الورق، فيكون بين 150 و200. بعد تقادم الورق العازل، ينخفض درجة التبلمر ومقاومة الشد لديه تدريجيًا، ويتكون الماء وثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون، بالإضافة إلى الفورفورال (فوران-الفورمالديهيد). معظم هذه المنتجات الناتجة عن الشيخوخة ضارة بالمعدات الكهربائية، فهي تقلل من جهد الاختراق ومقاومة التوصيل لورق العزل، كما تزيد من فقدان العزل الكهربائي وتقلل من قوة الشد، بل وقد تتسبب في تآكل المواد المعدنية الموجودة في المعدات. يتميز العزل الصلب بخاصية الشيخوخة غير القابلة للعكس، حيث أن انخفاض قوته الميكانيكية والكهربائية نتيجة الشيخوخة لا يمكن استعادته. يعتمد عمر المحول بشكل أساسي على عمر مواد العزل، ولذلك يجب أن تتمتع مواد العزل الصلبة في المحولات المغمورة بالزيت بخصائص عزل كهربائي جيدة وخصائص ميكانيكية ممتازة، كما يجب ألا يحدث انخفاض سريع في أدائها مع مرور السنين، أي أن تكون لديها خصائص تقادم جيدة. خصائص مواد الألياف الورقية: تعتبر مواد الألياف الورقية المعزولة أهم مكونات المعزول في المحولات المغمورة بالزيت. الألياف الورقية هي أحد المكونات الأساسية للأنسجة الصلبة في النباتات، وتتكون جزيئات هذه المواد من نوى ذات شحنة موجبة وإلكترونات ذات شحنة سلبية تدور حول النواة. على عكس المواد المعدنية، فإن المواد المعزولة لا تحتوي تقريبًا على إلكترونات حرة، ويأتي التيار الكهربائي الضئيل الذي يمر عبر المواد المعزولة من التوصيل الأيوني. يتكون السليلوز من الكربون والهيدروجين والأكسجين، ولذلك نظرًا لوجود جذور الهيدروكسيل في بنية جزيئات السليلوز، فإن هناك إمكانية لتكوين الماء، مما يمنح ألياف الورق خاصية امتصاص الماء. بالإضافة إلى ذلك، يمكن اعتبار أيونات الهيدروكسيد كنواة محاطة بجزيئات قطبية مختلفة (مثل الأحماض والماء)، وترتبط هذه الأيونات مع بعضها البعض عبر روابط هيدروجينية، مما يجعل الألياف عرضة للتلف. كما تحتوي الألياف عادةً على نسبة معينة من الشوائب (حوالي 7%)، وتشمل هذه الشوائب كمية من الماء؛ وبما أن الألياف لها خصائص كولويدية، فإن هذا الماء لا يمكن إزالته بالكامل. وهذا بدوره يؤثر على خصائص ألياف الورق. الألياف القطبية لا تمتص الرطوبة بسهولة فحسب (فالماء يجعل الوسط ذا القطبية العالية أكثر قابلية للامتصاص)، بل إن امتصاص الألياف الورقية للماء يؤدي إلى ضعف قوى التفاعل بين أيونات الهيدروكسيد. وفي ظل عدم استقرار بنية الألياف، يتدهور القوة الميكانيكية بشكل كبير. لذلك، يجب عادةً تجفيف مكونات العزل الورقية أو تجفيفها تحت الفراغ، ثم معالجتها بالزيت أو طلاء العزل قبل استخدامها. والغرض من طلاء الزيت هو الحفاظ على رطوبة الألياف، مما يضمن لها استقرارًا عازلًا وكيميائيًا عاليًا بالإضافة إلى قوة ميكانيكية عالية. في الوقت نفسه، عند ختم الورق بالطلاء، يمكن تقليل قدرة الورق على امتصاص الماء، كما يمنع ذلك أكسدة المادة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للطلاء ملء الفراغات، مما يقلل من الفقاعات التي قد تؤثر على خصائص العزل الكهربائي وتسبب تفريغًا كهربائيًا محليًا وانهيارًا كهربائيًا. لكن هناك من يعتقد أن تغميس الطلاء في الزيت بعد ذلك قد يؤدي إلى ذوبان جزء من الطلاء تدريجيًا في الزيت، مما يؤثر على خصائصه؛ ولذلك يجب توخي الحذر الشديد عند استخدام هذا النوع من الطلاءات. بالطبع، فإن خصائص المواد الليفية ذات المكونات المختلفة، بالإضافة إلى اختلاف