تُعدّ المحولات العمود الفقري لأنظمة الطاقة الكهربائية، إذ تضمن كفاءة نقل وتوزيع الكهرباء. ويُعد زيت المحولات جوهر هذه الأجهزة الحيوية، إذ يؤدي وظائف حيوية متعددة، مثل العزل الكهربائي، وتبديد الحرارة، وإخماد القوس الكهربائي. ومع ذلك، مع مرور الوقت، قد تتدهور جودة هذا الزيت، مما يُؤثر سلبًا على أداء المحول وسلامته. لذا، فإن معرفة علامات تلف زيت المحولات أمر بالغ الأهمية للحفاظ على موثوقية البنية التحتية الكهربائية ومنع الأعطال المكلفة.

الفحص البصري: الدليل الأول

يُعد الفحص البصري من أبسط الطرق وأكثرها فعالية لتقييم حالة زيت المحولات. عادةً ما يكون زيت المحولات الطازج عالي الجودة شفافًا وباهت اللون، يشبه الكهرمان الفاتح أو لون القش. مع تدهور الزيت، يتغير مظهره بشكل ملحوظ. غالبًا ما يكون اسوداد الزيت بشكل ملحوظ مؤشرًا مبكرًا على وجود مشكلة. الأكسدة، التي تحدث عندما يتفاعل الزيت مع الأكسجين بمرور الوقت أو بسبب التعرض لدرجات حرارة عالية، يمكن أن تسبب تكوين نواتج أكسدة ثانوية تُصبغ الزيت بلون أغمق، يتراوح من البني الغامق إلى الأسود تقريبًا.

بالإضافة إلى تغير اللون، فإن وجود جزيئات عالقة أو رواسب أو حمأة في الزيت يعد سببًا للقلق. يمكن أن تتراكم هذه المواد نتيجة التفاعلات الكيميائية داخل الزيت، أو تحلل المواد العازلة، أو دخول ملوثات خارجية. على سبيل المثال، إذا بدأت الورقة العازلة داخل المحول في الانهيار، يمكن أن تختلط الألياف الصغيرة بالزيت، مما يخلق مظهرًا غائمًا أو غامضًا. قد تتشكل أيضًا رواسب في قاع خزان المحولات بمرور الوقت، مما قد يسد مسارات تدفق الزيت ويقلل من كفاءة نقل الحرارة.

اختبارات الخصائص الفيزيائية: تحديد كمية التدهور

بالإضافة إلى الإشارات البصرية، يمكن لاختبارات الخصائص الفيزيائية المحددة أن توفر معلومات أكثر دقة وكمية عن حالة الزيت. ومن أهم هذه الاختبارات قياس قوة العزل الكهربائي. فزيت المحولات ذو قوة العزل الكهربائي الجيدة يتحمل جهدًا كهربائيًا عاليًا دون أن يتعطل ويسمح بتسرب التيار. وعندما يتدهور الزيت، تنخفض قوته العازلة بشكل ملحوظ. وتشير قيمة قوة العزل الكهربائي المنخفضة إلى ضعف في خصائص الزيت العازلة، مما يزيد من خطر الأعطال الكهربائية داخل المحول. يُجرى هذا الاختبار عادةً بتطبيق جهد متزايد بين قطبين مغمورين في عينة الزيت، وتحديد الجهد الذي يفشل عنده الزيت في العزل، مما يتسبب في حدوث شرارة أو قوس كهربائي.

اللزوجة خاصية فيزيائية بالغة الأهمية يجب مراعاتها. يتميز زيت المحولات الجديد بلزوجة منخفضة نسبيًا، مما يسمح له بالتدفق بحرية ونقل الحرارة بفعالية عبر الحمل الحراري. مع تقدم عمر الزيت وتدهوره، قد تزداد لزوجته نتيجةً لتكوين البوليمرات وغيرها من المركبات عالية الوزن الجزيئي. لن يدور الزيت شديد اللزوجة بكفاءة داخل المحول، مما يعيق تبديد الحرارة، وقد يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة مكوناته. يساعد قياس لزوجة الزيت عند درجات حرارة محددة في تحديد ما إذا كانت قد انحرفت عن النطاق المقبول للتشغيل السليم.

