تُعدّ المحولات الكهربائية من المكونات الأساسية للأنظمة الكهربائية الحديثة، إذ تضمن توزيعًا فعالًا للطاقة عبر مختلف الصناعات. ونظرًا لدورها الحيوي، يُعدّ اختبار المحولات أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على الموثوقية والسلامة والأداء طوال عمرها التشغيلي، ويمكن تشبيهه بحلول أخرى لا تقل فائدةً، مثل إعادة لفّ المحركات الكهربائية.

ينقسم الاختبار عادةً إلى ثلاث فئات رئيسية: التشغيل، والفحص الروتيني، والاختبار التشخيصي. لكل منها أغراض مميزة، وتتضمن منهجيات محددة لمعالجة نقاط الضعف المحتملة.

التكليف

تتم عملية التشغيل عند تركيب محول جديد. تتحقق هذه العملية من أداء المحول بعد النقل وتضمن توافقه مع مواصفات الشركة المصنعة. يُعدّ دخول الرطوبة والإجهاد الفيزيائي أثناء النقل من المشاكل الشائعة التي تُعالج أثناء التشغيل. بالإضافة إلى ذلك، يُرسي التشغيل أساسًا للأداء للمقارنات المستقبلية، مما يُساعد في الكشف المُبكر عن الأعطال. تشمل الاختبارات الرئيسية أثناء التشغيل، على سبيل المثال لا الحصر:

1. اختبار معامل القدرة

يُعد اختبار معامل القدرة أداة تشخيصية بالغة الأهمية لتقييم حالة العزل الكهربائي للمحول. ويتم ذلك بتطبيق جهد معروف وقياس تيار التسرب الناتج عن عيوب في العزل.

يُمثل معامل القدرة جيب تمام زاوية الطور بين الجهد والتيار. في الحالة المثالية، يكون معامل قدرة المحول صفرًا، مما يدل على عزل مثالي دون أي تسرب للتيار. ومع ذلك، نظرًا لعدم وجود عزل خالٍ من العيوب، يُتوقع حدوث انحرافات طفيفة عن الصفر.

2. اختبار استجابة التردد العازل (DFR) ومعامل القدرة للتردد المتغير

رغم أهمية اختبار معامل القدرة التقليدي، إلا أنه قد لا يُقدم دائمًا صورة كاملة عن حالة عزل المحول. تُسهم تقنيات متقدمة، مثل اختبار استجابة التردد العازل (DFR) واختبار معامل القدرة بالتردد المتغير، في سد هذه الفجوة.

اختبار عامل القدرة للتردد المتغير:
تُكمّل هذه الطريقة اختبارات معامل القدرة التقليدية بتحديد معامل تصحيح درجة الحرارة الفردي (ITC) للنظام. تُمكّن قيم معامل تصحيح درجة الحرارة الفردي (ITC) الدقيقة المهندسين من توحيد نتائج الاختبار عبر درجات حرارة متفاوتة، مما يُحسّن موثوقية التشخيص.

استجابة التردد العازل (DFR):
يُعد اختبار مقاومة الرطوبة (DFR) أداة فعّالة لتشخيص الرطوبة والعزل. من خلال تحليل كيفية تغير الخصائص العازلة على نطاق ترددات مختلفة، يُقدم هذا الاختبار تقييمًا مُفصّلًا لمحتوى رطوبة العزل وموصلية الزيت. لا تُقلل مستويات الرطوبة العالية من قدرة المحول على تحمل الأحمال فحسب، بل تُسرّع أيضًا من تآكله، مما يُؤكد أهمية الإدارة الاستباقية للرطوبة.

3. اختبار نسبة دوران المحولات (TTR)

يضمن اختبار TTR أن يحافظ المحول على النسبة الصحيحة لعدد لفات الابتدائي إلى الثانوي، وهو عامل حاسم لضمان الأداء السليم. ويتحقق هذا الاختبار من توافق نسبة لفات المحول مع مواصفات التصميم، مما يسمح للمحول برفع أو خفض الجهد بدقة. كما يكشف هذا الاختبار عن وجود لفات قصيرة أو ملفات مفتوحة، أو توصيلات غير صحيحة، أو عيوب تصنيع، أو تلف ميكانيكي.

4. اختبار مقاومة اللف

سوء التصميم، وأخطاء التصنيع، وأضرار النقل، والعوامل البيئية، والحمل الزائد، كلها عوامل قد تُسبب أعطالًا في اللفات أو تلفًا في الوصلات. تُستخدم اختبارات مقاومة اللفات لقياس مقاومة اللفات لتحديد هذه الأعطال والتحقق من سلامة الوصلات الداخلية. وتحديدًا، يمكنها الكشف عن اللفات ذات القصر أو الفتح، والوصلات المفكوكة في الوصلات الملحومة أو المفاتيح، وتدهور التلامسات الميكانيكية أو الكهربائية. بشكل عام، لا يضمن اختبار مقاومة اللفات التشغيل السليم للمحول فحسب، بل يوفر أيضًا راحة البال من خلال التأكد من سلامة جميع الوصلات وقوة مقاومة العزل.

