لماذا ترتفع حرارة المحولات المبرّدة بالزيت؟ الأسباب والفحوصات والإجراءات التصحيحية

نادراً ما تكون سخونة المحول المبرد بالزيت «مجرد مشكلة في درجة الحرارة». فهي عادةً تحذير من أن الحرارة تتولد بمعدل أسرع من قدرة نظام التبريد على إزالتها، أو أن مسار انتقال الحرارة الداخلي للمحول قد تعرض للخطر. وإذا استمرت الحالة، يتسارع تقادم العزل، وتتدهور جودة الزيت، ويزداد احتمال تلف الملفات، وقد تتحول زيارة صيانة كان يمكن تجنبها إلى توقف قسري.

بالنسبة لفنيي صيانة ما بعد البيع، لا تتمثل الأولوية في خفض درجة الحرارة المعروضة فحسب. تتمثل المهمة الحقيقية في تحديد سبب ارتفاع درجة الحرارة، وما إذا كانت القراءة موثوقة، والإجراء التصحيحي الذي سيستعيد هامش التشغيل الآمن دون خلق خطر جديد. يمكن أن يؤدي توقف مروحة، أو تراكم الغبار على المشعاع، أو انسداد مسار الزيت، أو زيادة تحميل دائرة ثانوية، أو تلوث الزيت بالرطوبة إلى إنذار مشابه، لكنها تتطلب استجابات مختلفة تماماً.

ابدأ بنمط درجة الحرارة، وليس بالإنذار وحده

قبل فتح خزانة أو عزل المعدات، راجع سجل التشغيل. تختلف حالة ارتفاع درجة الحرارة لمرة واحدة بعد زيادة مفاجئة في الحمل عن الارتفاع التدريجي خلال عدة أسابيع. وبالمثل، ينبغي النظر معاً في درجة حرارة الزيت العلوي ودرجة حرارة الملفات ودرجة الحرارة المحيطة وتيار الحمل وحالة المروحة ومستوى الزيت.

سؤال ميداني مفيد هو:هل يتوافق ارتفاع درجة الحرارة مع ظروف الحمل والبيئة المحيطة؟ إذا كان المحول يعمل بالقرب من حد التصميم في يوم حار، فقد تكون القراءة الأعلى مفهومة. أما إذا كان الحمل معتدلاً، والظروف المحيطة طبيعية، واستمرت درجة الحرارة في الارتفاع، فإن نظام التبريد أو الحالة الداخلية يستحقان اهتماماً فورياً.

• درجة حرارة مرتفعة مع حمل مرتفع: تحقق من الحمل الزائد، وعدم اتزان الأطوار، والتوافقيات، وعدم كفاية سعة التبريد.
• درجة حرارة مرتفعة مع حمل طبيعي: افحص تشغيل المروحة، وحالة المشعاع، وتدوير الزيت، ودقة المستشعر، والفواقد الداخلية.
• ارتفاع سريع في درجة الحرارة: تعامل معه كحالة عاجلة؛ وابحث عن تعطل معدات التبريد، أو مشكلة في المضخة عند وجودها، أو مكوّن مقصور، أو تيار دوران غير طبيعي.
• ارتفاع تدريجي طويل الأمد: افحص المشعاعات المتسخة، والزيت المتقادم، والتلامسات المتدهورة، وانخفاض تدفق الهواء، ونمو الحمل الذي لم ينعكس مطلقاً في تصميم التبريد الأصلي.

لا تفترض أن المؤشر صحيح لمجرد أنه مزود بالطاقة. قارن بين المقاييس المحلية، وقيم وحدة التحكم، وبيانات SCADA، وعند الأمان والعملية، فحص درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء. يمكن لمستشعر معطل أو وحدة تحكم مضبوطة بشكل سيئ أن تخلق إنذاراً كاذباً؛ والأخطر من ذلك أنها قد تخفي أيضاً حالة سخونة حقيقية.

مصادر الحرارة المعتادة

1. الحمل الزائد المستمر أو الحمل غير المتوازن على الأطوار

تزداد فواقد الحمل بشكل حاد مع زيادة التيار. حتى عندما تبدو قدرة kVA الإجمالية مقبولة، قد يعمل طور واحد محمل بشدة بدرجة حرارة أعلى من الأطوار الأخرى ويسبب إجهاداً موضعياً في الموصلات، والعوازل، ووصلات مغير النقرات، والملفات. في المنشآت التجارية ومراكز البيانات وعمليات التعدين ومنشآت الطاقة المتجددة، قد تضيف الأحمال غير الخطية تياراً توافقياً يزيد فواقد التيار الدوامي والفواقد الشاردة بما يتجاوز ما تشير إليه قراءة تيار بسيطة.