جودة المواد الليفية ذات نفس المكونات، يؤثر ذلك على قدراتها وخصائصها. على سبيل المثال، تحتوي القطن على أعلى نسبة من الألياف، والألياف المتوسطة الجودة هي الأكثر متانة. كما أن بعض أنواع الورق المعزول المستورد، بفضل طريقة معالجته الجيدة، يتمتع بخصائص أفضل بكثير من بعض أنواع الورق المحلي. في معظم المحولات، تُستخدم أنواع مختلفة من الورق (مثل الشرائط الورقية، والورق المقوى، والمكونات الورقية المصبوبة تحت الضغط، إلخ) كمواد عازلة. لذلك، من المهم جدًا اختيار مواد ورق العزل المناسبة من المواد الأساسية في تصنيع المحولات وصيانتها. تتميز الورقية الليفية بمزايا خاصة وهي قابلية الاستخدام العالية، والتكلفة المنخفضة، وسهولة الاستخدام والمعالجة؛ فهي تسمح بتشكيلها ومعالجتها ببساطة ومرونة عند درجات الحرارة المنخفضة، كما أنها خفيفة الوزن وقوية بما يكفي، وسهلة الامتصاص للمواد المشبعة (مثل طلاء العزل وزيت المحولات وغيرها). 2. القوة الميكانيكية لمواد العزل الورقية
من أهم العوامل التي يجب أخذها في الاعتبار عند اختيار مواد العزل الورقية للمحولات المغموسة في الزيت، بالإضافة إلى تركيب الألياف الورقية وكثافتها وقابليتها للنفاذية وتجانسها، فإن القوة الميكانيكية أيضًا تعتبر عاملاً مهماً؛ ويشمل ذلك مقاومة الشد، ومقاومة الضغط، ومقاومة التمزق، والمرونة.
① مقاومة الشد: يُطلب من الألياف الورقية أن تكون قادرة على تحمل أقصى قدر من الإجهاد دون أن تنقطع عند تعرضها لقوى شد ； ② مقاومة الضغط: مقياس لقدرة ألياف الورق على تحمل الضغط دون أن تنكسر ； ③ قوة الشد: يجب أن تتوافق القوة المطلوبة لتمزيق ألياف الورق مع المعايير المحددة ； ④ المتانة: هي قدرة الورق عند طيه أو الورق المقوى عند ثنيه على تلبية المتطلبات المناسبة. يمكن تقييم أداء العزل الصلب من خلال أخذ عينات من الورق أو الكرتون لقياس درجة تراكم الجزيئات فيه، أو باستخدام تقنية الكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء لقياس نسبة فورفالديهايد في الزيوت. وذلك بهدف تحديد ما إذا كان هناك عطل داخل المحول، وما إذا كان ذلك العطل ناتجًا عن مشاكل في العزل الصلب، أو بسبب الحرارة المرتفعة التي تؤدي إلى تلف العزل في الأسلاك، أو لتحديد مدى تلف العزل الصلب. فيما يتعلق بمواد العزل المصنوعة من ألياف الورق أثناء التشغيل والصيانة، يجب الانتباه إلى التحكم في الحمل المسموح به للمحول، كما يجب أن تكون ظروف التهوية في بيئة التشغيل جيدة لضمان تبريد المحول بشكل فعال، وذلك لمنع ارتفاع درجة حرارة المحول عن الحد المسموح به ونقص الزيت داخل الصندوق. كما يجب منع تلوث الزيت وتدهوره من التسبب في تقدم عمر الألياف بشكل متسارع، مما يضر بخصائص العزل لدى المحولات وبعمرها الافتراضي وبكفاءتها في العمل بأمان. يتمثل تدهور مواد الألياف الورقية بشكل رئيسي في ثلاثة جوانب: (1) تكسر الألياف. عندما يؤدي الحرارة المفرطة إلى تفكك الماء من المواد الليفية، فإن ذلك يسرع من تكسر هذه المواد. نظرًا لهشاشة الورق وتقشره، قد تحدث أعطال في العزل تؤدي إلى حوادث كهربائية تحت تأثير الاهتزازات الميكانيكية والضغوط الكهربائية والصدمات الناتجة عن العمليات المختلفة. (2) انخفاض القوة الميكانيكية للمواد الليفية. تنخفض القوة الميكانيكية للمواد الليفية مع زيادة وقت التعرض للحرارة. وعندما يؤدي تسخين المحول إلى خروج الماء من المواد العازلة مرة أخرى، قد يرتفع مستوى المقاومة العازلة، لكن