أسباب ارتفاع درجة حرارة المحول

تُعد محولات الطاقة عنصراً بالغ الأهمية في أنظمة توزيع الطاقة الكهربائية.

صُممت هذه الأجهزة للعمل ضمن نطاقات حرارية محددة، وعند تشغيلها في درجات حرارة مرتفعة، تنخفض كفاءتها. ويتدهور العزل بشكل أسرع، ويزداد خطر تعطل النظام.

ستوضح هذه المقالة الأسباب الرئيسية لارتفاع درجة حرارة المحولات. وهذا أمر بالغ الأهمية للحفاظ على موثوقية أنظمة الطاقة وتجنب فترات التوقف والتكاليف الإضافية المرتبطة بتعطل المعدات.

التبريد غير الكافي

يُعد نظام التبريد خط الدفاع الأساسي للمحول ضد تراكم الحرارة الزائدة. فعندما تتعطل آليات التبريد أو تعمل بأقل من طاقتها، قد ترتفع درجات الحرارة بسرعة إلى مستويات خطيرة.

يمكن أن تؤدي قنوات التبريد المسدودة أو مراوح التبريد المعطلة أو سعة المشعات غير الكافية إلى الإضرار بعملية التبريد بشكل كبير.

قد تعيق المباني المجاورة أو النباتات أو تراكم الحطام دوران الهواء الطبيعي حول المحول. وهذا يقلل من كفاءة نقل الحرارة ويؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة الداخلية. وفي أنظمة التبريد بالهواء القسري، تتسبب أعطال المراوح أو انخفاض تدفق الهواء نتيجة انسداد المرشحات في مشاكل مماثلة.

التحميل الزائد

يُعد تشغيل المحولات الكهربائية بما يتجاوز قدرتها المقدرة أحد أكثر الأسباب شيوعاً لارتفاع درجات الحرارة.

تُنتج المحولات الكهربائية حرارةً نتيجةً لتحويل الطاقة. ويزداد إنتاج هذه الحرارة مع زيادة الحمل. وعندما تحمل المحولات أحمالاً تتجاوز باستمرار قيمها الاسمية، يتسبب التيار الإضافي في خسائر زائدة في الملفات، مما يُنتج حرارةً تفوق قدرة نظام التبريد على التعامل معها بكفاءة.

في حين أن التحميل الزائد المؤقت خلال فترات ذروة الطلب قد يكون مقبولاً لفترات قصيرة من الزمن، فإن التحميل الزائد المستمر يسرع من شيخوخة العزل ويقلل من عمر المعدات.

تسربات الزيت

زيت المحولات - من إنتاج شركات مصنعة مثل Shell و Mobil يؤدي هذا النظام وظيفتين: فهو عازل ومبرد. عند حدوث تسرب للزيت، يفقد المحول وسيط التبريد الأساسي، مما يؤدي إلى ارتفاع سريع في درجة الحرارة. قد تنجم تسربات الزيت عن تلف الحشيات، أو تآكل الخزان، أو تلف مانع التسرب، أو تلف مادي في خزان المحول. حتى التسربات الصغيرة قد يكون لها عواقب وخيمة مع مرور الوقت.

يؤدي انخفاض مستوى الزيت إلى إضعاف عملية التبريد بالحمل الحراري الطبيعي، مما يعرض المكونات الداخلية للهواء الذي يتميز بخصائص نقل حرارة أقل جودة مقارنة بالزيت.

يؤدي انخفاض مستوى الزيت إلى خطر حدوث شرارات كهربائية وأعطال، مما يُولّد حرارة إضافية. لذا، يُعدّ رصد مستوى الزيت بانتظام وإصلاح التسريبات بسرعة أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على إدارة حرارية سليمة.

عطل في أحد مكونات المحول

تُؤدي أعطال المكونات الداخلية إلى ظهور "بؤر ساخنة" وارتفاع عام في درجة حرارة المحول. كما تُولّد أعطال مُغيّر الجهد، والوصلات غير المحكمة، وأعطال الملفات حرارة إضافية. وغالبًا ما تُؤدي هذه الأعطال إلى تأثيرات متسلسلة، حيث تُسرّع درجات الحرارة المرتفعة من تدهور المكونات الأخرى.

