ما الذي يمكن أن تكشفه نتائج الغاز المذاب عن أعطال محولات القدرة ذات الملفات النحاسية

ما الذي يمكن أن تكشفه نتائج الغازات الذائبة عن أعطال محولات القدرة ذات الملفات النحاسية

يوفر تحليل الغازات الذائبة لفرق الصيانة نظام إنذار مبكر للأعطال الداخلية الخفية في محول قدرة ذي ملفات نحاسية.

ومن خلال تفسير أنماط الغازات بشكل صحيح، يمكن لفنيي ما بعد البيع تحديد ارتفاع الحرارة، والتفريغ الجزئي، والقوس الكهربائي، وتدهور العزل، والمشكلات المرتبطة بالملفات قبل أن تتسبب الأعطال في انقطاعات.

ونادراً ما تكون نتيجة DGA الأكثر فائدة هي قيمة غاز واحدة. يعتمد التشخيص الموثوق على نوع الغاز وتركيزه ومعدل تغيره وسجل التشغيل والاختبارات التأكيدية.

بالنسبة لفرق العمل الميدانية، فإن السؤال العملي مباشر: هل يحتاج المحول إلى مراقبة أوثق، أو فحص عاجل، أو خفض الحمل، أو عزله فوراً؟

ابدأ بطاقة العطل الكامنة وراء كل غاز

يعمل تحليل DGA لأن زيت العزل والعزل السليلوزي يتحللان بصورة مختلفة عند تعرضهما لإجهاد كهربائي أو درجة حرارة غير طبيعية أو رطوبة أو ضرر ميكانيكي داخل الخزان.

الهيدروجين والميثان والإيثان والإيثيلين والأسيتيلين وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون هي الغازات الرئيسية المستخدمة لتحديد آليات الأعطال الداخلية المحتملة.

غالباً ما يرتبط الهيدروجين بالنشاط الكهربائي منخفض الطاقة، بما في ذلك التفريغ الجزئي والهالة وبعض حالات ارتفاع حرارة الزيت عند درجات منخفضة داخل مكونات المحول المكهربة.

يشير الميثان والإيثان عموماً إلى أعطال حرارية في الزيت. ويمكن لمستوياتهما النسبية أن تساعد الفنيين على التمييز بين ارتفاع الحرارة الطفيف والنشاط الحراري المتزايد ذي درجات الحرارة الأعلى.

تزداد أهمية الإيثيلين عندما يصل الزيت إلى درجات حرارة أعلى. وغالباً ما يشير الاتجاه المتصاعد للإيثيلين إلى أسطح معدنية ساخنة أو مشكلات تيار دائري أو ارتفاع خطير في حرارة الموصلات.

الأسيتيلين هو الغاز الذي يستحق عادةً اهتماماً فورياً. فهو يرتبط بقوة بالقوس الكهربائي عالي الطاقة، أو القفزات الكهربائية، أو مشكلات مغير المآخذ الشديدة، أو التفريغ الكهربائي المدمر.

ينتج أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون عند تقادم عزل الورق أو ارتفاع حرارته. ويكتسب تفسيرهما أهمية خاصة للمحولات ذات الملفات النحاسية المغلفة بالسليلوز.

لا ينبغي لموظفي ما بعد البيع التعامل مع أسماء الغازات على أنها تشخيصات نهائية. فكل غاز دليل على الطاقة وتحلل المواد، وليس إثباتاً لتلف جزء محدد بعينه.

قد ينتج محول القدرة ذي الملفات النحاسية عدة غازات أثناء تطور عطل واحد. فعلى سبيل المثال، قد يتسبب اتصال ملف مرتخٍ في تسخين مقاومي ثم تفريغ كهربائي لاحقاً.

لذلك يجب أن تستند أولوية الصيانة إلى البصمة الغازية الكاملة، وسرعة تولد الغازات، وما إذا كان النمط يتوافق مع أحداث التشغيل.

أي نتائج DGA تتطلب عادةً إجراءً أسرع؟

ينبغي أن يفصل التقييم الأول بين انبعاث الغازات الخلفي المستقر وتطور العطل النشط. وعادةً ما تكون العينات التاريخية أكثر قيمة من تقرير مختبري واحد يؤخذ بصورة منفصلة.