القوة الميكانيكية ستنخفض، ولن تتمكن أوراق العزل من مقاومة تأثير التيارات الكهربائية القصيرة أو الأحمال الآلية الأخرى. (3) انكماش مادة الألياف نفسها. تنكمش المواد الليفية بعد أن تصبح هشة، مما يقلل من قوة الضغط عليها، وقد يؤدي ذلك إلى حركات انكماشية تسبب تحرك لملفات المحول تحت تأثير الاهتزازات الكهرومغناطيسية أو الجهود الكهربائية العالية، مما يؤدي إلى تلف العزل. ثانيًا: أعطال العزل بالسوائل. تم اختراع المحولات ذات العزل بالزيوت في عام 1887 على يد العالم الأمريكي تومسون، وفي عام 1892 بدأت شركة جنرال إلكتريك الأمريكية وغيرها في استخدام هذه التقنية في المحولات الكهربائية. والعزل بالسوائل المقصود هنا هو عزل المحولات باستخدام زيت المحولات نفسه. خصائص المحولات المغمورة بالزيت: (1) **يزيد من قوة العزل الكهربائي، ويقلل من المسافة اللازمة للعزل، كما يقلل من حجم الجهاز؛** (2) **يحسن من كفاءة نقل الحرارة في المحول، ويزيد من كثافة التيار المسموح به في الأسلاك، مما يقلل من وزن الجهاز. يتم نقل حرارة جسم المحول عبر دورة الحرارة في زيت المحول إلى الغلاف الخارجي للمحول وإلى أجهزة التبريد، مما يحسن من مستوى التبريد؛** (3) **بفضل الختم بالزيت، يقل تأكسد بعض الأجزاء والمكونات الداخلية للمحول، مما يطيل من عمره الافتراضي.** 2 خصائص زيت المحولات: يجب أن يتمتع زيت المحولات أثناء التشغيل بخصائص عزل مستقرة وممتازة، بالإضافة إلى خصائص توصيل حراري جيدة. من بينها، تعتبر قوة العزل tg8، واللزوجة، ونقطة التكثف، وقيمة الأس الحمضي من المؤشرات الرئيسية لخصائص زيت العزل. زيت العزل المستخلص من النفط هو مزيج من أنواع مختلفة من الهيدروكربونات والراتنجات والأحماض وغيرها من المواد النجسة، ولا تكون خصائصه ثابتة دائمًا، فهو يتأكسد باستمرار تحت تأثير درجة الحرارة والمجال الكهربائي والضوء. في الظروف الطبيعية، يحدث عملية أكسدة زيت العزل ببطء شديد، وإذا تم العناية به بشكل صحيح، فيمكنه الحفاظ على جودته لمدة 20 عامًا دون أن يتدهور. لكن وجود المعادن والشوائب والغازات في الزيت يسرع من عملية الأكسدة، مما يؤدي إلى تدهور جودة الزيت، وتغير لونه إلى اللون الداكن، وزيادة عدم الشفافية، بالإضافة إلى زيادة نسبة الماء والأحماض والرماد في الزيت، مما يؤدي إلى تدهور خصائص الزيت. أسباب تدهور زيت المحولات: يمكن تقسيم تدهور جودة زيت المحولات، حسب درجة الخطورة، إلى مرحلتين: التلوث والتدهور. التلوث هو اختلاط الماء والشوائب بالزيت؛ وهذه ليست نواتج لأكسدة الزيت. يؤدي التلوث إلى تدهور خصائص العزل الكهربائي للزيت، وانخفاض قوة المجال الكهربائي اللازمة لحدوث الانهيار، وزيادة زاوية فقدان الوسيط. التدهور هو نتيجة أكسدة الزيت، وبالطبع لا يشير هذا التأكسد فقط إلى أكسدة الهيدروكربونات الموجودة في الزيت النقي، بل إن الشوائب الموجودة في الزيت تسرع من عملية التأكسد، خاصة مسحوق المعادن مثل النحاس والحديد والألومنيوم. يأتي الأكسجين من الهواء الموجود داخل المحول، وحتى في المحولات المغلقة تمامًا، يظل هناك نسبة تقارب 0.25% من الأكسجين. كما أن قدرة الأكسجين على الذوبان مرتفعة، لذلك فإنه يشكل نسبة كبيرة من الغازات المذابة في الزيت. عند أكسدة زيت المحولات، فإن الماء الذي يعمل كمحفز، بالإضافة إلى الحرارة التي تسرع هذه العملية، يؤديان إلى تكوّن رواسب في زيت المحولات. وتظهر آثار ذلك بشكل رئيسي في تكوّن جزيئات كبيرة الحجم نتيجة تأثير