قس تيارات الأطوار على جانبي الجهد المنخفض والجهد العالي، ثم قارن النتائج مع تصنيف لوحة بيانات المحول ومنحنى التحميل المسموح به. افحص تيار المحايد حيثما كان ذلك مناسباً. ينبغي أن يؤدي تيار المحايد المرتفع أو عدم اتزان الأطوار غير المبرر أو شكل موجة التيار المشوه إلى مراجعة الحمل المتصل، وليس مجرد قرار بإضافة تبريد.

قد يسمح التبريد القسري لبعض تصميمات المحولات بتحمل حمل متزايد في ظروف محددة، لكنه ليس حلاً عاماً لوحدة صغيرة السعة أو لتركيب محمل بشكل زائد بصورة دائمة. التشغيل المستمر بما يتجاوز القدرة الحرارية المقصودة يقصر عمر العزل، حتى في حال عدم حدوث فصل.

2. المشعاعات لا تستطيع إطلاق الحرارة بفعالية

لا تعمل المشعاعات إلا عندما تتمكن الحرارة من الانتقال من الزيت عبر سطح المشعاع إلى الهواء المحيط. يمكن للغبار وألياف القطن وترسبات الملح والأبخرة الصناعية ورذاذ الطلاء والحشرات والنباتات أو جدران الحاوية سيئة التخطيط أن تقلل هذا التبادل الحراري. في المواقع الخارجية، قد يتلقى أحد جوانب مجموعة المشعاعات تدفق هواء أقل بكثير من المتوقع بسبب المنشآت القريبة.

ابحث عن تفاوت درجات حرارة المشعاعات باستخدام كاميرا الأشعة تحت الحمراء. قد يكون المشعاع الذي يظل أبرد بكثير من الأقسام المجاورة بينما تكون درجة حرارة الزيت مرتفعة ذا تدفق زيت مقيد، أو صمام مغلق، أو هواء محبوس، أو انسداد داخلي. وعلى النقيض، غالباً ما تشير المشعاعات الساخنة بشكل موحد مع انخفاض طفيف في درجة الحرارة بين المدخل والمخرج إلى ضعف تدفق الهواء أو عدم كفاية سعة التبريد.

ينبغي إجراء التنظيف بعناية. تجنب تشويه الزعانف، أو دفع الملوثات أعمق داخل الممرات الضيقة، أو رش الماء حيث يمكن أن يدخل إلى الحجرات الكهربائية. تحقق من أن جميع صمامات عزل المشعاعات مفتوحة بالكامل بعد أي نشاط صيانة؛ إذ إن الصمامات المغلقة جزئياً سبب شائع بشكل مفاجئ لضعف تبديد الحرارة بعد التشغيل الأولي أو الإصلاح.

3. تعطل مراوح التبريد أو المضخات أو دوائر التحكم

في المحول المبرد بالزيت والمجهز بتبريد هوائي قسري أو تبريد زيتي قسري، تكون معدات التبريد الميكانيكية جزءاً من نظام الحماية الحرارية وليست ملحقاً. قد تكون بالمروحة مشكلة مثل تعطل المحرك، أو انحشار المحمل، أو تلف الريشة، أو فصل مرحل الحمل الزائد، أو تعطل الموصل، أو احتراق المصهر، أو خلل منظم الحرارة، أو إعداد غير صحيح للتحكم التلقائي/اليدوي. وقد يعاني النظام المزود بمضخة من تدفق منخفض، أو دوران عكسي، أو اهتزاز، أو تسرب، أو مرشح مسدود.

لا تفحص المراوح بمجرد الاستماع إليها من مسافة بعيدة. تأكد من اتجاه دوران كل مروحة، واتجاه تدفق الهواء، واستهلاك التيار، ومستوى الاهتزاز، واستجابة البدء/الإيقاف عند نقطة الضبط المبرمجة لدرجة الحرارة. قد تبدو المروحة التي تدور عكسياً وكأنها تعمل بشكل طبيعي بينما توفر تدفق هواء مفيداً قليلاً. عند تركيب عدة مراوح، تحقق من أن وحدة التحكم تشغلها على مراحل بشكل صحيح بدلاً من تشغيل مجموعة واحدة فقط بصورة متكررة.

بالنسبة لأنظمة الزيت المضخوخ، قارن درجات حرارة المدخل والمخرج، وافحص إشارة الضغط التفاضلي أو التدفق إن وجدت، وافحص المضخة بحثاً عن ضوضاء غير طبيعية. وحيثما تسمح إجراءات الموقع، راجع سجل حماية المحرك. قد تكون رحلات الحمل الزائد المتكررة عرضاً لمشكلة ميكانيكية وليس كهربائية.

