يختلف كل محول من حيث التصميم والتطبيق، مما يستلزم اتباع نهج وخطة اختبار فريدين من نوعهما. يعد تحديد الحالة الراهنة للمحولات الكهربائية خطوة أساسية في تحليل مخاطر الأعطال. فيما يلي ملخص لتقنيات وأدوات الاختبار والتشخيص المستخدمة لتقييم حالة المحولات.
يجب أن يقوم برنامج صيانة المحولات على عمليات تفتيش روتينية شاملة. يجب أن تتم هذه العمليات التفتيشية بالإضافة إلى جولات جمع البيانات اليومية/الأسبوعية العادية للتحقق من مستويات الزيت ودرجات الحرارة. يمكن إجراء بعض المراقبة عن بُعد باستخدام أنظمة التحكم الإشرافي وجمع البيانات (SCADA)، لكن هذا لا يمكن أن يحل أبدًا محل عمليات التفتيش الشاملة التي ينفذها طاقم الصيانة الكهربائية المؤهل.
ليس من الضروري إجراء جميع الاختبارات المذكورة في المصنع، وليس جميعها يُنفذ في الميدان. يختلف كل محول من حيث التصميم والتطبيق، مما يستلزم اتباع نهج وخطة اختبار فريدين من نوعهما.
اختبارات المحولات أثناء الخدمة (أونلاين)
هذه الفحوصات التشخيصية تُجرى أثناء عمل المحول تحت الحمل (مُوصَّل بالشبكة):
1. تحليل الغازات المذابة (DGA)
يُعد تحليل الغازات المذابة المؤشر الأول على وجود مشكلة ويمكنه الكشف عن تدهور العزل والزيت، وارتفاع درجة الحرارة، والنقاط الساخنة، والتفريغ الجزئي، والشرر. هذا هو بأهم وسيلة لتحديد الحالة الصحية للمحول. يقيس اختبار DGA الغازات المذابة في زيت المحول وهو قادر على اكتشاف: الشرر، والاتصالات الكهربائية السيئة، والنقاط الساخنة، والتفريغ الجزئي، وارتفاع حرارة الموصلات، وتدهور الزيت، والخزان، والسلولوز (العزل الورقي). عادةً ما تُرسل العينات إلى المختبر للتحليل، ولكن هناك معدات محمولة متاحة لإجراء الاختبار في الميدان.
2. الاختبارات الفيزيائية والكيميائية للزيت
بالإضافة إلى اختبار DGA، يمكن أخذ عينات زيت إضافية للكشف عن الرطوبة، والشد السطحي، والحموضة، والفيورانات، والمعادن المذابة، وعدد جزيئات المعدن (مما يشير إلى مشاكل في المضخات). عادةً ما تُرسل العينات إلى المختبر لتحليل زيت المحول.
3. التفتيش الظاهري/البصري – الخارجي
تقييم الجزء الخارجي للمحول بأمان للكشف عن:
- تسرب الزيت
- الأجزاء المكسورة
- الطلاء البالي
- هياكل الدعم المعيبة
- مؤشرات درجة الحرارة والمستوى المعطلة
- مشاكل نظام التبريد
- مشاكل المضخة والمشعات
- شقوق في البورسلين (الخزف) للعوازل وأجهزة مانعة الصواعق، إلخ.
4. المسح بالأشعة تحت الحمراء
بالإضافة إلى التفتيش البصري، يمكن استخدام كاميرا التصوير الحراري للكشف السريع عن النقاط الساخنة، والاحتراق الموضعي، والوصلات السيئة، والتيارات الدوامية، والتبريد المسدود، ومشاكل مبدل الجهد، ومشاكل العوازل وأجهزة مانعة الصواعق. تعد فحوصات الأشعة تحت الحمراء فعالة للغاية في اكتشاف المشاكل التي يمكن أن تؤدي إلى عطل مبكر في المحولات.
5. الكشف عن الأعطال بالملامس باستخدام الموجات فوق الصوتية والصوتية
يمكن استخدام كاشف أعطال مزود بمسجل بيانات للكشف عن التفريغ الجزئي الداخلي، والشرر، والوميض، ومشاكل ريش مضخة ومحامل. هذا الاختبار مفيد أيضًا في تحديد الضوضاء الميكانيكية والأجزاء المفكوكة. يجب توخي الحذر لأن هذه الطريقة تتطلب التلامس مع المحول وهو مُشحن.