المجال الكهربائي؛ كما تتركز الشوائب في المناطق التي يكون فيها المجال الكهربائي أقوى، مما يخلق “جسورًا” تسمح بمرور التيار الكهربائي عبر المواد العازلة. بالإضافة إلى ذلك، فإن الرواسب لا تكون موزعة بشكل متساوٍ، بل تتكون في شكل خيوط رفيعة، وقد تكون مرتبة في اتجاه خطوط الكهرباء. وهذا بلا شك يعيق عملية التبريد، ويسرع من تدهور المواد العازلة، مما يؤدي إلى انخفاض مقاومة العزل وتراجع مستوى العزل نفسه. 4. عملية تدهور زيت المحولات: منتجات المراحل الرئيسية في عملية تدهور الزيت تشمل البيروكسيدات والأحماض والكحولات والمركبات المماثلة والرواسب الزيتية. مرحلة التدهور المبكرة. يتفاعل البيروكسيدات المتكونة في الزيت مع مواد الألياف العازلة لتكوين سليلوز أكسيد، مما يؤدي إلى تدهور القوة الميكانيكية للألياف العازلة، ويسبب هشاشتها وانكماشها. الأحماض الناتجة هي أحماض دهنية لزجة؛ وعلى الرغم من أن تأثيرها التآكلي أقل من الأحماض المعدنية، إلا أن معدل تكوّنها وتأثيرها على المواد العازلة العضوية كبيران. مرحلة التدهور المتأخرة. إنه يُنتج الطين الزيتي، فعندما يؤدي الحمض إلى تآكل مواد مثل النحاس والحديد وطلاء العزل، ينتج عن ذلك رد فعل يؤدي إلى تكوين هذا الطين الزيتي. وهو مادة كهربائية متراكمة لزجة تشبه القطران، ويمكنه الذوبان في الزيت إلى حد ما. كما أن سرعة تكوينه تزداد تحت تأثير المجال الكهربائي، ويترسب على حواف مواد العزل أو هياكل المحولات، بالإضافة إلى أنابيب الزيت ورفوف التبريد، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة عمل المحول وانخفاض قدرته على تحمل التيار الكهربائي. تتكون عملية أكسدة الزيت من شرطين رئيسيين للتفاعل؛ أولهما هو ارتفاع القيمة الحمضية في المحول، مما يجعل الزيت حمضيًا. ثانيًا، تتحول الأكاسيد المذابة في الزيت إلى مركبات غير قابلة للذوبان في الزيت، مما يؤدي تدريجيًا إلى تدهور جودة زيت المحولات. ٥ تحليل جودة زيت المحولات وتقييمه وأعمال الصيانة (١) تلف زيت العزل. بما في ذلك تغير خصائصه الفيزيائية والكيميائية، مما يؤدي إلى تدهور خصائصه الكهربائية. من خلال اختبار مؤشر الحموضة لزيت العزل، والتوتر السطحي، وترسب الرواسب، ومؤشر الحموضة القابلة للذوبان في الماء وغيرها من الخصائص، يمكن تحديد ما إذا كانت هناك عيوب من هذا النوع. إن إعادة معالجة زيت العزل قد يؤدي إلى إزالة نواتج التلف في الزيت، ولكن هذه العملية قد تؤدي أيضًا إلى فقدان مضادات الأكسدة الطبيعية. (2) تسرب الماء إلى زيت العزل وتبليله، وذلك لأن الماء مادة ذات قطبية شديدة. يتفكك بسهولة تحت تأثير المجال الكهربائي، مما يزيد من التيار التوصيلي لزيت العزل. ولذلك، فإن كمية صغيرة من الماء يمكن أن تؤدي إلى زيادة كبيرة في خسائر وسط زيت العزل. من خلال اختبار نسبة الماء الدقيق في زيت العزل، يمكن تحديد ما إذا كان هناك عيب من هذا النوع أم لا. يمكن عادةً إزالة الماء من زيت العزل عن طريق تصفيته تحت ضغط في بيئة فراغ. (3) تعرض زيت العزل للبكتيريا والميكروبات. على سبيل المثال، أثناء تركيب المحول الرئيسي أو رفع جزءه الداخلي، قد تحمل الحشرات الموجودة على سطح المواد العازلة وبقايا الأدوات التي يستخدمها العمال بكتيريا، مما قد يؤدي إلى تلوث زيت العزل؛ أو قد يكون زيت العزل نفسه مصابًا بالميكروبات بالفعل. يعمل المحول الرئيسي عادة في درجات حرارة تتراوح بين 40 و80 درجة مئوية، وهو ما يساعد بشكل كبير على نمو هذه الكائنات