4. تقييد دوران الزيت أو تدهور حالة الزيت

يوفر زيت المحولات العزل وينقل الحرارة بعيداً عن الأجزاء الفعالة. يمكن لانخفاض مستوى الزيت، أو تكوّن الرواسب، أو دخول الرطوبة، أو الأكسدة، أو تقييد الدوران أن يقلل الوظيفتين معاً. إن اسوداد الزيت وحده ليس تشخيصاً كاملاً، لكنه دافع للاختبار بدلاً من التخمين.

افحص مستوى خزان التمدد أو مؤشر مستوى الزيت مع مراعاة تعويض درجة الحرارة. قد تنتج القراءة المنخفضة عن تسرب، أو تشغيل غير صحيح للمقياس، أو حالة ضغط غير طبيعية. افحص الفلنجات والصمامات والمشعاعات والعوازل والحشيات وأنابيب التبريد بحثاً عن رشح. وافحص أيضاً أجهزة التنفس والأختام: إذ يمكن لجهاز تنفس مشبع أو ختم تالف أن يسمح للرطوبة بالدخول إلى النظام، مما يضعف الأداء العازل تدريجياً ويسرع تدهور الزيت.

بالنسبة لمحول عمل في ظروف حرارة مرتفعة أو يظهر اتجاهاً حرارياً مستمراً، رتّب تحليل زيت مناسباً لخطة الصيانة. قد يشمل الاختبار المعتاد محتوى الرطوبة، وجهد الانهيار العازل، والحموضة، والتوتر البيني، وتحليل الغازات المذابة، وتحليل الفوران لحالة عزل الورق. تكون نتائج الغازات المذابة مهمة بشكل خاص عندما قد تكون السخونة داخلية، لأن النقاط الساخنة الموضعية قد تنتج أنماطاً مميزة من الغازات.

5. العيوب الكهربائية الداخلية تولد فواقد غير طبيعية

لا تبدأ كل مشكلة سخونة خارج الخزان. يمكن للتوصيلات المرتخية أو المتدهورة، وتآكل تلامسات مغير النقرات، وتيارات الدوران، وأعطال تأريض القلب، وتشوه الملفات، واللفات المقصورة، أو مقاومة التلامس الضعيفة أن تولد تسخيناً موضعياً لا تستطيع مراوح التبريد حله. قد تظهر هذه الأعطال في البداية كارتفاع عام في درجة الحرارة، لكنها غالباً ما تُظهر علامات تحذير: نتائج غازات غير طبيعية، أو صوت غير معتاد، أو عمليات حماية متكررة، أو تغير مفاجئ في تيار اللاحمل، أو اختلاف سلوك أحد الأطوار عن الأخرى.

إذا لم تفسر الفحوصات الخارجية درجة الحرارة، فتجنب إعادة التغذية بشكل متكرر لمجرد «معرفة ما إذا كانت الحالة ستستقر». صعّد التحقيق. اعتماداً على نوع المحول وإجراءات الموقع، قد يشمل العمل التشخيصي اختبار مقاومة العزل، وقياس مقاومة الملفات، واختبار نسبة التحويل، وتحليل استجابة تردد المسح، والفحص الحراري للتوصيلات المتاحة، ومراجعة تفصيلية لاتجاهات الغازات المذابة.

تسلسل عملي للفحص في الموقع

عندما يكون إنذار درجة الحرارة نشطاً، يقلل اتباع تسلسل هادئ وقابل للتكرار من احتمال إغفال الأمور الواضحة مع الحفاظ على سلامة العاملين. اتبع متطلبات الموقع الخاصة بالقفل والعزل، ومخاطر القوس الكهربائي، والعمل على معدات مكهربة طوال الوقت.

1. تأكيد الإنذار: قارن مؤشرات درجة الحرارة وراجع سجلات الحمل والظروف المحيطة ومراحل التبريد الحديثة.
2. تقييم التحميل: سجل جميع تيارات الأطوار، وظروف الجهد، ومعامل القدرة حيثما توفر، وتيار المحايد، وأدلة التوافقيات.
3. فحص مسار التبريد: افحص تشغيل المروحة، وحالة المضخة، ونظافة المشعاع، وخلو مسار الهواء، ومواضع الصمامات، ومستوى الزيت.
4. استخدام التصوير الحراري: افحص العوازل، ونهايات الكابلات، ومجموعات المشعاعات، ومحركات المراوح، ولوحات التحكم، والتوصيلات المتاحة بحثاً عن تسخين غير متساوٍ.
5. فحص عناصر التحكم والمعدات المساعدة: تحقق من إعدادات منظم الحرارة، وتشغيل المراوح على مراحل، والموصلات، وأجهزة حماية المحرك، وجهد التغذية، ومنطق الإنذار.
6. مراجعة سجل الزيت والتشخيص: قارن النتائج الحالية بنتائج اختبارات الزيت السابقة، وبيانات الحمل السابقة، وملاحظات الصيانة السابقة.
7. اتخاذ قرار بشأن حالة التشغيل: خفض الحمل، أو تفعيل التبريد الاحتياطي المتاح، أو العزل للإصلاح، أو ترتيب اختبارات أعمق بناءً على الشدة والأدلة.

