منع ارتفاع درجة الحرارة في المحولات ثلاثية الطور ذات الملفات النحاسية في غرف المعدات الساخنة

منع ارتفاع درجة الحرارة في المحولات ثلاثية الطور ذات الملفات النحاسية داخل غرف المعدات الساخنة

نادراً ما ينتج ارتفاع درجة الحرارة في غرفة المحولات عن عطل واحد كبير. وغالباً ما يتطور بسبب مجموعة من الظروف العادية: ارتفاع درجة الحرارة المحيطة في الصيف، أو انسداد فتحة تهوية بالغبار، أو إضافة خط إنتاج جديد من دون مراجعة الطلب، أو تشغيل مروحة تبريد مع تحريك كمية هواء أقل بكثير من المتوقع. بالنسبة إلى محول ثلاثي الطور بملفات نحاسية، يمكن لهذه الظروف أن تقلل هامش الحرارة تدريجياً حتى تصبح الإنذارات أو تدهور العزل أو الفصل غير المخطط له أموراً لا مفر منها.

توفر الملفات النحاسية موصلية عالية وتُستخدم على نطاق واسع عندما تكون الكفاءة والقدرة الموثوقة على التعامل مع الأحمال مهمة. لكنها ليست محصنة ضد الحرارة. تتأثر درجة حرارة الملفات بالفواقد الكهربائية، وتدفق الهواء، ودرجة حرارة الغرفة، والمحتوى التوافقي، وجودة التوصيلات، ونمط التحميل الفعلي للمحول. قد تبدو الوحدة مقبولة أثناء فحص سريع، بينما تكون النقاط الساخنة الداخلية فيها تعمل بالفعل بالقرب من حدودها أكثر مما توحي به درجة حرارة الخزانة الخارجية.

لا يتمثل الهدف العملي ببساطة في إبقاء الغرفة «باردة». بل يتمثل في إبقاء المحول ضمن ظروف ارتفاع درجة الحرارة ودرجة الحرارة المحيطة التي صُمم لها، مع الاحتفاظ بهامش كافٍ لذروة الطلب وتعطل المروحة وحرارة المواسم والتغيرات في المعدات المجاورة. ويتطلب ذلك نهج صيانة يجمع بين القياسات والفحص المادي وسجل التشغيل.

ابدأ بالسؤال الصحيح حول درجة الحرارة

عند ظهور إنذار ارتفاع درجة الحرارة، تسأل فرق الصيانة غالباً عما إذا كان المحول نفسه معيباً. وهذا أمر منطقي، لكنه ليس أفضل سؤال أولي. اسأل بدلاً من ذلك:هل ينتج المحول حرارة زائدة، أم أن الغرفة تفشل في إزالة الحرارة الطبيعية؟ تحدد الإجابة ما إذا كانت الأولوية لتقليل الحمل أو الإصلاح أو أعمال التهوية أو إجراء تحقيق كهربائي أكثر تفصيلاً.

قارن درجة حرارة هواء الغرفة عند مدخل هواء التبريد مع درجة الحرارة حول الجزء العلوي والخلفي من المحول. إذا كانت الغرفة بأكملها ساخنة، لا سيما بالقرب من مسار السحب، فقد يكون نظام التبريد يعيد تدوير الهواء الساخن. وإذا كانت الغرفة بدرجة مقبولة لكن إحدى الأطوار أو إحدى النهايات أو منطقة ملف واحدة أكثر سخونة بشكل ملحوظ من البقية، فمن المرجح أن يكون السبب موضعياً: حمل غير متوازن، أو وصلة مرتخية، أو ضغط تلامس ضعيف، أو إجهاد توافقي، أو مشكلة داخلية تتطلب إرشادات من الشركة المصنعة.

لا تعتمد على صورة واحدة بالأشعة تحت الحمراء التُقطت بعد فتح باب الغرفة. فقد يؤدي فتح الباب إلى تغيير تدفق الهواء مؤقتاً، كما قد تعطي الأسطح المعدنية اللامعة قراءات مضللة بالأشعة تحت الحمراء ما لم يتم ضبط الانبعاثية بشكل مناسب. استخدم التصوير الحراري كأداة للمقارنة: افحص الأطوار المتماثلة ونهايات الكابلات المتماثلة والقراءات المتكررة تحت أحمال قابلة للمقارنة. ويكون الاتجاه العام عادةً أكثر فائدة من رقم منفرد.

