سلسلة شرح المحولات الكهربية (3)

سلسلة شرح المحولات الكهربية (3)

طرق تبريد المحول

نظراً لتحول الفقد الكهربي داخل المحولات الى حرارة فان درجة حرارتها ترتفع مما يؤثر على متانة العزل وقد يجعلها تنهار ٬

لذلك فأنه يجب تبريد المحولات . وحيث أن مفاقيد المحول متناسبة مع قدرته فأنة يمكن تبريد المحولات بعدة طرق أهمها :
1) تبريد طبيعي بالهواء : تستخدم فى المحولات صغيرة القدرة حيث تشع الحرارة الى الجو المحيط بواسطة تيارات الحمل فى الهواء

2) تبريد بالهواء المسلط : تستخدم فى المحولات المتوسطة القدرة والتى توضع فى أماكن ضيقة ولا تسمح بوضع المحول فى خزان للزيت أو قد يوضع المحول فى خزان للزيت ويسلط علية تيار هوائى بواسطة مراوح موجه على جسم المحول

عيوب التبريد بالهواء

(أ) لا يسمح بتحميل المحول إلا لفترات زمنية صغيرة .
(ب) قلة متانة العزل.
(ج) تعرض الملفات للأتربة والأوساخ مما يؤدى إلى أضعاف متانة العزل .
(د) زيادة حجم الملفات ليتخللها الهواء .

3) تبريد بالزيت الطبيعي

حيث يوضع القلب والملفات فى وعاء مملوء بالزيت المعدني المنقى بعناية فائقة حيث يتم تبريد القلب والملفات بواسطة تيارات الحمل فى الزيت والذي يشعه الى الجو الخارجي ٬ ولزيادة سطح التبريد قد يكون سطح الإناء متعرج لزيادة سرعة تبريد الزيت . أو يزود الإناء الخارجي بمواسير أو زعانف radiators

4) التبريد بالزيت المبرد

فى المحولات الكبيرة والعالية القدرة الكهربية لا يكفى تبريد الزيت بالهواء الطبيعى نظراً لارتفاع الحرارة الناتجة من المفاقيد الكهربية ولذلك فأنة تستخدم عدة طرق لتبريد الزيت المستخدم فى تبريد المحول منها :
(أ) بواسطة الهواء المسلط : حيث يسلط على جسم الوعاء الرئيسي للمحول مجموعة مراوح لدفع الهواء والعمل على تبريد الزيت
(ب) بواسطة تبريد الزيت بسحبة فى أنابيب وتمريرة بواسطة طلمبة فى إناء به ماء بارد ثم يدفع الى داخل وعاء المحول ويج أن يلاحظ أن تكون سرعة طلمبة السحب مساوية لسرعة طلمبة الدفع حتى يصير مستوى الزيت ثابت داخل الوعاء .
(ج) يتم دفع ماء بارد فى مواسير تبريد داخل وعاء المحول وبذلك تنقل الحرارة من الزيت الى الماء الى خارج الوعاء ويلاحظ فى هذه الطريقة آن تكون أنابيب التبريد خالية من الثقوب ومصنوعة من النحاس الأحمر المعامل كيميائيا لعدم التآكل والتفاعل مع زيت المحول .
والطرق السابقه يمكن تسميتها كالآتى على حسب قدرة المحول :

(ONAN (oil natural air natural

فى هذه الحاله تستخدم المشعات مع الهواء المحيط للتبريد بالهواء المحيط أى لا توجد مراوح مسلطه على المشعات radiators وكذلك وسيط التبريد الداخلى لا يتم توجيهه بل يتحرك نتيجه لتيارات الحمل الطبيعيه حيث عندما يسخن الزيت ترتفع درجة حرارته من أعلى وينزل فى المشعات فيبرد نتيجه لملامسته radiators فتنخفض حرارته وتقل كثافته فيرتفع إلى أعلى فيدخل فى المشعات
بمعنى آخر يتم تقليب الزيت عن طريق تيارات الحمل الحراريه الناشئه عن اختلاف درجات الحراره بين المشعات وبين درجتى حرارة الزيت أعلى وأسفل الخزان
وتستخدم هذه الطريقه فى التبريد للمحولات ذات القدره الأقل من 30MVA