إن توثيق القراءات الفعلية أمر مهم. فعبارة «تم فحص المراوح وكانت بحالة جيدة» أقل فائدة بكثير من عبارة «فشلت مجموعة المراوح 2 في البدء عند نقطة الضبط المبرمجة؛ تغذية المحرك موجودة، وملف الموصل مكهرب، ومقاومة ملف المحرك غير طبيعية». تسهّل السجلات الواضحة تحديد الأعطال المتكررة وتساعد فرق الهندسة على التمييز بين حالة الموقع ومشكلة المعدات.

يجب أن تتوافق الإجراءات التصحيحية مع السبب الجذري

متى ينبغي أن يكون الاستبدال جزءاً من النقاش

قد تشير السخونة المتكررة إلى أن التصميم الحالي المملوء بالزيت لم يعد مناسباً للتركيب. ويكون ذلك ذا صلة خاصة عندما تزداد كثافة الحمل، أو تكون التهوية محدودة، أو تتغير متطلبات السلامة من الحرائق، أو يصبح احتواء الزيت موضع قلق. ينبغي أن يأخذ قرار الاستبدال في الاعتبار ليس فقط السعة المقننة، بل أيضاً الظروف المحيطة، والحمل التوافقي، والتهوية المتاحة للغرفة، وإمكانية الوصول للصيانة، ومستوى العطل، والتوسع المستقبلي.

بالنسبة للمحطات الفرعية الداخلية والتطبيقات التي تكون فيها مقاومة الحريق وتقليل التعرض لأعمال الصيانة من الأولويات، قد يكون من المجدي تقييم بديل من الراتنج المصبوب. توفر جينشيدا لتكنولوجيا الطاقة الكهربائية معدات نقل وتوزيع الطاقة للتطبيقات الصناعية والبنية التحتية والطاقة الجديدة والطاقة التجارية؛ ويُصمم محول توزيع ثلاثي الطور جاف من راتنج مصبوب بجهد 35kV لمهام التوزيع بجهد 35 kV/0.4 kV في بيئات مثل المصانع الصناعية والمستشفيات ومراكز البيانات وعمليات التعدين وأنظمة الطاقة المتجددة. يدعم نظام الحماية والتحكم في درجة الحرارة مراقبة حرارية أوضح، بينما يلغي هيكله من الراتنج المصبوب الحاجة إلى زيت عازل داخل المحول نفسه.

لا يعني ذلك وجوب استبدال كل وحدة مملوءة بالزيت ترتفع حرارتها بمحول جاف. يظل المحول المبرد بالزيت الذي تتم صيانته جيداً حلاً فعالاً في العديد من التركيبات. المهم هو اتخاذ القرار بناءً على تقييم موثق للسبب الجذري، وليس تحت ضغط حدث إنذار واحد.

امنع تحوّل الإنذار التالي إلى نفس زيارة الصيانة

يتضمن أفضل إجراء تصحيحي الوقاية. ضع مراجعات للاتجاهات لدرجات حرارة الزيت العلوي والملفات، وتحميل الأطوار، وساعات تشغيل المراوح، ونتائج اختبارات الزيت، والظروف المحيطة. نظف المشعاعات وفق جدول يستند إلى البيئة الفعلية بدلاً من فترة تقويمية عامة. اختبر عناصر التحكم التلقائي في التبريد قبل مواسم ذروة الحمل. بعد أي إصلاح، أجرِ فحصاً وظيفياً في ظل ظروف مضبوطة وتأكد من عودة سلوك درجة الحرارة إلى النمط المتوقع.

غالباً ما تكون السخونة أول علامة ظاهرة لمشكلة كانت تتطور بهدوء. من خلال فحص الحمل وتدفق الهواء ودوران الزيت وعناصر التحكم والحالة الداخلية بترتيب منضبط، يمكن لفرق الصيانة حماية عمر العزل، وتقليل فترات التوقف غير المخطط لها، وإعادة المحول إلى تشغيل مستقر بثقة.