التحليل الكيميائي: الكشف عن التغيرات الداخلية

يُتيح التحليل الكيميائي فهمًا أعمق للتركيب الكيميائي لزيت المحول وحالته. يُعد قياس الرقم الحمضي الكلي (TAN) اختبارًا كيميائيًا شائعًا. بمرور الوقت، تُنتج الأكسدة والتفاعلات الكيميائية الأخرى في الزيت نواتج ثانوية حمضية. تُمثل قيمة TAN كمية الحمض الموجودة في الزيت، مُعبرًا عنها بمليغرامات هيدروكسيد البوتاسيوم لكل غرام من الزيت (ملغم KOH/غ). يشير ارتفاع قيمة TAN إلى أن الزيت يزداد حمضية، مما قد يُؤدي إلى تآكل المكونات المعدنية داخل المحول، مثل موصلات اللف والخزان، وزيادة تدهور مواد العزل.

يُعد تحليل الغازات المذابة في الزيت بالغ الأهمية. فعند تشغيل المحول في الظروف العادية، تذوب كمية صغيرة من الغاز بشكل طبيعي في الزيت. ومع ذلك، عند وجود أعطال داخلية، مثل القوس الكهربائي، أو التفريغ الجزئي، أو ارتفاع درجة الحرارة، تتولد غازات إضافية. وتشمل هذه الغازات الهيدروجين، والميثان، والإيثان، والإيثيلين، والأسيتيلين. وباستخدام تقنيات كروماتوغرافيا الغاز لتحليل أنواع وتركيزات هذه الغازات المذابة، يمكن للمهندسين تشخيص طبيعة وشدة المشاكل المحتملة داخل المحول. على سبيل المثال، غالبًا ما يرتبط ارتفاع تركيز الأسيتيلين بأعطال القوس الكهربائي عالية الطاقة، والتي قد تؤدي بسرعة إلى عطل كارثي إذا لم تُعالج على الفور.

الأعراض التشغيلية: إشارات من المحول

يمكن أن يُشير أداء المحول وسلوكه بوضوح إلى تلف الزيت. إذا بدأ المحول بالعمل بصخب، مُصدرًا أصوات طنين أو خشخشة أو خشخشة غير طبيعية، فقد يكون ذلك علامة على رداءة جودة الزيت. قد يُسبب ضعف العزل الناتج عن تدهور الزيت تفريغات كهربائية، مما يُولد هذه الأصوات غير العادية. بالإضافة إلى ذلك، إذا ارتفعت درجة حرارة المحول بشكل ملحوظ عن مستويات التشغيل الطبيعية رغم استمرار الحمل، فقد يكون ذلك بسبب ضعف قدرة الزيت على تبديد الحرارة. مع تدهور الزيت وتراجع قدرته على نقل الحرارة بفعالية، قد ترتفع درجة حرارة المكونات الداخلية للمحول، مما يؤدي إلى تسارع شيخوخة المحول واحتمالية تعطله.

في الختام، يتطلب تحديد ما إذا كان زيت المحولات قد فسد مزيجًا من الفحوصات البصرية، واختبارات الخصائص الفيزيائية، والتحليل الكيميائي، ومراقبة أعراض تشغيل المحول. يُعد التقييم المنتظم لحالة الزيت أمرًا ضروريًا ليس فقط للحفاظ على موثوقية وكفاءة المحول، بل أيضًا لضمان سلامة النظام الكهربائي بأكمله. ومن خلال اليقظة واتخاذ الإجراءات المناسبة عند اكتشاف علامات التلف، يمكن لمشغلي أنظمة الطاقة منع الأعطال المكلفة وإطالة عمر أصولهم الكهربائية القيّمة.