6. الكشف عن الأعطال بالموجات فوق الصوتية بالملامس وبدونه
يمكن استخدام كواشف الموجات فوق الصوتية غير الملامسة لاكتشاف تسرب النيتروجين، وتسرب الفراغ، والتوهج الإكليلي على العوازل، والمشاكل الميكانيكية ومحامل المضخات، ومشاكل مراوح التبريد بسهولة.
7. تحليل الاهتزازات
يمكن تثبيت مسجلات بيانات مجهزة بمقاييس التسارع وأدوات تحليل الاهتزاز الأخرى على السطح الخارجي للمحول لاكتشاف الاهتزازات الداخلية للقلب، ومشاكل الدروع، والأجزاء المفكوكة.
8. درجات الحرارة الخارجية (الخزان الرئيسي)
يمكن استخدام مسجلات درجة الحرارة المحمولة والبرمجيات لمراقبة تغيرات درجة الحرارة مع تغيرات الحمل ودرجة الحرارة المحيطة.
9. اختبارات مستوى الصوت
قياس الضوضاء الداخلية والخارجية باستخدام مقياس مستوى الصوت ومقارنتها بقراءات الأساسية واختبارات الاهتزاز الأخرى. بينما تُعرف قلوب المحولات عمومًا بأنها المصدر الرئيسي لصوت المحول، فإن القوى الكهرومغناطيسية في الملفات، والمعروفة باسم ضوضاء الحمل، يمكن أن تكون أيضًا مؤثرًا كبيرًا في المحولات منخفضة مستوى الصوت.
10. كشف التوهج الإكليلي
قد يكون التوهج الإكليلي (تأين الهواء) مرئيًا عند أطراف العوازل عند الغسق أو في الليل، خاصة أثناء فترات المطر أو الضباب أو الرطوبة العالية. استخدم جهاز كشف التوهج الإكليلي لمقارنة العوازل وأجهزة مانعة الصواعق، وجميع الوصلات عالية الجهد الأخرى مع الوحدات المماثلة.
اختبارات المحولات خارج الخدمة (أوفلاين)
يتم إجراء اختبارات التشخيص التالية عندما يكون المحول غير مُشغل (خارج الخدمة) ومعزول لأسباب safety:
1. معامل القدرة (دوبل)
مؤشر جيد على تدهور العزل هو الارتفاع البطيء في معامل القدرة. يعد اختبار عزل دوبل خطوة مهمة في تحديد حالة المحول لأنه يمكن أن يكشف عن فقدان سلامة عزل الملفات، وفقدان سلامة عزل العوازل، ورطوبة الملفات. للحفاظ على الحد الأدنى من الأعطال، يوصى بإجراء اختبارات صيانة دورية للعزل للإشارة إلى ما إذا كان يتدهور، ومدى سرعة ذلك.
2. تيار الإثارة
يستخدم أيضًا معدات اختبار دوبل لإجراء اختبارات تيار الإثارة، والتي يمكنها اكتشاف المنعطفات القصيرة الدائرية، والوصلات الكهربائية السيئة، وانفصال صفائح القلب، ودارت القصر بين صفائح القلب، ومشاكل مبدل الجهد، وغيرها من المشاكل المحتملة في القلب والملفات. يجب مقارنة النتائج، كما في جميع الاختبارات الأخرى، مع اختبارات المصنع واختبارات ميدانية سابقة.
3. نسبة اللفات (TTR)
يكشف اختبار نسبة اللفات عن المنعطفات القصيرة الدائرية، والتي تشير إلى فشل العزل من خلال تحديد ما إذا كانت نسبة اللفات صحيحة. قد تنتج المنعطفات القصيرة الدائرية عن دوائر قصر أو فشل في العزل.
يحتاج هذا الاختبار إلى إجرائه فقط إذا كان هناك اشتباه في وجود مشكلة من خلال اختبار DGA، أو اختبار معامل القدرة، أو تشغيل مرحل حماية. يمكن إجراء هذا الاختبار باستخدام جهاز اختبار نسبة اللفات أو عن طريق تطبيق جهد اختبار مخفض على الملف الثانوي وقياس الجهد المستحث على الملف الأولي. يمكن لهذا الاختبار أيضًا التحقق من أن قطبية الملفات صحيحة.
4. مفاعلة التسريب
هذا عادةً ما يكون اختبار قبول لضمان تطابق نسبة المعاوقة المدونة على لوحة الاسم مع نسبة المعاوقة المقاسة عند وصول المحول من المصنع. يتم إجراء اختبار نسبة المعاوقة/مفاعلة التسريب عن طريق عمل دائرة قصر على الملف منخفض الجهد وتطبيق جهد اختبار على الملف عالي الجهد باستخدام مجموعة اختبار معامل القدرة.