يمكن أن تؤدي عيوب رقائق القلب إلى زيادة كبيرة في فقد الطاقة في القلب، بينما قد تتسبب أعطال البطانات في حدوث شرارة كهربائية وارتفاع مفرط في درجة الحرارة. ويؤدي انهيار عزل الملفات إلى أعطال بين اللفات، مما يولد حرارة كبيرة في المناطق المغلقة. ولا تقتصر أضرار هذه الأعطال على رفع درجات حرارة التشغيل فحسب، بل تقلل أيضًا من قدرة المحول على تحمل الإجهاد الحراري.

عزل رديء

تساهم أنظمة العزل المتدهورة في ارتفاع درجات حرارة المحولات.

يؤدي تلف العازل أو قدمه إلى انخفاض قوته العازلة، مما قد يتسبب في حدوث تفريغات جزئية وتسخين موضعي. وتولد هذه التفريغات حرارةً مع زيادة تدهور العازل، مما يخلق نمطًا تدريجيًا من التلف.

يُعدّ تسرب الرطوبة ضارًا جدًا بأنظمة العزل، إذ يُقلّل الماء بشكل كبير من فعالية العزل ويُشكّل خطرًا لحدوث تسرب كهربائي. كما أن للعزل الملوث خصائص حرارية مختلفة عن المواد النظيفة، ما قد يُؤدي إلى اختلالات حرارية داخل المحوّل. وقد يُؤدي سوء تصميم العزل أو تركيبه إلى تركيز الإجهاد الكهربائي في مناطق مُحدّدة، ما قد يُؤدي إلى ظهور بؤر ساخنة تنتشر لاحقًا في جميع أنحاء النظام.

تلوث وسيط التبريد

يفقد زيت التبريد الملوث فعاليته كعازل ومبرد في آن واحد.

يؤدي تلوث الزيت بالماء إلى تقليل قوته العازلة وتغيير خصائصه الحرارية. كما يمكن أن يؤدي التلوث بالجسيمات إلى انسداد قنوات التبريد وتكوين بقع ساخنة. أما التلوث الكيميائي من مصادر خارجية فيؤثر على كيفية نقل الزيت للحرارة.

يمكن أن يؤدي تكوّن الرواسب الناتجة عن أكسدة الزيت إلى تكوين طبقات عازلة تفصل المكونات المولدة للحرارة عن وسيط التبريد، مما يُشكل حواجز حرارية. كما يمكن أن تُشكل الغازات الذائبة الناتجة عن الشرارة الكهربائية الداخلية أو ارتفاع درجة الحرارة تلوثًا يُقلل من فعالية التبريد.

للأسباب المذكورة أعلاه، يعد اختبار الزيت المنتظم جزءًا من الإدارة الحرارية وهو أفضل ممارسة تمنع الأعطال المتعلقة بدرجة الحرارة.

يتطلب الحفاظ على درجات حرارة المحولات المناسبة مراقبة مستمرة وصيانة وقائية واهتمامًا بأداء نظام التبريد. وبفهم هذه الأسباب الشائعة، يستطيع مشغلو الأنظمة الكهربائية توفير إدارة حرارية أفضل وحماية فعّالة للمعدات.

قد يهمك أيضًا ما يلي:

هل يمكن استخدام زيت المحركات كبديل لزيت المحولات؟

بينما تقوم كبرى الشركات المصنعة مثل نايناس و Total يتم إنتاج كل من زيت المحركات وزيت المحولات، وهذه المنتجات غير قابلة للتبادل.

الفرق بين زيت المحولات والزيت البديل

تنتج اليوم شركات رائدة مثل بتروناس وميلرز زيت محولات عالي الجودة يتميز بخصائص أداء ممتازة. يُشار إلى هذا السائل أحيانًا باسم "زيت العزل"، وهو مصمم خصيصًا للعمل كعازل كهربائي.

ما الذي يسبب اصفرار زيت المحولات؟

يتميز زيت المحولات - الذي تنتجه علامات تجارية مثل بتروناس ونيناس - بمظهر شفاف فاتح اللون عند استخدامه لأول مرة. ومع مرور الوقت، قد يكتسب لونًا أصفر بسبب