الأعطال الأرضية الكهربائية في المحولات: الأسباب والتأثيرات وطرق الحماية

المحولات هي في الأساس العمود الفقري للعديد من أنظمة الطاقة. فهي تنقل الطاقة الكهربائية بكفاءة-خاصة عند رفع الجهد الكهربي أو خفضه. ولكن على الرغم من أن المحولات مصنوعة بشكل قوي، إلا أنها ليست منيعة. إحدى المشكلات التي لا يرغب المشغلون حقًا في التعامل معها هي الأعطال الأرضية الكهربائية-لأنها عند حدوثها، يمكن أن تكون ضارة وخطيرة في نفس الوقت.

انقر على الصورة لمعرفة المزيد.

يحدث خطأ أرضي كهربائي عندما يقوم موصل مباشر بطريقة أو بأخرى بإجراء اتصال غير مقصود بشيء مؤرض-مثل خزان المحول، أو القلب، أو اتصال أرضي/أرضي.

عندما يحدث ذلك، تحصل على مسار تيار غير طبيعي. واعتمادًا على مدى خطورتها (ومدى سرعة اكتشافها)، يمكن أن يؤدي ذلك إلى:

تلف المعدات،

الانقطاعات,

الانحناء أو ارتفاع درجة الحرارة ،

والمخاطر الحقيقية التي تهدد سلامة الأشخاص القريبين.

في المحولات، يمكن أن تظهر الأعطال الأرضية الكهربائية في أماكن مختلفة-مثل الملف الأولي، أو الملف الثانوي، أو حتى داخل نظام العزل الداخلي. إذا تم تجاهلها أو اكتشافها بعد فوات الأوان، فيمكن أن تتحول الأمور من "مشكلة" إلى "إصلاح كبير" بسرعة كبيرة.

هناك بعض الأسباب الشائعة لظهور الأعطال الأرضية الكهربائية. بعضها تدريجي والبعض الآخر مفاجئ وقبيح:

يتقادم عزل المحولات ببطء بسبب الحرارة والتعرض للرطوبة والضغط الكهربائي. بمرور الوقت، قد يضعف العزل بدرجة كافية بحيث تتمكن الموصلات من البدء في "العثور" على مسارات تصل إلى الأرض.

الرطوبة هي مشكلة كبيرة. عندما يدخل الماء إلى المحول (غالبًا من خلال التسريبات أو سوء التعامل)، فإنه يقلل من قوة العزل ويزيد من احتمالية الانهيار.

في بعض الأحيان لا يكون الأمر كهربائيًا على الإطلاق-إنه مادي. يمكن أن يؤدي الاهتزاز أو تلف النقل أو القوى الميكانيكية الناتجة عن الدوائر القصيرة- إلى الإضرار بعزل الملفات وإنشاء مسار إلى الأرض.

يمكن أن تؤدي ضربات البرق والتغيرات المفاجئة إلى الضغط على العزل بما يتجاوز ما يمكنه تحمله. حتى لو بقي المحول على قيد الحياة، فإن أحداث الإجهاد المتكررة يمكن أن تدفع العزل نحو الفشل.

هذا ليس السبب الأكثر شيوعًا، لكنه يحدث. يمكن أن يؤدي وجود خلل في المواد العازلة أو جودة التجميع إلى حدوث عطل في النهايةخطأ ارضي كهربائيبعد أن يكون المحول في الخدمة.

لنكن واقعيين: حتى العطل الكهربائي "الصغير" يستحق أن نأخذه على محمل الجد. يمكن أن تتراوح التأثيرات من مزعجة إلى كارثية.

إليك ما يمكن أن يحدث:

تأثير	ماذا يعني
تلف المعدات	يمكن لتيار العطل أن يحرق أو يجهد اللفات والعزل والمكونات الأساسية الأخرى.
انقطاع التيار الكهربائي	قد تتعثر أنظمة الحماية وتؤدي إلى توقف المحول عن العمل.
خطر الحريق	يمكن أن تتسبب الأعطال الشديدة في ارتفاع درجة الحرارة والقوس الكهربائي وربما مخاطر الحريق.
انخفاض عمر المحولات	يؤدي نشاط الخلل إلى تسريع شيخوخة العزل. إذا واصلت تكرار المشكلة، فإن المحول لن يدوم.
مخاطر السلامة	في بعض الحالات، يمكن أن تؤدي الأعطال الأرضية إلى توليد جهد كهربائي خطير يعرض الأفراد للخطر.