(ONAF (oil natural air forced

فى هذه الحاله يتم تثبيت مجمو عة مراوح بمحركات على المشعات حيث يعتمد عددالمراوح على قدرة المحول ويكون دفع الهواء بواسطة المراوح ويتم التحكم فى تشغيل المراوح عن طريق دوائر تحكم يتم تشغليها مرحليا حسب درجة الحراره فعند وصول درجة حرارة الملفات الى درجه معينه نتيجة إرتفاع الحمل تعطى إشاره لتشغيل مجموعه من المراوح وعند الوصول الى درجة حراره أعلى يتم تشغيل المجموعه الثانيه من المراوح وتستخدم هذه الطريقه فى التبريد للمحولات ذات القدره من 30MVA الى 150MVA

ملحوظه : يجب الإلتزام عند تشغيل المحولات بالقدره المسموحه فى حالة (ONAN) وهى 60 % من القدره الكليه للمحول بينما نحصل على قدرة المحول الكليه فى حالة تشغيل (ONAF)

(OFAF (oil forced air forced

قد يتسبب تبريد الزيت داخل المشعات فى زيادة لزوجة الزيت لذلك قد يلزم إستخدام مضخه تدار بمحرك توضع أسفل المشعات لتقليب الزيت بصفه مستمره وفى هذه الحاله تقل مساحة المشعات المستخدمه بينما يتم سريان الزيت بين الملفات بظاهرة الحمل

(ODAF (oil directed air forced

تستخدم هذه الطريقه ل لمحولات ذات القدره العاليه جدا وتكون مبردات الهواء عباره عن أنابيب من الألومنيوم ذات زعانف أو مواسير من النحاس مصنعه بشكل خاص ويضخ الزيت من أعلى ابواسطة مضخه تدار بمحرك ليمر فى المواسيرفيبرد بواسطة هواء المراوح ويصبح دوران الزيت فى هذه الحاله موجه ناحية الملفات ويساعد حاجز موجود أسفل الخزان على توجيه الزيت نتيجة توجيه الزيت ناحية الملفات تزداد سرعته الى عشرة أمثال السرعه العاديه الناشئه عن التيارات الحراريه

(ODWF (oil directed water forced

تستخدم هذه الطريقه عندما تكون المفقودات المتبدده كبيره جدا لذا يلزم أن تكون كفاءة التبريد عاليه جدا فى هذه الحاله يضخ الزيت من أعلى بواسطة مضخه فيمر فى أنابيب حلزونيه (سربنتينا) موضعه داخل ماسورة مياه ويتم ضخ المياه بواسطة مضخه تدار بمحرك ويجب أن يكون ضغط الزيت أكبر من ضغط المياه حتى إذا حدث تسرب يكون من الزيت إلى الماء وليس العكس من الماء إلى الزيت .

مميزات التبريد بالزيت

1) زيادة المتانة الكهربية للعزل .

2) يسمح بتحميل المحولات لفترات طويلة .

3) الاتزان الكهروحرارى داخل جسم المحول .

4) صغر حجم الملفات بضم الثغرات الهوائية .

عيوب التبريد بالزيت

1) قد يحث انسداد فى أنابيب التبريد مما يعرض المحول لرفع درجة حرارته .

2) قد يحدث انفجار نتيجة تفاعل الهواء المتسرب مع الغازات الناتجة من الزيت .