تحتاج إعدادات الحماية من الحرارة إلى سياق أيضاً. لا يثبت إنذار المستشعر أن المستشعر قد تعطل، كما أن عدم وجود إنذارات لا يثبت كفاية التبريد. تحقق من مواقع المستشعرات وإعدادات الإنذار والفصل ومنطق بدء تشغيل المروحة وما إذا كانت المؤشرات تُسجل. قد يبدو المحول الذي يصل إلى درجة حرارة مرتفعة فقط أثناء ذروة فترة الظهيرة طبيعياً خلال زيارة صيانة صباحية.

الحرارة في الغرفة جزء من حمل المحول

غالباً ما تُصمم غرف المعدات وفقاً لمساحة الأرضية، وليس للسلوك الحراري. قد يُركب المحول مع وجود خلوص مادي كافٍ على الورق، ومع ذلك يسحب هواء الطرد الخاص به مرة أخرى لأن مسار العادم في موضع غير مناسب. وهذا شائع بوجه خاص عندما تشترك لوحات المفاتيح وصواني الكابلات وشواحن البطاريات ووحدات القيادة أو غيرها من المعدات المنتجة للحرارة في غرفة كهربائية مدمجة.

افحص مسار الهواء الكامل بدلاً من المراوح فقط. ينبغي أن تكون فتحات السحب الخارجية خالية من المخلفات ومحمية من دون أن تصبح مقيدة. وتحتاج الشبكات الداخلية والمرشحات وأسطح الملفات إلى التنظيف. ويجب أن يكون لهواء العادم مسار للخروج من الغرفة بدلاً من دخوله إلى فراغ السقف أو مساحة مغلقة مجاورة. وعندما تكون التهوية الطبيعية مفترضة في التصميم الأصلي، تحقق من أن أعمال الإنشاء اللاحقة لم تقلل مساحة الفتحات الفعالة.

من الفحوصات الميدانية المفيدة مراقبة اتجاه تدفق الهواء باستخدام أساليب آمنة لا تلامسية أثناء تشغيل نظام التبريد. يمكن أن تصبح مناطق الهواء الراكد خلف المحول، وقصر مسار الهواء من العادم إلى السحب، واتجاهات المراوح المتعارضة واضحة بسرعة. افحص أيضاً ما إذا كانت أبواب الغرفة تبقى مغلقة بشكل روتيني. فالباب المفتوح أثناء التشغيل الأولي والمغلق أثناء التشغيل العادي يمكن أن يغير درجة حرارة الغرفة بشكل ملموس.

التهوية القسرية ليست الحل تلقائياً. إذ قد تسحب المراوح كبيرة الحجم أو سيئة التوجيه الغبار عبر المحول، أو تعطل مسار التبريد المقصود، أو تخلق شعوراً زائفاً بالأمان. والنهج الأفضل هو تأكيد الخلوصات المطلوبة وترتيب التبريد المحدد من قبل الشركة المصنعة للمحول، ثم تحديد حجم تهوية الغرفة وموضعها وفقاً لمصادر الحرارة الفعلية وظروف الحرارة المحيطة المتوقعة. وفي المناخات شديدة الحرارة، قد يكون من الضروري تقييم الغرفة كنظام حراري بدلاً من التعامل مع التهوية كتفصيل بسيط من خدمات المبنى.

راجع الحمل الكهربائي قبل إلقاء اللوم على نظام التبريد

ينبغي قياس تيار الحمل على الأطوار الثلاثة ومراجعته مقابل القيمة الاسمية للمحول وحالة التبريد. ولا تكفي قراءة التيار وحدها. سجل وقت اليوم ودرجة الحرارة المحيطة وحالة المروحة والأحمال الرئيسية المتصلة. قد يكون للمحول الذي يغذي المحركات أو معدات اللحام أو المقومات أو أنظمة UPS أو محولات التردد المتغير أو أحمال العمليات المتغيرة بسرعة ملف حراري يختلف بشكل كبير عن الحمل التجاري المستقر.

يستحق عدم اتزان الأطوار اهتماماً مبكراً. فقد يجعل أحد الملفات يتحمل إجهاداً حرارياً أكبر حتى عندما تبدو قيمة kVA الإجمالية قابلة للإدارة. تحقق من التوزيع غير المتساوي للأحمال أحادية الطور، وضعف توصيلات المحايد عند الاقتضاء، والتغييرات التي أُجريت أثناء أعمال التوسعة. تركز فرق الصيانة أحياناً على المحول بينما تكون المشكلة الحقيقية في جهة المصب داخل لوحة توزيع محملة بشكل غير متساوٍ.