تشير الزيادة المفاجئة في إجمالي الغاز القابل للاشتعال إلى إطلاق طاقة داخلياً. وحتى عندما تبقى القيم دون حدود الإنذار، فإن التسارع الحاد يستدعي التحقيق.

تُعد زيادة الأسيتيلين عموماً أقوى سبب لتصعيد الاستجابة. وينبغي للفنيين مقارنة النتائج بالعينات السابقة، وفحص سجل الأحمال، وتقييم ما إذا كانت قد حدثت عمليات تبديل.

عندما يرتفع الأسيتيلين بالتزامن مع الهيدروجين والإيثيلين، فقد يتعرض المحول لقوس كهربائي متراكب على إجهاد حراري. ولا ينبغي التعامل مع هذا المزيج باستهانة.

قد يشير ارتفاع الهيدروجين دون وجود أسيتيلين ملحوظ إلى تفريغ جزئي أو تفريغات منخفضة الطاقة. وتكون الخطوة التالية عادةً هي متابعة الاتجاهات بصورة أوثق وتقييم الحالة الكهربائية.

قد يشير ارتفاع الميثان والإيثان مع محدودية الإيثيلين إلى ارتفاع حرارة الزيت عند درجات أقل. وتشمل الأسباب الشائعة نقاط التلامس الرديئة، والتيارات الدوامية الموضعية، والهياكل المعدنية المحملة فوق طاقتها.

يشير ارتفاع الإيثيلين مقارنة بالإيثان إلى عطل حراري أكثر سخونة. وينبغي لفرق الصيانة النظر في النقاط الساخنة عند التوصيلات والمشابك ووصلات الملفات أو نقاط تلامس مغير المآخذ.

قد يشير ارتفاع أول أكسيد الكربون بسرعة أكبر من ثاني أكسيد الكربون إلى تسخين متسارع لعزل الورق. وهذا أمر مهم لأن متانة الورق لا يمكن استعادتها بعد التقادم الحراري.

تُعد حدود الغازات أدوات فحص مفيدة، لكنها لا ينبغي أن تحل محل الحكم الهندسي. إذ يؤثر تصميم المحول وحجم الزيت ونمط الحمل والعمر وإزالة الغازات السابقة في التفسير.

قد يُظهر محول توزيع صغير محكم الإغلاق تغيرات سريعة في التركيز لأنه يحتوي على زيت أقل. أما الوحدة الأكبر فقد تخفف الغازات مع استمرار تطور عطل خطير.

كيفية ظهور أعطال الملفات النحاسية في أنماط الغازات

لا ينتج النحاس نفسه بصمة غازية فريدة في تحليل DGA. وبدلاً من ذلك، تولد الأعطال حول الموصلات النحاسية حرارة أو تفريغاً يحلل الزيت والعزل المحيطين.

يمكن لوصلات الملفات المرتخية، ووصلات اللحام الرديئة، والأسلاك المتضررة، وواجهات الأطراف عالية المقاومة أن تولد نقاطاً حرارية موضعية أثناء تيار التشغيل العادي.

في المراحل المبكرة لعطل مقاومة الوصلة، قد يزداد الميثان والإيثان أولاً. ومع ارتفاع الحرارة، يصبح الإيثيلين أكثر بروزاً ويشير إلى ارتفاع حرارة أشد.

إذا بدأ اتصال متضرر في توليد قوس كهربائي، فقد يظهر الأسيتيلين. وقد يشير هذا التحول من الغازات الحرارية إلى غازات القوس الكهربائي إلى أن عيباً يمكن التحكم فيه أصبح حرجاً.

يمكن أن يسهم تشوه الملفات بعد إجهاد القصر الكهربائي أيضاً في تولد الغازات غير الطبيعية. فقد يؤدي الإزاحة الميكانيكية إلى إتلاف العزل أو تغيير الخلوصات أو التسبب في حركة متقطعة للموصلات.

غالباً ما ينتج التفريغ الجزئي بالقرب من موصل الملف أنماط غازات يغلب عليها الهيدروجين. وقد ينجم عن فراغات أو تلوث أو نقاط معدنية حادة أو رطوبة أو عيوب في العزل.

ينبغي للفنيين مقارنة نتائج DGA باختبارات مقاومة الملف ونسبة التحويل وتيار الإثارة والاستجابة الترددية، عندما تبرر حالة المحول إجراء اختبارات إضافية.