نظرًا لأن المحولات باهظة الثمن وأصولها-طويلة الأمد، فمن الأفضل عادةً التحقق منها على الفور بدلاً من "الانتظار والترقب".

تم تصميم أنظمة الحماية الحديثة لاكتشاف الأعطال الأرضية الكهربائية مبكرًا وعزل المحول قبل أن يصبح الضرر سيئًا للغاية. تشمل الأساليب الشائعة ما يلي:

تقارن المرحلات التفاضلية بين التيارات الواردة والصادرة. إذا كان هناك عدم تطابق يتجاوز الحد المحدد، فقد يشير ذلك إلى خطأ داخلي-بما في ذلك خطأ أرضي.

تقوم هذه المرحلات بمراقبة تدفق التيار غير الطبيعي إلى الأرض. عندما تبدو القيم خاطئة، يقوم المرحل برحلات القاطع لحماية المحول.

مقاومات التأريض المحايدة تحد من تيار العطل. يساعد هذا في تقليل تلف المعدات ويسمح لنظام الحماية بالقيام بعمله.

المراقبة المستمرة مهمة. يمكن أن تكشف اختبارات مثل قياسات مقاومة العزل وتحليل الغاز المذاب (DGA) عن مشاكل العزل المتطورة قبل حدوث خطأ أرضي كهربائي بالكامل.

تساعد مانعات الصواعق على حماية المحول من البرق والتحويلات العابرة-مما يمنح العزل فرصة مقاومة.

إذا سألت معظم مهندسي الموثوقية ما هو الأفضل، فسيقولون عادةً: الصيانة والمراقبة. ليست هناك خدعة سحرية-فقط بذل جهد متواصل.

تتضمن ممارسات الوقاية الجيدة عادةً ما يلي:

عمليات التفتيش الروتينية (حالة الخزان، والإنهاءات، واتصالات التأريض)،

مراقبة حالة الزيت والمؤشرات ذات الصلة،

اختبار العزل الدوري،

ومراجعة النتائج التشخيصية مثل اتجاهات DGA.

يمكن أن يؤدي اكتشاف تدهور العزل مبكرًا إلى تقليل خطر حدوث خطأ أرضي بشكل كبير وتجنب الأعطال الباهظة الثمن لاحقًا.

تعتبر الأعطال الأرضية الكهربائية خطيرة، وعادةً لا تتحسن من تلقاء نفسها. يمكن أن تحدث بسبب انهيار العزل، أو تسرب الرطوبة، أو التلف الميكانيكي، أو الاندفاعات الكهربائية مثل أحداث البرق والتحويل.

الخبر الجيد؟ ومع وجود أنظمة الحماية المناسبة-وإجراء صيانة وقائية قوية-يمكن للمشغلين اكتشاف المشكلات في وقت أقرب، والحد من الأضرار، وتحسين السلامة، والمساعدة في إطالة عمر المحولات. باختصار:مراقبة في وقت مبكر، والاستجابة بسرعة، ولا تتجاهل العلامات.

اتصل الآن

س: ما هي بالضبط الأعطال الأرضية الكهربائية في المحولات؟

ج: تحدث الأعطال الأرضية الكهربائية عندما يتصل موصل حي عن غير قصد بالمكونات المؤرضة مثل خزان/قلب المحول أو الاتصال الأرضي/الأرضي، مما يؤدي إلى إنشاء مسار تيار غير طبيعي.

س: ما هي الأسباب الأكثر شيوعا؟

ج: تشمل الأسباب الشائعة تدهور العزل، والتلوث بالرطوبة، والأضرار الميكانيكية، وأحداث البرق/الارتفاع المفاجئ، وعيوب التصنيع (في كثير من الأحيان).

س: ماذا يحدث إذا لم يتم اكتشاف عطل كهربائي أرضي بسرعة؟

ج: يمكن أن يؤدي ذلك إلى تلف اللفات أو العزل، والانقطاع الوقائي-وانقطاع التيار الكهربائي، ومخاطر القوس الكهربائي والحرائق، وتسارع تقادم المحولات، ومخاطر السلامة المحتملة من الفولتية الخطيرة التي تعمل باللمس.

س: كيف يتم الحماية من الأعطال الأرضية الكهربائية؟

ج: تشتمل الحماية النموذجية على الحماية التفاضلية، ومرحلات الأخطاء الأرضية، ومقاومات التأريض المحايدة، ومراقبة العزل (على سبيل المثال، الاختبارات وDGA)، والحماية من زيادة التيار للحد من الأضرار الناجمة عن العوامل العابرة.