انواع الوقايات الموجودة على المحول

يمكن تقسيم أجهزة الوقاية الخاصة بالمحولات الى نوعين هما :

أ) الوقاية المركبة على جسم المحول .
ب) الوقاية المركبة على دائرة المحول التي تتعامل مع مشاكل المحول مع الشبكة الكهربية وهى أجهزة الوقاية المستقلة والمركبة فى غرفه خاصة بها ( غالباً غرفة المراقبة)

أ) الوقايات المركبة على جسم المحول الأجزاء الآتية :

جهاز الوقايه الغازية Buchholz Relay
صمام تنفيس الضغط Pressure Relief Vent
مبين درجة الحرارة الترمومتر Temperature Indicator
مبينات مستوى الزيت Oil Level Gauges
وقاية مغير الجهد Protective Relay

ب) الوقايات التي تتعامل مع مشاكل المحول مع الشبكة الكهربية

جهاز الوقاية التفاضلية Differential Protection
جهاز الوقاية ضد تسرب الأرضي المقيد Restricted Earth Fault Protection
جهاز الوقاية ضد زيادة التيار over current protection

جهاز الوقايه الغازيه (متمم بوخلز) Buchholz Relay

وظيفة متمم بوخلز

هذا الجهاز يوفر الحماية للمحول من حيث:
1) حماية كهربية : حيث يتمم دائرة القاطع ويفصل المحول عن الشبكة.
2) يتمم دائرة الإنذار
3) حماية ميكانيكية : حيث أنه مزود بصمامات لخروج الزيت عند زيادة ضغطه عن حد معين وبذلك يمنع خزان الزيت من الانفجار.

تركيب متمم بوخلز

(أ) الوعاء الخارجي
يتركب من إناء ذو غطاء بين خزان الزيت الرئيسي وخزان التمدد,ومزود بصمام لخروج الزيت الزائد ويوجد عليه أطراف التوصيل وكذلك صمام خروج بخار الزيت كما يزود بفتحة زجاجية أعلي الإناء ومنها يمكن معرفة نوع العطل بمعرفة لون البخارالناتج فإذا كان :
1- لونه أصفر: يدل علي احتراق الورق العازل بين الملفات.
2- لونه أصفر: يدل علي احتراق الخشب والفبر العازل.
3 - لونه أسود: يدل علي تحلل الزيت واحتراقه وهو أشد الأعطال.

(ب) العوامتان
تثبت كلا منهما علي محور منفصل عن الأخرى واحداهما علوية والأخرى سفلية مثبت عليهما نقاط تلامس زئبقية لتكملة دائرة

كهربية للإنذار أو لقفل الدائرة الخاصة بالقاطع الرئيسي.

نظرية تشغيل متمم بوخلز

1- عند حدوث أحمال زائدة جدا ترتفع درجة حرارة الزيت حتى يغلى ويزيد معدل البخر له فيتجمع البخار أعلى إناء المتمم مما يسبب الضغط علي العوامة العلوية فتتحرك إلى اسفل مسببة توصيل دائرة الإنذار.

2- عند حدوث قصر فان ضغط الزيت داخل الخزان الرئيسي يزداد ويندفع الزيت بسرعة الي خزان التمدد وعند مروره علي متمم بوخلز يضغط علي العوامة السفلية مسببا قفل دائرة القاطع الرئيسي للمحول وفى نفس الوقت يكون زيادة البخار داخل المتمم قد يسبب حركة العوامة العلوية وبالتالي الإنذار

مبين مستوى الزيت ( Oil level indicator )

وظيفة مبين مستوى الزيت

بيان مستوى الزيت في التانك الاحتياطي والتأكد من أن مستوى الزيت في الارتفاع بين العلامة السفلية و العلامة العلوية الموجودة على التانك الاحتياطى مما يتيح ضبط مستوى الزيت بين هاتين العلامتين .

أنواع مبين مستوي الزيت

يوجد منه نوعان :
أ – أنبوبة زجاجية .
ب – مؤشر ذو عوامة.
و هو عبارة عن مؤشر يتصل بعوامة داخل الزيت و تكون ثابتة على السطح العلوي للزيت وبالتالي يمكن معرفة مستوي الزيت من تدريج المؤشر الموجود على المبين .

