كيف تكتشف الشيخوخة في المحول المغمور بالزيت؟

المحولات المغمورة بالزيت تعتبر أصولاً بالغة الأهمية وطويلة الأمد ضمن أنظمة الطاقة الكهربائية. ومع ذلك، وكما هو الحال مع جميع المعدات، فإنها تخضع لعمليات الشيخوخة التي يمكن أن تؤدي في نهاية المطاف إلى المساس بالموثوقية والسلامة. يعد الكشف الاستباقي عن الشيخوخة أمرًا ضروريًا للصيانة المستنيرة والتخطيط لإطالة العمر ومنع الأعطال الكارثية.
لماذا نكتشف الشيخوخة؟
المواد العازلة الأساسية داخل المحول المغمور بالزيت هي الزيت العازل والعزل الصلب القائم على السليلوز (الورق والكرتون المضغوط). يؤدي التقدم في السن إلى تدهور هذه المواد، مما يقلل من قوتها العازلة وسلامتها الميكانيكية. يمكن أن يؤدي التدهور غير الخاضع للرقابة إلى انخفاض قدرة التحميل، والتفريغ الجزئي، وفي النهاية، فشل العزل الكهربائي.

طرق الكشف الرئيسية:

تحليل الزيت العازل (السائل التشخيصي الأساسي):

تحليل الغاز المذاب (DGA): هذا هو حجر الأساس لمراقبة حالة المحولات. عندما تتحلل المواد العازلة حرارياً وكهربائياً، فإنها تولد غازات مميزة مذابة في الزيت. تشمل الغازات الرئيسية ما يلي:

الهيدروجين (H؟): مؤشر عام للتفريغ الجزئي أو الأعطال الحرارية.

الميثان (CH؟)، الإيثان (C؟ح؟)، الإيثيلين (ج؟ح؟): تشير في المقام الأول إلى التحلل الحراري للزيت (درجة حرارة منخفضة ومتوسطة وعالية على التوالي).

الأسيتيلين (C؟ح؟): مؤشر قوي على الانحناء أو الأعطال الحرارية ذات درجات الحرارة العالية جدًا (> 700°C).

أول أكسيد الكربون (CO) وثاني أكسيد الكربون (CO؟): المؤشرات الأولية لتدهور عزل السليلوز (الورق)، وخاصة الشيخوخة الحرارية وارتفاع درجة الحرارة. ارتفاع ثاني أكسيد الكربون/ثاني أكسيد الكربون؟ تعتبر المستويات علامات شيخوخة مهمة.

تحليل مركبات الفورانيك: يؤدي تحلل عزل السليلوز إلى إنتاج مركبات كيميائية محددة تسمى الفورانات (على سبيل المثال، 2-فورفورالدهيد). يوفر قياس تركيز الفوران في الزيت تقييمًا كميًا مباشرًا لدرجة فقدان البلمرة (DP) في الورق، والذي يرتبط ارتباطًا مباشرًا بقوته الميكانيكية والعازلة المتبقية.

الحموضة (رقم التحييد): يؤدي شيخوخة كل من الزيت والسليلوز إلى إنتاج منتجات ثانوية حمضية. يؤدي ارتفاع عدد الأحماض إلى تسريع تحلل كل من الزيت والورق، مما يشكل حلقة تغذية مرتدة. يعد تتبع الحموضة أمرا بالغ الأهمية.

محتوى الرطوبة: الماء هو مسرع قوي لشيخوخة السليلوز ويقلل من قوة العزل الكهربائي. تعد مراقبة مستويات الرطوبة في الزيت (وتقدير المستويات في العزل الصلب) أمرًا حيويًا. يؤدي تقادم الورق أيضًا إلى إطلاق الماء المرتبط به.

قوة العزل الكهربائي / جهد الانهيار: يقيس قدرة الزيت على تحمل الضغط الكهربائي. يمكن أن يؤدي التلوث والمنتجات الثانوية للشيخوخة إلى خفض هذه القيمة.

التوتر السطحي (IFT): يقيس وجود الملوثات القطبية ومنتجات الشيخوخة القابلة للذوبان في الزيت. يشير انخفاض IFT إلى التلوث و/أو التدهور المتقدم للزيت.

الاختبارات الكهربائية:

معامل القدرة / معامل التبديد (تان دلتا): يقيس الخسائر العازلة في نظام العزل (الزيت والصلب). يشير عامل القدرة المتزايد إلى تدهور جودة العزل بسبب الرطوبة أو التلوث أو المنتجات الثانوية القديمة مما يزيد من الموصلية.

