حماية بوخولز هي وسيلة أمان أساسية للمحولات الكهربائية المملوءة بالزيت والمزودة بخزان خارجي للزيت، وتعتبر من أبرز أساليب الحماية للمحولات ضد الأعطال والضغط الغازي الناتج عن العمليات الداخلية. تم تصميم هذا النظام لأول مرة من قبل المهندس الألماني ماكس بوخولز في عام 1921، وبدأ استخدامه في عام 1940. وتسمى أيضًا “الحماية الغازية” أو “حماية الضغط المفاجئ” للمحول.
موقع تركيب جهاز بوخولز
يتم تركيب جهاز بوخولز في الأنبوب الواصل بين خزان الزيت الاحتياطي وخزان الزيت الرئيسي للمحولة. يُفضل أن يميل الأنبوب قليلاً لضمان تشغيل موثوق به. غالبًا ما يُزود النظام بأنبوب جانبي يسمح بإخراج الجهاز من الخدمة في بعض الحالات عند الحاجة.
آلية عمل حماية بوخولز
تعمل حماية بوخولز على كشف الغازات والضغط الزائد داخل المحول، وتقوم بإعطاء إنذار أو فصل المحول عند حدوث خلل. وتعتمد آلية عملها على الفواشة (صمام) المدمجة التي تتضمن نوعين من الآليات:
- فواشة الإنذار: تُطلق عند اكتشاف وجود غازات داخل المحول نتيجة لارتفاع حرارة المحول.
- فواشة الفصل: تعمل عند ارتفاع الضغط بشكل مفاجئ نتيجة لحدوث عطل كبير داخل المحول، وتؤدي إلى فصل المحول فورًا.
كيفية اكتشاف الأعطال وحالات الخلل
- الغازات الناتجة عن التفاعلات الداخلية: عند حدوث عطل داخل المحول، مثل عطل بين الملفات والأرض أو بين الملفات نفسها، فإن كميات كبيرة من الغازات تتولد، مما يسبب ضغطًا عالياً داخل المحول. هذا الضغط يؤدي إلى إزاحة الزيت وبالتالي تعمل فواشة الفصل لتفصل المحول عن الشبكة الكهربائية لحمايته.
- التهوية أو تسرب الزيت: عندما يحدث تسرب للزيت أو انخفاض في مستوى الزيت داخل المحول، قد يدخل الهواء إلى الخزان مما يتسبب في زيادة الحرارة، ويؤدي إلى تولد غازات مختلطة مع الزيت. في هذه الحالة، يقوم جهاز بوخولز بالكشف عن الغازات من خلال فواشة الإنذار.
التأخير في عمل الحماية
يعتمد التأخير في عمل حماية بوخولز على حجم العطل وموقعه. عادةً ما يتراوح وقت التأخير بين 0.05 إلى 0.10 ثانية، لكن يجب ألا يتجاوز هذا الوقت 0.3 ثانية لضمان حماية المحول بشكل فعال. ويُعد هذا الوقت كافياً لتحديد مكان العطل، حيث تُطلق فواشة الفصل بعد ارتفاع الضغط الناتج عن العطل الكبير.
فوائد الحماية الغازية (بوخولز)
- الكشف المبكر عن الأعطال: تقوم الحماية الغازية بالكشف عن الأعطال في مراحلها الأولية، مثل التفاعلات الجزئية داخل العزل أو حدوث تفاعلات حرارية داخل المحول، وبالتالي تمنع حدوث أضرار كبيرة.
- الوقاية من الأعطال الكبيرة: تمنع الحماية الغازية حدوث الأعطال الكبيرة التي قد تُؤدي إلى تلف المحول أو تقليل كفاءته التشغيلية بشكل حاد.
- كفاءة عالية في الكشف: تعمل الحماية على كشف الأعطال بشكل سريع جدًا، مما يساهم في تقليل الأضرار المالية والإنتاجية التي قد تنجم عن توقف المحول.
المشاكل المحتملة أثناء التشغيل الأولي
عند تشغيل المحول لأول مرة، قد يتواجد هواء محبوس داخل الملفات أو في أماكن أخرى بالمحول، مما يؤدي إلى تفعيل فواشة الإنذار بشكل غير مرغوب فيه. لهذا السبب، عادةً ما يتم إجراء المعالجة الفراغية أثناء ملء الخزان بالزيت، لتجنب تراكم الهواء داخل المحول. يجدر بالذكر أن هذا الهواء المحبوس غير قابل للاشتعال وبالتالي لا يشكل خطرًا.
الكشف عن تسرب الزيت
إحدى الوظائف المهمة لحماية بوخولز هي الكشف عن تسرب الزيت داخل المحول. إذا كان مستوى الزيت أقل من المطلوب بسبب تسرب أو نقص، فإن جهاز بوخولز يستطيع الكشف عن هذا الوضع وإطلاق إنذار أو فصل المحول بشكل مباشر.
خلاصة
تعتبر حماية بوخولز نظامًا حيويًا وأساسيًا في محولات القدرة لحمايتها من الأعطال الداخلية والغازات الضارة التي قد تنشأ نتيجة لها. إنها توفر إنذارًا مبكرًا وتحمي المحول من الأعطال الكبيرة التي قد تتسبب في أضرار كبيرة سواء في المحول نفسه أو في الشبكة الكهربائية ككل.