فإذا كان المؤشر علي المنطقة الحمراء العليا ( أو أعلى من علامة MAX or High) دل ذلك علي أن مستوى الزيت أعلى من اللازم.
وإذا كان على المنطقة الحمراء السفلي ( أو أعلى من علامة MIN or Low) دل ذلك علي أن مستوى الزيت أقل من اللازم.
وإذا كان على المنطقة الخضراء الوسطى ( بين العلامتين ) دل ذلك علي أن مستوى الزيت مناسب.

مبين درجة حرارة الزيت OTI) oil temperature indicator)

عباره عن ترمومتر كحولى مغمور فى زيت ساخن متصل بأنبوبه مرنه إلى المؤشر ٬ عند إرتفاع درجة حرارة الزيت يسخن الكحول داخل تجويف الترمومترفيتمدد ويزداد الضغط فى الأنبوبه المرنه وينتقل إلى المؤشر فيتحرك فوق تدريج درجات الحراره وعند إنخفاض درجات الحراره ينخفض الضغط ويتحرك المؤشر فى إتجاه الإنخفاض على التدريج .
تجهز بعض هذه المبينات بمؤشرين أحدهما يشير إلى أقصى درجة حراره مسموح بها والآخر يشير إلى درجات الحراره الفعليه ويجهز المبين بنقط تلامس تقفل عند درجات حراره مختاره تستخدم فى :
1) تشغيل مراوح التبريد أو المضخات
2) تعطى إشارة إنذار
3) تعطى إشاره بفصل المحول

مبين درجة حرارة الملفات WTI) winding temperature indicator)

هو نفس الجهاز السابق إلا أن الترمومتر يتأثر بحرارة الزيت بالإضافه إلى الحراره الناتجه من مقاومه متصله على الملف الثانوى لمحول تيار الذى يكون موصل على أحد أوجه المحول فقط (ملفات أحد الأوجه فقط) وبذلك تكون الحراره المؤثره ليست حرارة الزيت وحدها وإنما حرارة الملفات وعليه ثلاثة مجموعات من التلامسات الأولى تضبط على٥۰درجة لتشغيل المراوح والثانية للإنذار ۷۰ درجة والثالثة للفصل ۱۰۰ درجة وفى أنواع أخرى أربعة مجموعات من التلامسات لتشغيل مجموعتى المراوح والإنذار والفصل

صمام تنفيس الضغط Pressure Relief Device

يثبت هذا الجهاز على السطح العلوى للتانك الرئيسي بالمحول ويكون الغرض منه التنفيس عن ضغط الغاز بإطلاقه إلى الجو فى الحالات الآتية :
- حدوث زيادة فى الحمل Overload
- أعطال مؤدية لحدوث شرارة Arc فى الزيت
صمام تنفيس الضغط عبارة عن زنبرك مضغوط Spring Loaded وقاعدة مزودة بمانع تسرب محكم ونقط تلامس , عند زيادة الضغط داخل التانك الرئيسي نتيجة لحدوث عطل او زيادة حمل بقيمة أعلى من قيمة معينة تتعدى القوة المؤثرة على الجزء المتحرك من الصمام قوة الزنبرك فيؤدى ذلك الى فتح الصمام عندئذ تقفل نقط تلامس وتعطى إنذارا كما يمكن أن يجهز الصمام بحيث يعطى إشارة بفصل قاطعى التيار للمحول وفى هذه الحالة بعد تنفيس الضغط يجب إعادة الصمام الى وضعه الأصلي يدويا

جهاز الحماية من الضغط اللحظي Sudden Pressure Relay

والهدف من هذا الجهاز هو التحذير إذا حدث زيادة لحظية في الضغط داخل المحول, إذ أن الجهاز حساس جدا و يستجيب لارتفاع الضغط حتى لو كان صغيرا. فإذا حدث تغير بسيط للضغط داخل المحول ناشئ عن عطل صغير فان الجهاز يعمل, أي يرسل إشارة إنذار, على عكس جهاز تنفيس الضغط إذ انه يعمل إذا كان التغير في الضغط كبيرا ناشئ عن عطل كبير أدى إلى غليان الزيت و تكوين الفقاعات.

موسوعة الكهرباء