مقاومة اللف: على الرغم من أنها تستخدم في المقام الأول للكشف عن مشاكل التلامس، إلا أن التغييرات الكبيرة بمرور الوقت قد ترتبط أحيانًا بالتدهور.

تحليل استجابة التردد (FRA): يكتشف في المقام الأول التشوه الميكانيكي (التحولات، الارتخاء) داخل هيكل اللف. على الرغم من أنها ليست مقياسًا مباشرًا للشيخوخة الكيميائية، إلا أن الشيخوخة الشديدة يمكن أن تؤثر على السلامة الميكانيكية، ويمكن اكتشافها بواسطة FRA.

تيار الاستقطاب/إزالة الاستقطاب (PDC) /قياس جهد الاسترداد (RVM): توفر تقنيات الاستجابة العازلة المتقدمة هذه معلومات مفصلة حول محتوى الرطوبة وحالة تقادم عزل السليلوز، مكملة لتحليل الفوران.

سجلات الفحص والصيانة المادية:

الفحص البصري (داخليًا عندما يكون ذلك ممكنًا): أثناء عمليات التفتيش الداخلية (على سبيل المثال، بعد معالجة الزيت أو للإصلاح)، يمكن أن يكشف الفحص المباشر للقلب والملفات والعناصر الهيكلية عن علامات مادية للشيخوخة مثل الورق الهش أو رواسب الحمأة أو التآكل أو تتبع الكربون.

فحص الزيت: فحوصات بصرية للزيت للتأكد من وضوحه ولونه (قد يشير اللون الداكن إلى الشيخوخة) ووجود الرواسب أو الحمأة.

تاريخ التحميل: إن مراجعة ملفات تعريف التحميل التاريخية، وخاصة فترات التحميل الزائد، توفر سياقًا للإجهاد الحراري الذي يتعرض له العزل.

سجلات درجة حرارة التشغيل: تعمل درجات حرارة التشغيل المرتفعة المستمرة على تسريع معدل شيخوخة السليلوز بشكل كبير.

إن النهج المتكامل ضروري:

لا يوجد اختبار واحد يوفر صورة كاملة لحالة الشيخوخة للمحول المغمور بالزيت. يعتمد الاكتشاف الفعال على استراتيجية مراقبة تعتمد على الحالة:

خط الأساس: تحديد القيم الأولية من خلال الاختبار الشامل بعد التشغيل أو الخدمة الرئيسية.

الاتجاه: إجراء اختبارات منتظمة (خاصة DGA، الفورانات، الرطوبة، الحموضة، معامل القدرة) وتحليل النتائج بمرور الوقت. إن الانحرافات الكبيرة عن الاتجاهات الأساسية أو الثابتة تشكل مؤشرات حاسمة للشيخوخة.

الارتباط: نتائج مرجعية متقاطعة من اختبارات مختلفة. على سبيل المثال، ارتفاع نسبة ثاني أكسيد الكربون في الدم؟ وتؤكد مستويات الفوران المرتفعة بقوة تحلل السليلوز. الرطوبة العالية الممزوجة بالحموضة العالية تعمل على تسريع الشيخوخة.

تحليل الخبراء: يتطلب تفسير مجموعات البيانات المعقدة، وخاصة أنماط DGA والنتائج المجمعة، الخبرة. توفر معايير الصناعة (IEC، IEEE، CIGRE) إرشادات، ولكن السياق هو المفتاح.

يعد اكتشاف الشيخوخة في المحولات المغمورة بالزيت عملية متعددة الأوجه تركز على تحليل الزيت المنتظم والمتطور (DGA، الفورانات، الرطوبة، الحموضة) بدعم من التشخيصات الكهربائية الرئيسية (عامل القدرة، الاستجابة العازلة) والبيانات السياقية (الحمل، درجة الحرارة، عمليات التفتيش). ومن خلال التنفيذ المنهجي لهذه الأساليب واتجاهها، يمكن للمشغلين تقييم حالة أصولهم بدقة، واتخاذ قرارات مستنيرة فيما يتعلق بالصيانة (مثل تجديد الزيت أو تجفيفه)، وإدارة المخاطر، وتحسين العمر الإنتاجي المتبقي لهذه المكونات الحيوية لشبكة الطاقة. تعد المراقبة اليقظة هي المفتاح لضمان استمرار موثوقية وسلامة المحولات القديمة المغمورة بالزيت.