5. تحليل استجابة التردد المسحي
تُظهر هذه الاختبارات، في شكل رسم بياني، دالة نقل الملفات للمحول وهي قيمة لتحديد ما إذا كان قد حدث أي تلف أثناء الشحن أو أثناء عطل كهربائي. يمكن لهذا الاختبار الكشف عن المشاكل الهيكلية، وحركة القلب والملفات، وأرضيات القلب، وإزاحة القلب، وغيرها من مشاكل القلب والملفات. يستخدم محلل تردد المسح لوضع إشارة على كل من ملفات الجهد العالي، ويتم اكتشاف الإشارة على ملفات الجهد المنخفض. هذا يوفر صورة لدالة نقل التردد للملفات. إذا تم إزاحة أو تحريك الملفات، ستختلف نتائج الاختبار بشكل ملحوظ عن الاختبارات السابقة. يكشف تحليل استجابة التردد المسحي عن المشاكل الهيكلية، وحركة القلب والملفات.
6. مقاومة الملفات (عبر الملف)
يمكن استخدام جسر ويتستون أو كلفن للتحقق من الوصلات المفكوكة على العوازل أو مبدلات الجهد، والخيوط المكسورة، ومقاومة التلامس العالية في مبدلات الجهد. تتم مقارنة النتائج مع الطورات الأخرى في المحولات المتصلة على شكل نجمة أو بين أزواج من الأطراف على ملف متصل على شكل دلتا لتحديد ما إذا كانت المقاومة مرتفعة جدًا. تعد قياسات مقاومة الملفات أداة تشخيصية مهمة لتقييم الضرر المحتمل الذي يلحق بالمحولات الناتج عن التصميم السيئ، أو التجميع، أو المعالجة، أو البيئات غير المواتية، أو التحميل الزائد، أو الصيانة السيئة.
7. مقاومة عزل الملفات (مؤشر الاستقطاب PI)
يتم إجراء اختبارات مقاومة العزل لتحديد قوة العزل الكهربائي للملفات الفردية تجاه الأرض أو بين الملفات الفردية. عادةً ما يتم قياس مقاومة العزل مباشرة بالـ ميجا أوم أو يمكن حسابها من قياسات الجهد المطبق وتيار التسرب. الممارسة الموصى بها في قياس مقاومة العزل هي تأريض الخزان (والقلب) دائمًا. يتم عمل دائرة قصر لكل ملف من ملفات المحول عند أطراف العازل. ثم يتم إجراء قياسات المقاومة بين كل ملف وجميع الملفات الأخرى المؤرضة. يوصى بقياس قيم مقاومة العزل بشكل دوري (أثناء إيقاف التشغيل للصيانة) ورسمها بيانيًا. يجب التحقق من سبب الاختلافات الكبيرة في قيم مقاومة العزل المرسومة.
مؤشر الاستقطاب هو نسبة مقاومة العزل في نهاية اختبار مدته 10 دقائق إلى مقاومة العزل في نهاية اختبار مدته دقيقة واحدة عند جهد ثابت. كقاعدة عامة، القيم الأقل من 1 خطيرة؛ 1.1 – 1.25 مشكوك فيها؛ 1.25 – 2.0 مقبولة؛ وأي شيء فوق 2.0 يعتبر جيدًا.
جدول بقيم اختبار مقاومة عزل المحول وفقًا لـ NETA
| الجهد المقنن لملف المحول (فولت) | جهد الاختبار الموصى به (تيار مستمر) | الحد الأدنى الموصى به لمقاومة العزل (ميجا أوم) | |
|---|---|---|---|
| محولات مملوءة بالسائل | محولات النوع الجاف | ||
| 600 – 0 | 1000 | 100 | 500 |
| 5000 – 601 | 2500 | 1000 | 5000 |
| 5000 < | 5000 | 5000 | 25000 |
8. مقاومة القلب إلى الأرض
يستخدم هذا الاختبار إذا كان هناك اشتباه في وجود تأريض غير مقصود للقلب، كما قد يشير إليه اختبار DGA. يتم توصيل مقياس الميج أوم بين سلك تأريض القلب (أو قمة القلب نفسه والخزان) والأرض. يستخدم الميجأومتر لوضع جهد تيار مستمر بين هذه النقاط، ويتم قياس المقاومة. يجب فصل تأريض القلب المقصود لإجراء هذا الاختبار. قد يجد البعض أن هذا صعب، وقد يتطلب الأمر تصريف بعض الزيت لتحقيق ذلك. في بعض المحولات، يتم إخراج موصلات تأريض القلب إلى الخارج عبر عوازل معزولة ويمكن الوصول إليها بسهولة. يجب أن يقرأ المحول الجديد أكثر من 1000 ميجا أوم. يجب أن يقرأ المحول الذي تمت خدمته أكثر من 100 ميجا أوم. تشير القراءة بين 10 و 100 ميجا أوم إلى تدهور العزل بين القلب والأرض. أقل من 10 ميجا أوم كافٍ للتسبب في تيارات دوامة مدمرة ويجب التحقيق فيها further.