التوافقيات نقطة عمياء متكررة أخرى. يمكن للأحمال غير الخطية أن تضيف فواقد وحرارة لا تظهر بالكامل باستخدام كماشة قياس تيار أساسية. إذا تمت إضافة وحدات القيادة أو معدات البيانات أو المقومات أو أحمال غير خطية أخرى منذ التركيب، فرتب لقياس جودة الطاقة عندما تبرر الأعراض ذلك. ينبغي أن تأخذ المراجعة في الاعتبار تشوه التيار وتشوه الجهد وتحميل المحايد ومدى ملاءمة المحول للتشغيل المقاس. وليس من الآمن افتراض أن المحول ذا الملفات النحاسية يمكنه استيعاب أي حالة توافقية لمجرد أن النحاس يتمتع بمقاومة أقل من بعض البدائل.

كما يهم اختيار الجهد وموضع المأخذ. يمكن أن يسهم إعداد مأخذ غير صحيح بعد فصل التغذية في حالة تشغيل غير مواتية. يجب أن يتبع أي تغيير للمأخذ تعليمات الشركة المصنعة وإجراء العزل المعتمد؛ فهو ليس ضبطاً أثناء التغذية ولا ينبغي أبداً التعامل معه كحل سريع لدرجة الحرارة. قبل تغيير المآخذ، تحقق من جهد الدخل الفعلي وقيم النتائج المترتبة على نظام الجهد المنخفض.

افحص المواضع التي تبدأ فيها الحرارة محلياً

قد ترتفع حرارة المحول بسبب نهاية توصيل ساخنة بدلاً من تحميل زائد للملفات. افحص نهايات كابلات الجهد العالي والمنخفض، وواجهات قضبان التوصيل، والوصلات المثبتة بالمسامير، والوصلات المرنة، ووصلات التأريض، وموصلات المحايد. ينبغي اعتبار تغير اللون أو تصلب العزل أو الرائحة غير المعتادة أو فرق درجة الحرارة بين توصيلات الأطوار المتماثلة نتيجة فحص، وليس تقادماً شكلياً.

تولد التوصيلات المرتخية حرارة مقاومة، ويمكن أن تؤدي الدورات الحرارية المتكررة إلى تفاقم الحالة. لا ينبغي إعادة شد العزم بشكل عشوائي: استخدم قيم العزم المحددة، وتسلسل العدة الصحيح، وإجراء فصل التغذية المناسب. يمكن أن يؤدي الشد المفرط إلى إتلاف النهايات أو الإخلال بالتوصيلات تماماً كما يفعل الشد غير الكافي. بعد العمل التصحيحي، أعد الفحص الحراري تحت حمل ذي معنى بدلاً من افتراض حل المشكلة.

بالنسبة إلى الوحدات الجافة، يمكن لتراكم الغبار على أسطح الملفات وقنوات التهوية أن يعيق تبديد الحرارة أيضاً. يجب أن يكون التنظيف مناسباً لنظام العزل وأن يُنفذ مع عزل المحول بأمان. يمكن للأدوات القوية أو الهواء المضغوط غير المتحكم به أو منتجات التنظيف غير المعتمدة للعزل الكهربائي أن تخلق مشكلات جديدة. الهدف هو إزالة التلوث من دون إتلاف أسطح الملفات أو المستشعرات أو حواجز العزل أو التوصيلات.

استخدم قدرة التبريد بالهواء القسري بشكل صحيح

صُممت بعض التصاميم ذات الراتنج المصبوب للعمل فوق قدرتها الأساسية عند توفر تبريد بالهواء القسري، لكن هذه حالة تشغيل محددة وليست احتياطياً غير محدود. يجب أن تحكم القرار بيانات لوحة المواصفات ذات الصلة وترتيب المراوح ومخطط التحكم في درجة الحرارة ووثائق الشركة المصنعة. إذا كان التشغيل بمساعدة المراوح مسموحاً به، فتحقق من أن كل مروحة تبدأ تلقائياً عند درجة الحرارة المقصودة، وتدور في الاتجاه الصحيح، وتتلقى طاقة موثوقة.