الدقيقة وتكاثرها. نظرًا لأن الخصائص العازلة للمعادن والبروتينات الموجودة في الكائنات الدقيقة وإفرازاتها أقل بكثير من الزيت العازل، فإن ذلك يؤدي إلى زيادة خسائر التوهين في الزيت العازل. من الصعب التغلب على هذا العيب باستخدام طرق المعالجة الدورية في الموقع، لأنه مهما تم التعامل معه، سيظل هناك دائمًا جزء من الكائنات الدقيقة متبقيًا على الجزيئات العازلة. بعد المعالجة، سيتحسن عزل المحول الرئيسي على المدى القصير، ولكن نظرًا لأن بيئة تشغيل المحول الرئيسي مواتية للغاية لنمو وتكاثر الكائنات الدقيقة، فإن هذه الكائنات الدقيقة المتبقية ستستمر في النمو والتكاثر عامًا بعد عام، مما يؤدي إلى تدهور عزل المحول الرئيسي تدريجيًا. (4) طلاء العزل المصنوع من راتنج الألكيد الذي يحتوي على مواد قطبية، يذوب في الزيوت. تحت تأثير المجال الكهربائي، يحدث ارتخاء قطبي في المواد ذات القطبية، ويتطلب عملية الاستقطاب الترددي استهلاك طاقة، مما يؤدي إلى ارتفاع خسارة الوسيط الزيتي. على الرغم من أن طلاء العزل يخضع لعملية تصليد قبل مغادرته المصنع، إلا أنه قد يظل هناك احتمال لعدم اكتمال عملية التصليد. بعد تشغيل المحول الرئيسي لفترة من الوقت، يبدأ طلاء العزل غير المعالج بالذوبان تدريجياً في الزيت، مما يؤدي إلى تراجع خصائص العزل تدريجياً. يعتمد وقت حدوث هذا النوع من العيوب على مدى كفاءة معالجة طلاء العزل، ويمكن تحقيق نتائج معينة من خلال عملية الامتصاص مرة أو مرتين. (5) الزيت يحتوي فقط على الماء والشوائب. هذا النوع من التلوث لا يغير الخصائص الأساسية للزيت. يمكن التخلص من الماء عن طريق التجفيف؛ أما الشوائب فيمكن إزالتها عن طريق الترشيح؛ ويمكن التخلص من الهواء الموجود في الزيت عن طريق خلق فراغ. (6) استخدام خليط من زيوت العزل ذات المصادر المختلفة، وعددها اثنان أو أكثر. يجب أن تتوافق خصائص الزيت مع المعايير المحددة؛ حيث يجب أن يكون للزيت نفس الكثافة ونفس درجة التجمد ونفس اللزوجة، بالإضافة إلى أن نقطة الاشتعال يجب أن تكون متقاربة. كما يجب أن تكون استقرارية الزيت بعد الخلط مطابقة للمتطلبات. بالنسبة للزيت المتدهور بعد الخلط، فإن تغير خصائص الزيت يؤدي إلى تكوّن مواد حمضية وطين زيتي، ولذلك يلزم استخدام طرق كيميائية لإعادة تنقية الزيت وفصل المواد المتدهورة عنه، حتى يمكن استعادة خصائصه الأصلية. ثالثًا: عزل وخصائص محولات الراتنج الجافة. تُستخدم المحولات الجافة (وهنا نقصد المحولات المعزولة براتنج الإيبوكسي) بشكل أساسي في الأماكن التي تتطلب متطلبات عالية فيما يتعلق بالحماية من الحرائق. مثل المباني الشاهقة، والمطارات، ومستودعات النفط، وغيرها. أنواع العزل بالراتنج: يمكن تقسيم المحولات ذات العزل بالإيبوكسي، وفقًا لخصائص عملية التصنيع، إلى ثلاثة أنواع: نوع الصب تحت الفراغ باستخدام خليط من الإيبوكسي ورمل الكوارتز، ونوع الصب تحت الفراغ باستخدام ألياف زجاجية خالية من القلويات كمادة مقوية، ونوع اللف بألياف زجاجية خالية من القلويات. (1) عزل بالصب تحت الفراغ لخليط رمل الكوارتز الإيبوكسي. يتكون هذا النوع من المحولات من رمل الكوارتز كمادة مالئة لراتنج الإيبوكسي، حيث يتم وضع الملفات المغطاة بطلاء عازل داخل قالب خاص، ثم يتم صب خليط راتنج الإيبوكسي مع رمل الكوارتز على هذه الملفات تحت ظروف فراغية. نظرًا لأن عملية الصب تواجه صعوبات في تلبية متطلبات الجودة، مثل بقاء الفقاعات، وعدم تجانس المكونات في بعض المناطق، بالإضافة