لا يمكن لنمط الغاز وحده تأكيد حركة الملف أو التلف بين اللفات. لكنه يمكن أن يحدد ما إذا كان ينبغي تسريع الفحص التدخلي أو التخطيط للإخراج من الخدمة.

بالنسبة للمعدات ذات الملفات النحاسية، ينبغي أيضاً ربط الأدلة الحرارية بتيار الحمل. فقد يفسر الحمل المرتفع درجات الحرارة المرتفعة، لكنه لا يبرر النمو غير الطبيعي للغازات.

يمكن للأحمال الزائدة المتكررة أن تسرع تقادم العزل حول الموصلات. وعندما يرتفع أول أكسيد الكربون مع الغازات الحرارية للزيت، ينبغي النظر في تسخين الموصلات وتلف السليلوز معاً.

استخدم نسب الغازات بحذر بدلاً من تطبيقها آلياً

توفر طرق نسب الغازات أسلوباً منظماً لتصنيف الأعطال. وتشمل الأساليب الشائعة نسب روجرز وطريقة نسب IEC وتفسير مثلث دوفال.

تقارن هذه الأساليب العلاقات بين الغازات المختارة بدلاً من الاعتماد على التركيز المطلق وحده. ويمكنها المساعدة في التمييز بين التفريغ الجزئي والأعطال الحرارية وأعطال التفريغ.

يُعد تحليل مثلث دوفال مفيداً بصفة خاصة عند وجود عدة غازات قابلة للاشتعال. فهو يحول النسب المئوية النسبية إلى مناطق تمثل فئات الأعطال المحتملة.

ومع ذلك، قد تصبح طرق النسب غير موثوقة عندما تكون تركيزات الغاز منخفضة، أو عندما تكون الغازات قريبة من حدود الكشف، أو عندما تكون الوحدة قد خضعت لمعالجة زيت حديثة.

يمكن لاستبدال الزيت والمعالجة بالفراغ والتعبئة وإزالة الغازات أن تغير النسب دون إزالة مصدر العطل. ويجب أن ترافق سجلات الصيانة كل تفسير تحليلي.

ينبغي التعامل مع طرق النسب باعتبارها أدوات مساعدة للتشخيص، لا أحكاماً تلقائية. ولا يزال يتعين على فني ما بعد البيع تقييم الاتجاهات وأحداث الحماية ودرجات الحرارة والحالة المادية للمحول.

عندما تشير طريقتان إلى أنواع أعطال مختلفة، لا تختر النتيجة الأكثر ملاءمة. راجع البيانات الخام وجودة أخذ العينات ومعدل تولد الغازات قبل اتخاذ القرار.

قد تؤدي أخطاء أخذ العينات إلى نتائج مضللة. إذ يمكن لدخول الهواء والزجاجات الملوثة والغسل غير الكافي وضعف الإحكام وتأخر النقل أن تشوه قراءات الأكسجين والنيتروجين والغازات القابلة للاشتعال.

بالنسبة للنتائج المشكوك فيها، خذ عينة تأكيدية فوراً باستخدام إجراءات مضبوطة. وغالباً ما تكون العينة الثانية أكثر قيمة من الجدل حول نتيجة نسبة حدية.

إنشاء سير عمل عملي للاستجابة لنتائج DGA

بعد استلام نتائج المختبر، تحقق أولاً من هوية المحول وتاريخ العينة وحجرة الزيت وطريقة المختبر وما إذا كانت النتيجة قابلة للمقارنة بالتقارير السابقة.

بعد ذلك، احسب التغير في كل غاز رئيسي وفي إجمالي الغاز القابل للاشتعال. وركز على معدلات التولد الأسبوعية أو الشهرية عند توفر البيانات التاريخية.

راجع الأحداث الحديثة بما في ذلك الأحمال الزائدة ونشاط البرق والدوائر القصيرة وتغييرات المآخذ وعمليات الحماية وأعمال الصيانة وأنشطة معالجة الزيت.

ثم صنف الحالة إلى إجراءات عملية: متابعة عادية للاتجاهات، أو تقصير فترة أخذ العينات، أو اختبارات تشخيصية مستهدفة، أو فحص مخطط له خارج الخدمة، أو تصعيد تشغيلي فوري.