على سبيل المثال، تم تحديد تكوين SCB10-12 الذي تقدمه Jinshida Electric Power للتشغيل تحت حمل مقنن بنسبة 120% في ظروف التبريد بالهواء القسري، ويتضمن نظام حماية وتحكم في درجة الحرارة. وفي مشروع توزيع داخلي، لا تكون هذه القدرة مفيدة إلا عندما تستطيع الغرفة نفسها طرد الحرارة الإضافية ويتم اختبار نظام التحكم كجزء من الصيانة الروتينية. ومن الخيارات المناسبة لهذا النوع من التطبيقات محول توزيع جاف ثلاثي الطور من الراتنج المصبوب بجهد 11kV، المصمم لمهام التوزيع من 11 kV إلى 0.4 kV ضمن نطاق 30–2500 kVA.

إن تركيبته المكونة من ملف جهد عالٍ بشريط نحاسي وملف جهد منخفض برقائق نحاسية، إلى جانب عزل بالراتنج المصبوب، مناسبة للتركيبات الداخلية حيث يمثل الأداء ضد الحريق وغياب تسرب الزيت اعتبارات عملية. ومع ذلك، لا تلغي أي ميزة للمنتج الحاجة إلى الحفاظ على ممرات هواء خالية ومراوح سليمة وأسطح نظيفة وإعدادات حماية صحيحة. أثناء الخدمة، قد تكون ظروف التركيب مهمة بقدر مواصفات المحول.

أنشئ سجل صيانة يكشف التدهور مبكراً

أفضل برنامج لمنع ارتفاع الحرارة هو البرنامج القابل للتكرار. سجل تيارات الأطوار والجهد ودرجة حرارة سحب الغرفة ومؤشرات درجة حرارة المحول وتشغيل المروحة والنظافة المرئية وملاحظات الصور الحرارية على فترات قابلة للمقارنة. دوّن تغيرات العمليات مثل الآلات الجديدة أو نوبات الإنتاج الأطول أو تغيّر تشغيل HVAC أو تعديلات الغرفة الكهربائية. غالباً ما تكون هذه التفاصيل هي ما يفسر ارتفاع درجة الحرارة الذي يبدو غامضاً في البداية.

يمكن أن يتضمن تسلسل الفحص العملي ما يلي:

• راجع إنذارات درجة الحرارة وحالات الفصل واتجاهات التحميل قبل دخول الغرفة.
• قس جميع تيارات الأطوار وحدد عدم الاتزان عند الطلب التمثيلي.
• تحقق من تدفق هواء السحب والعادم واتجاه المروحة وحالة الفتحات وإعادة تدوير الهواء داخل الغرفة.
• افحص حرارياً النهايات المتاحة وقضبان التوصيل ووصلات الكابلات ونقاط الأطوار المتماثلة.
• تحقق من نظافة الملفات وقنوات التهوية أثناء فصل تغذية مخطط له بشكل سليم.
• اختبر تحكم المروحة وإشارة المستشعر وإشارات الإنذار ودوائر الفصل وفقاً لإجراءات الموقع.
• صعّد النقاط الساخنة غير المفسرة أو الاتجاهات التصاعدية المستمرة أو مخاوف العزل إلى اختصاصيي المحولات المؤهلين.

تتعامل Jinshida Electric Power Technology Co., Ltd. مع معدات التوزيع من خلال البحث والتطوير والتصنيع ودعم التطبيقات، مع الاهتمام بالتشغيل المستقر في البيئات الصناعية والبنية التحتية والشبكات والطاقة الجديدة. وبالنسبة إلى فرق الخدمة، فإن الخلاصة المفيدة واضحة: اختر المعدات لمطابقة متطلبات التشغيل، لكن استمر في مراجعة ظروف التركيب والتشغيل بعد التشغيل الأولي. نادراً ما تبقى الغرف الكهربائية دون تغيير طوال عمرها التشغيلي الكامل.

عندما يعمل محول ثلاثي الطور بملفات نحاسية بدرجة حرارة مرتفعة، تجنب التعامل مع إنذار درجة الحرارة باعتباره المشكلة نفسها. إنه دليل. تتبع ما إذا كان هذا الدليل يشير إلى حرارة محيطة أو تدفق هواء مسدود أو نمو في الحمل أو عدم اتزان أو توافقيات أو مكوّن تبريد متعطل أو مشكلة توصيل موضعية. إن تصحيح السبب الفعلي مبكراً يكون عادةً أقل إزعاجاً بكثير من انتظار تلف العزل أو فصل الحماية لفرض التحقيق.