إلى احتمال حدوث تشققات ناتجة عن الإجهاد الحراري المحلي، فإن المحولات ذات العزل من هذا النوع لا تصلح للاستخدام في البيئات الرطبة الحارة أو في المناطق التي تشهد تغيرات كبيرة في الأحمال. (2) عزل بالصب تحت فرق ضغط في الفراغ، مع تقوية بألياف زجاجية إيبوكسية خالية من القلويات. يتم استخدام ألياف الزجاج الإيبوكسية بدون قلويات كعازل خارجي لطبقات اللف، حيث تُستخدم ألياف الزجاج القصيرة بدون قلويات كعازل بين طبقات اللف. عادةً ما يكون سمك طبقة العزل الخارجية رقيقًا، ويتراوح بين 1 و3 مم؛ حيث يتم خلط هذه المادة مع مادة الإيبوكسي، ثم يُسكب الخليط في بيئة فراغ عالي لإزالة الفقاعات الهوائية. نظرًا لرقة طبقة العزل، فإن سوء التغطية بالمادة العازلة قد يؤدي إلى تكون نقاط تفريغ كهربائي في بعض الأماكن. لذلك، من الضروري أن يكون الخلط بين المواد كاملاً، وأن تتم إزالة الفقاعات الهوائية بشكل كامل، كما يجب التحكم في اللزوجة المنخفضة لمادة الحقن وسرعة الحقن، وذلك لضمان جودة التغطية العازلة للأسلاك أثناء عملية الحقن. (3) عزل بلف وتشريب من الألياف الزجاجية الخالية من القلوي. يتم في المحولات المغطاة والمشبعة بألياف الزجاج الخالية من القلويات إجراء عزل طبقات اللف وشَبْهُه في نفس الوقت أثناء لف ملفات المحول؛ ولا تحتاج هذه العملية إلى قوالب تشكيل اللف المستخدمة في طريقتي الشَبْهِ المذكورتين، لكنها تتطلب أن تكون لزوجة الراتنج منخفضة، وألا تتكون فقاعات هوائية دقيقة من الراتنج أثناء عملية اللف والشَبْه. خصائص العزل والصيانة لمحولات الراتنج: مستوى العزل في محولات الراتنج لا يختلف كثيرًا عن محولات التي تعمل بالزيت، والمفتاح هنا يكمن في مؤشري ارتفاع درجة حرارة المحول والتفريغ الموضعي. (1) مستوى الارتفاع المتوسط في درجة حرارة المحولات الراتنجية أعلى منه في المحولات المغمورة بالزيت، ولذلك فإن المتطلبات المتعلقة بمقاومة المواد العازلة للحرارة تكون أعلى. لكن نظرًا لأن الارتفاع المتوسط في درجة حرارة المحول لا يعكس درجة حرارة أسخن نقاط اللفات، فإن اختيار مستوى مقاومة الحرارة للمواد العازلة بناءً على هذا الارتفاع المتوسط قد يؤدي إلى اختيار غير مناسب، أو قد يؤثر التشغيل المفرط للمحولات الراتنجية على عمرها الافتراضي. نظرًا لأن ارتفاع درجة الحرارة الذي يتم قياسه في المحولات غالبًا ما لا يعكس درجة حرارة أكثر النقاط سخونة فيه، فمن الأفضل، عند توفر الإمكانية، استخدام جهاز قياس درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء أثناء تشغيل المحول تحت أقصى حمل، لفحص أكثر النقاط سخونة في المحول المصنوع من الراتنج، وتعديل اتجاه وزاوية أجهزة التبريد بشكل مستهدف، من أجل السيطرة على ارتفاع درجة الحرارة في أجزاء معينة من المحول وضمان تشغيله بأمان. (2) يرتبط مقدار التفريغ الموضعي في المحولات المصنوعة من الراتنج بتوزيع المجال الكهربائي داخل المحول، ومدى تجانس خليط الراتنج، بالإضافة إلى وجود فقاعات هواء أو تشققات في الراتنج. ويؤثر مقدار التفريغ الموضعي على أداء المحولات المصنوعة من الراتنج وجودتها وعمرها الافتراضي. لذلك، فإن قياس كمية التفريغ الجزئي في المحولات المصنوعة من الراتنج وفحصها يُعد تقييمًا شاملاً لعملية تصنيعها وجودتها. ويجب إجراء اختبارات قياس التفريغ الجزئي عند تسليم هذه المحولات أو بعد إجراء أعمال الصيانة الكبرى عليها، ويتم تقييم استقرار جودتها وأدائها بناءً على ما إذا كان هناك