بالنسبة للغازات المستقرة منخفضة المستوى، استمر في المراقبة الروتينية. وسجل الحمل ودرجة حرارة الزيت لكي يمكن تفسير التغيرات المستقبلية مقابل إجهاد التشغيل الفعلي للمحول.

بالنسبة للغازات الحرارية المتوسطة ولكن المتزايدة، قصر فترة أخذ العينات وافحص الوصلات المتاحة وأداء التبريد والأطراف الخارجية وتوازن الأحمال.

بالنسبة للنمو الذي يغلب عليه الهيدروجين، ضع في الاعتبار اختبار الرطوبة وتقييم حالة العزل والتحقيق في التفريغ الجزئي ومراجعة ظروف التأريض والحماية من زيادة الجهد.

عند اكتشاف الأسيتيلين أو النمو السريع للغاز القابل للاشتعال، أبلغ موظفي الهندسة المسؤولين فوراً. وقد تشمل الاستجابة المناسبة خفض الحمل أو إخراج المحول من الخدمة.

لا تنتظر تقرير المختبر وحده لبدء الإجراء. فتتطلب إنذارات مرحل بوخلز، أو عمل صمام تخفيف الضغط، أو الضوضاء غير الطبيعية، أو تسرب الزيت، أو درجات الحرارة غير المعتادة تحقيقاً موازياً.

ينبغي أن توضح التوصية المكتوبة بجلاء الأدلة ومستوى المخاطر وعدم اليقين والاختبار التالي المطلوب والمهلة التشغيلية. وهذا يمنع عمليات التسليم الغامضة بين فرق الخدمة.

لماذا تهم غازات عزل الورق للموثوقية طويلة الأجل

يمكن ترشيح الزيت أو معالجته أو استبداله، لكن عزل السليلوز المتقادم يظل مصدر قلق دائم يحد من العمر التشغيلي. وتساعد غازات أكاسيد الكربون في الكشف عن هذا التدهور الخفي.

غالباً ما يرتبط أول أكسيد الكربون بصورة مباشرة أكثر بارتفاع حرارة الورق النشط، بينما قد يعكس ثاني أكسيد الكربون تقادم السليلوز على المدى الطويل. وتتطلب العلاقة بينهما تفسيراً قائماً على الاتجاهات.

يمكن أن تتأثر المستويات العالية من أكاسيد الكربون أيضاً بأكسدة الزيت والأحداث الحرارية السابقة وعمر المحول. وينبغي مراجعتها إلى جانب نتائج الرطوبة والفوران.

يوفر تحليل الفوران رؤية إضافية لتدهور الورق. وعندما تدعم زيادة الفورانات اتجاهات أكاسيد الكربون، يصبح الدليل على تقادم العزل أقوى بكثير.

بالنسبة للوحدات الأقدم، قد يكون التركيز المتوسط لأكاسيد الكربون متوقعاً. والسؤال الأهم هو ما إذا كان المعدل يتغير بعد تغير ظروف الحمل أو درجة الحرارة.

ينبغي لفرق الصيانة إدراك أن درجة حرارة الملف النحاسي تؤثر مباشرة في الورق المجاور. فقد تضعف النقاط الساخنة المستمرة عزل الموصلات قبل وقت طويل من ظهور عطل كهربائي بشكل واضح.

ولهذا ينبغي أن يرتبط تحليل DGA بقرارات عمر الأصول. فقد يظل المحول قيد التشغيل، لكن زيادة تلف العزل يمكن أن تغير تخطيط المخزون الاحتياطي وتوقيت الاستبدال.

تطبيق دروس DGA على محولات التوزيع المركبة على الأعمدة

غالباً ما تعمل المحولات المركبة على الأعمدة في بيئات مكشوفة ذات حمل متغير وتعرض للبرق وتغيرات موسمية في درجات الحرارة وفرص محدودة للفحص الميداني التفصيلي.

بالنسبة لهذه الوحدات، تنشئ عينات الزيت الأساسية المأخوذة بعد التشغيل نقاط مرجعية قيمة. ومن دون خط أساس، يجب على الفنيين الاعتماد بدرجة أكبر على تكرار أخذ العينات وسجل الخدمة.

قد تتضمن تطبيقات التوزيع أحجام زيت أصغر، لذا يمكن لتركيزات الغازات أن تتغير بسرعة. وينبغي تقييم الاتجاه السريع فوراً بدلاً من رفضه باعتباره تبايناً في أخذ العينات.