9. الفحوصات والاختبارات الداخلية
يمكن فحص البنية الداخلية للمحول بحثًا عن ترسبات الزيت، وإزاحة الملفات أو الأوتاد، والملفات المفكوكة، والوصلات السيئة، والموصلات المحترقة. في كثير من الأحيان، يتم إلحاق ضرر أكبر بفتح محول وإجراء تفتيش داخلي أكثر مما يتم اكتسابه. إذا كان التفتيش الداخلي ضروريًا تمامًا، فيجب أن يكتمل بواسطة فني ذي خبرة يعرف بالضبط ما يبحث عنه وأين يبحث.
10. درجة البلمرة
إحدى أكثر الوسائل موثوقية لتحديد تدهور الورقة والعمر المتبقي هي اختبار DP للسيليلوز. لا تفتح محولًا بهدف القيام بهذا الاختبار وحده. قم بإجراء هذا الاختبار فقط إذا كان سيتم فتح الوحدة لأسباب أخرى. عند إجراء تفتيش داخلي، أو إذا تم فتح المحول وتصريف الزيت كليًا أو جزئيًا لأي سبب على محول تمت خدمته، قم بإجراء اختبار DP عن طريق إزالة عينة من عزل الورق بحجم حوالي 1 سنتيمتر مربع من موقع مناسب بالقرب من أعلى الطور الأوسط باستخدام ملقط. أرسل هذه العينة إلى مختبر اختبار الزيت للتحليل.
اختبارات تشخيص المحولات حسب المكون
يتم تقديم ملخص لتقنيات التشخيص لكل مكون من مكونات المحول (مقتبس من معيار IEEE 62) أدناه:
الملفات
- مقاومة التيار المستمر
- نسبة اللفات (TTR)
- نسبة المعاوقة/مفاعلة التسريب
- تحليل استجابة التردد المسحي
- اختبارات دوبل (للملفات والزيت)
- السعة
- تيار الإثارة وفقد الواط
- معامل القدرة/معامل الفقد
العوازل وأجهزة مانعة الصواعق
- السعة (اختبارات دوبل)
- الفقد العازل (واط)
- معامل القدرة
- درجة الحرارة (مسح بالأشعة تحت الحمراء)
- مستوى الزيت (للعوازل فقط)
- التفتيش البصري للكشف عن الشقوق والرقائق في البورسلين
ذات صلة: شرح إجراءات صيانة واختبار العوازل عالية الجهد
زيت العزل
- تحليل الغازات المذابة
- القوة العازلة
- عدد جزيئات المعدن (لمشاكل المضخات المشتبه بها)
- الرطوبة
- معامل القدرة/معامل الفقد (دوبل)
- الشد السطحي
- رقم الحمض
- الفيورانات
- مانع الأكسدة
القلب
- مقاومة العزل
- اختبار الأرضي
خزان التمدد (الكونزرفاتور)
- بصري (تسرب الزيت وتسرب الغشاء)
- نظام الهواء الخامل (لون المادة المجففة)
- معايرة مقياس المستوى
الخزانات والملحقات
- مرحل ضغط العطل (اختبار وظيفي)
- صمام تخفيف الضغط (بصري)
- مرحال بوخهولتز (فحص بصري للغاز)
- مؤشر درجة حرارة الزيت العلوي
- مؤشر درجة حرارة الملف
- مسح حراري بالأشعة تحت الحمراء
- محلل الأعطال (فوق صوتي)
- تحليل الصوت (سليمي)
- تحليل الاهتزاز
نظام التبريد
- التنظيف (ريش المراوح والمشعات)
- المراوح وضوابطها (التحقق من اتجاه دوران المروحة)
- مضخات الزيت (التحقق من مؤشرات التدفق، والتحقق من الدوران)
- محامل المضخة (الاهتزاز، والصوت، ودرجة الحرارة)
- فحص المشعات (الصمامات مفتوحة)
- مسح حراري (أشعة تحت الحمراء) لنظام التبريد