تغيير في مستوى التفريغ الجزئي أم لا. مع الاستخدام المتزايد للمحولات الجافة، يجب عند اختيار المحول أن نفهم جيدًا هيكله التقني وتصميم عزله وتركيبة مواد العزل. كما يجب اختيار منتجات ذات عملية إنتاج متقدمة ونظام ضمان جودة فعال، بالإضافة إلى إدارة إنتاج صارمة وخصائص تقنية موثوقة، وذلك لضمان جودة المحول وعمره التشغيلي في ظروف حرارية عالية، وبالتالي تحسين أداء المحول وموثوقية إمداده بالطاقة. رابعاً، العوامل الرئيسية التي تؤثر على أعطال عزل المحولات: تشمل العوامل الرئيسية التي تؤثر على أداء عزل المحولات درجة الحرارة، والرطوبة، وطريقة حماية الزيت، بالإضافة إلى تأثيرات فائض الجهد. تأثير درجة الحرارة: تعتمد محولات الطاقة على الزيت والورق كمواد عازلة، وفي درجات حرارة مختلفة، يكون لمستوى رطوبة الزيت والورق منحنيات توازن مختلفة. بشكل عام، عندما ترتفع درجة الحرارة، يخرج الرطوبة الموجودة في الورق إلى الزيت؛ والعكس صحيح، فالورق يمتص الرطوبة من الزيت. لذلك، عندما تكون درجة الحرارة مرتفعة، يكون محتوى الماء الدقيق في زيت العزل داخل المحول كبيرًا؛ وعلى العكس، يكون محتوى الماء الدقيق قليلاً. عند درجات حرارة مختلفة، يختلف مستوى تفكك السليلوز وقطع سلاسله مع إنتاج غازات. عند درجة حرارة معينة، يكون معدل تكوين أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون ثابتًا، أي أن محتوى غازي أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون في الزيت يتبع علاقة خطية مع الزمن. عندما ترتفع درجة الحرارة باستمرار، فإن معدل تكوين أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون يزداد عادةً وفقًا لقانون أسي. وبالتالي، فإن محتوى أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون في الزيت له علاقة مباشرة بالشيخوخة الحرارية لورق العزل، ويمكن اعتبار التغير في هذا المحتوى أحد المعايير للكشف عن أي خلل في طبقات الورق داخل المحولات المغلقة. يعتمد عمر المحول على مستوى تلف العزل، ويعتمد تلف العزل بدوره على درجة الحرارة أثناء التشغيل. على سبيل المثال، في المحولات المغموسة في الزيت، تحت الحمل الاسمي، يبلغ متوسط ارتفاع درجة حرارة اللفات 65 درجة مئوية، بينما يصل ارتفاع درجة الحرارة في أشد النقاط سخونة إلى 78 درجة مئوية. وإذا كانت درجة الحرارة المحيطة في المتوسط 20 درجة مئوية، فإن درجة الحرارة في أشد النقاط سخونة تصبح 98 درجة مئوية؛ عند هذه الدرجة، يمكن للمحول أن يعمل لمدة 20 إلى 30 عامًا. أما إذا عمل المحول بأحمال زائدة، فإن درجة الحرارة ترتفع، مما يؤدي إلى تقصير عمره الافتراضي. ترى اللجنة الكهربائية الدولية (IEC) أن المحولات ذات العزل من الفئة أ، في نطاق درجات الحرارة من 80 إلى 140 درجة مئوية، فإن كل زيادة بواقع 6 درجات مئوية في درجة الحرارة تؤدي إلى مضاعفة معدل انخفاض العمر الافتراضي الفعال لعزل المحول. وهذه هي قاعدة الـ6 درجات، التي توضح أن القيود المتعلقة بالحرارة أصبحت الآن أكثر صرامة مقارنة بقاعدة الـ8 درجات التي كان يُعتد بها في الماضي. تأثير الرطوبة: يؤدي وجود الماء إلى تسريع تحلل السليلوز في الورق. لذلك، فإن إنتاج غازي CO وCO₂ مرتبط أيضًا بنسبة الماء في المواد السليلوزية. عند ثبات الرطوبة، كلما ارتفع محتوى الماء، زاد كمية ثاني أكسيد الكربون الناتج عن التحلل. وعلى العكس، كلما كانت نسبة الماء أقل، زاد كمية ثاني أكسيد الكربون الناتج عن التحلل. الكميات الضئيلة