صُمم محول جينشيدا أحادي الطور المغمور بالزيت والمركب على عمود للتوزيع الريفي والحضري، والأحمال الزراعية، والمباني المدنية، وشبكات الضواحي.

تدعم تقنية لف الأسلاك النحاسية للجهد العالي، ومنهج لف الرقائق للجهد المنخفض، ومواد العزل عالية الجودة تشغيله الموثوق في بيئات التوزيع الصعبة.

يتوفر التصميم بقدرات من 5kVA إلى 500kVA وبجهد مقنن يصل إلى 36kV، ويمكن تحديده لتلبية متطلبات المرافق والتوزيع المحلي المختلفة.

يمكن لخيارات الحماية المدمجة مثل المصاهر ومانعات زيادة الجهد والحماية من الحمل الزائد تقليل الإجهاد الخارجي. لكنها لا تلغي الحاجة إلى تحليل الزيت القائم على الحالة.

عندما تسمح الظروف الميدانية، ينبغي تنسيق تحليل DGA مع الفحوصات البصرية لتلف العوازل وحالة التأريض وأداء مانع الصواعق ومستوى الزيت والتسربات وسلوك الحمل غير الطبيعي.

أخطاء التفسير الشائعة التي ينبغي لفرق ما بعد البيع تجنبها

الخطأ الأكثر شيوعاً هو اعتبار رقم مرتفع واحد دليلاً على الفشل. وتصبح قيم الغازات ذات معنى عند مقارنتها بالنتائج السابقة وظروف التشغيل.

هناك خطأ آخر يتمثل في افتراض أن الاختبارات الكهربائية الطبيعية تبرئ محولاً يتفاقم فيه تولد الغازات. إذ تظل بعض الأعطال النامية موضعية ومتقطعة في مراحلها المبكرة.

ينبغي للفنيين أيضاً تجنب تجاهل حدود الكشف في المختبر. فقد يتطلب الأثر المُبلغ عنه من الأسيتيلين تأكيداً، لكن لا ينبغي أبداً حذفه من سجل الصيانة.

لا تقارن النتائج من مختبرات مختلفة دون التحقق من الطرق ووحدات الإبلاغ. فقد تؤدي ممارسات الاختبار غير المتسقة إلى اتجاهات خاطئة وقرارات تشغيلية غير ضرورية.

إن عدم تسجيل معالجة الزيت ضار بالقدر نفسه. فقد تؤدي إزالة الغازات إلى خفض التركيزات مؤقتاً بينما يستمر مصدر ارتفاع الحرارة أو التفريغ الكامن في التطور داخلياً.

وأخيراً، تجنب فصل تحليل DGA عن التواصل مع العميل. اشرح المخاطر بمصطلحات تشغيلية: تكرار المراقبة، وحدود الحمل، واحتياجات الإخراج من الخدمة، والخطوات التشخيصية التالية المتوقعة.

الخلاصة: تعامل مع DGA كأداة لاتخاذ القرار، لا كرقم مختبري

يمكن أن تكشف نتائج الغازات الذائبة ما إذا كان محول القدرة ذي الملفات النحاسية يتعرض لإجهاد حراري أو تفريغ جزئي أو قوس كهربائي أو تدهور العزل أو تلف قد يكون مرتبطاً بالملفات.

يجمع أقوى تشخيص بين هوية الغاز وتركيزه واتجاهه ومعدل زيادته وسجل الحمل وأحداث الحماية والاختبارات الكهربائية أو اختبارات حالة الزيت التأكيدية.

يتطلب الهيدروجين اهتماماً، وغالباً ما يشير الإيثيلين إلى نشاط حراري أكثر سخونة، بينما يتطلب الأسيتيلين استعجالاً خاصاً. وتضيف غازات أكاسيد الكربون أدلة أساسية حول صحة عزل الورق.

بالنسبة لموظفي صيانة ما بعد البيع، لا يتمثل الهدف في التنبؤ بكل تفصيل داخلي من عينة واحدة. بل الهدف هو اتخاذ القرار التشغيلي التالي مبكراً وبشكل صحيح.

يحول أخذ العينات المتسق، والمراجعة المنضبطة للاتجاهات، والتصعيد في الوقت المناسب تحليل DGA من خدمة مختبرية روتينية إلى وسيلة دفاع عملية ضد أعطال المحولات المكلفة.