من الماء في زيت العزل تعتبر أحد العوامل المهمة التي تؤثر على خصائص العزل. يسبب وجود كميات صغيرة من الماء في زيت العزل أضرارًا كبيرة على الخصائص الكهربائية والفيزيائية لوسط العزل. فالماء يؤدي إلى انخفاض جهد الشرارة في زيت العزل، كما يزيد من معامل الخسارة في الوسط tgδ، مما يسرع من تقادم زيت العزل ويؤدي إلى تدهور خصائصه العازلة. وعندما تتعرض الأجهزة للرطوبة، فإن ذلك لا يؤدي فقط إلى انخفاض موثوقية وعمر الأجهزة الكهربائية، بل قد يسبب أيضًا تلف الأجهزة وحتى يشكل خطرًا على سلامة الأشخاص. تأثير طرق حماية الزيت: يؤدي وجود الأكسجين في زيت المحولات إلى تسريع عملية تفكك المواد العازلة، ويرتبط مستوى الأكسجين بطرق حماية الزيت. بالإضافة إلى ذلك، فإن طرق حماية الخزانات المختلفة تؤدي إلى اختلاف في درجة ذوبان وانتشار غازي CO وCO₂ داخل الزيت. نظرًا لانخفاض امتصاص غاز CO، فإنه يسهل انتشاره في الفراغ الموجود فوق سطح الزيت في المحولات المفتوحة. ولذلك، فإن النسبة المئوية لغاز CO في هذه المحولات عادةً لا تتجاوز 300×10^-6. في المحولات المغلقة، وبسبب عزل سطح الزيت عن الهواء، فإن غازي CO وCO₂ لا يتبخران بسهولة، ولذلك تكون نسبتهما مرتفعة. تأثيرات فرط الجهد ① تأثير فرط الجهد المؤقت. في الحالة الطبيعية لتشغيل المحول ثلاثي الأطوار، يكون الجهد بين الأطوار والأرض بنسبة 58% من جهد الأطوار فيما بينها. لكن عند حدوث عطل في أحد الأطوار، فإن الجهد على العزل الرئيسي سيزداد بنسبة 30% في الأنظمة التي يكون فيها نقطة الوسط متصلة بالأرض، وبنسبة 73% في الأنظمة التي لا تكون فيها نقطة الوسط متصلة بالأرض، وهو ما قد يؤدي إلى تلف العزل. ② تأثير فرط الجهد الناتج عن البرق. يؤدي الجهد الزائد الناتج عن البرق، بسبب حدة شكل الموجة، إلى توزيع غير متساوٍ للجهد على العوازل الطولية (بين اللفات، وبين الأطراف المتصلة، والعوازل نفسها). وقد يترك ذلك آثارًا لعمليات التفريغ الكهربائي على العوازل، مما يؤدي إلى تدمير العوازل الصلبة. ③ تأثير الجهد الزائد أثناء التشغيل. نظرًا لأن شكل ذروة الجهد الزائد أثناء التشغيل منتظم إلى حد كبير، فإن توزيع الجهد يكون تقريبًا خطيًا. وعند انتقال موجة الجهد الزائد من ملف إلى آخر، فإن ذلك يحدث بشكل تناسبي مع عدد اللفات بين هذين الملفين، مما يؤدي إلى تدهور وتلف العزل الرئيسي أو العزل بين الأطوار. تأثير قوة الدائرة القصيرة: عند حدوث دائرة قصيرة في المخرج، قد تؤدي قوة الكهرباء إلى تشوه ملفات المحول وتحريك الأسلاك، مما يغير المسافة العازلة بينها. وهذا بدوره يؤدي إلى تسخين العوازل، ويسرع من عملية تلفها، أو قد يتسبب في حدوث تسريبات كهربائية وأعطال ناتجة عن الدوائر القصيرة. وبناءً على ما سبق، فإن إتقان خصائص العزل لدى محولات الطاقة والقيام بأعمال الصيانة المناسبة لها، يؤثر بشكل مباشر على أداء المحولات بشكل آمن وعلى عمرها الافتراضي وموثوقية توفير الطاقة. وتعتبر محولات الطاقة من المعدات الأساسية والمهمة في نظام الطاقة، ولذلك يجب على العاملين في صيانة المحولات والمديرين أن يكونوا على دراية بتركيبة العزل في المحولات وخصائص المواد المستخدمة فيها وجودة التصنيع وطرق الصيانة والتقنيات العلمية للتشخيص، كما يجب عليهم تطبيق أساليب إدارة فعالة لضمان كفاءة استخدام المحولات وعمرها الافتراضي وموثوقية توفير الطاقة. http://bbs.bjx.com.cn/data/attachment/forum/201611/03/13240151ecchb158w2ehe1.jpg