5. اختبار التيار المثير

اختبار تيار الإثارة هو إجراء تشخيصي بالغ الأهمية يُستخدم لتحديد العيوب في قلب المحول وملفاته. من خلال قياس وتسجيل قيم تيار الإثارة لكل طور على حدة، يمكن لهذا الاختبار الكشف عن مجموعة من المشاكل، بما في ذلك نقاط تلامس مبدل الصنبور المفكوكة، وقصر الدائرة في اللفات المفتوحة، وسوء توصيل الأسلاك. يُجرى الاختبار عادةً على الملفات عالية الجهد لتخفيف تدفق التيار أثناء القياس. بالنسبة للمحولات ثلاثية الطور، تُجرى القياسات على طور واحد في كل مرة لضمان الدقة ومنع التداخل.

6. اختبار انهيار العزل الكهربائي على عينات الزيت

تلعب سوائل أو زيوت المحولات العازلة النظيفة دورًا حاسمًا في ضمان كفاءة التشغيل والعزل. مع مرور الوقت، قد تتراكم الملوثات، مثل الرطوبة والغازات والجسيمات الصلبة، مما يُضعف جودة الزيت ويُقلل من فعاليته العازلة. يتضمن هذا الاختبار استخراج عينة من زيت المحولات، وتطبيق جهد اختبار بين قطبين كهربائيين داخل العينة، وزيادة الجهد تدريجيًا حتى حدوث عطل كهربائي. تُقارن قيمة جهد العطل بمعايير الصناعة لتقييم حالة الزيت وتحديد ما إذا كانت هناك حاجة إلى صيانة لاستعادة جودته.

7. اختبار نسبة CT للبطانات

بالنسبة لمحولات تيار الجلبة، يحدد هذا الاختبار نسبة لفات الملف الابتدائي إلى الملف الثانوي، على غرار اختبار نسبة لفات المحول (TTR). يتحقق هذا الاختبار من توافق نسبة لفات الجلبة مع المواصفات، مما يساعد على اكتشاف مشاكل مثل توصيلات اللفات غير الصحيحة أو عيوب التصنيع. تضمن نسب CT الدقيقة للجلبة نقلًا سليمًا للطاقة، مما يحافظ على كفاءة المحول وموثوقيته بشكل عام.

8. فقدان مانع الصواعق واختبار التيار

مانع الصواعق هو مكون أساسي في المحولات الكهربائية الحديثة، مصمم للحماية من حالات الجهد الزائد العابرة الناتجة عن الصواعق، أو طفرات التبديل، أو غيرها من الاضطرابات الكهربائية. تعمل هذه الأجهزة كعوازل في الظروف العادية، ولكنها تُحوّل الجهد الزائد بأمان إلى الأرض عند الحاجة. يُوفر قياس خسائر مانع الصواعق (بالواط) والتيار باستخدام اختبار معامل القدرة مؤشرًا موثوقًا لحالته. يساعد هذا الاختبار في تحديد أي تلوث أو تلف في مانع الصواعق. مع أن هذا الاختبار لا يقيس بشكل مباشر قدرة مانع الصواعق على التأريض، إلا أنه يُمثل إنذارًا مبكرًا لفشل العزل. في حال تلف العزل، من المرجح أن تتضرر قدرة التأريض أيضًا.

الفحص الروتيني

الصيانة الدورية أو الوقائية ضرورية لضمان سلامة المحول وكفاءته التشغيلية. مع ذلك، فإن إجراء جميع الاختبارات المتاحة ليس عمليًا ولا فعالًا من حيث التكلفة. لذا، ينبغي التركيز على تصميم استراتيجية اختبار تناسب احتياجات المحول وسياقه التشغيلي.

بعض الأسئلة الرئيسية لتوجيه اختيار الاختبار هي:

· هل تتناول قضية محددة؟

· هل تقوم بإجراء تقييم عام لتجنب المشاكل المحتملة؟

بمجرد أن يصبح غرض الصيانة واضحًا، قم بالاختيار من الاختبارات الموضحة مسبقًا.

الاختبارات التشخيصية

يُعدّ الفحص التشخيصي ضروريًا لتحديد مشاكل المحولات أو استكشافها وإصلاحها. مع أن جميع الاختبارات الكهربائية متاحة نظريًا، إلا أن الأهم يكمن في اختيار الاختبارات الأكثر ملاءمة للأعراض أو الحالات المعنية.

خطوات التشخيص الفعال:

1. مراجعة الأداء التشغيلي للمحول وسجل الاختبار.

2. ضع في اعتبارك الأنظمة المعتمدة على المحول والمعلومات التي يوفرها.

3. حدد الاختبارات التي تتوافق مع الأعراض التي تمت ملاحظتها وسجلات الصيانة السابقة.

الاختبارات المتاحة:
بالإضافة إلى ترسانة الاختبارات المحتملة المذكورة أعلاه، قد تتطلب السيناريوهات التشخيصية تقييمات متخصصة، مثل:

· اختبار التفريغ الجزئي:
يكتشف التفريغات الجزئية الناتجة عن فقاعات الهواء أو فجوات العزل. على الرغم من انخفاض طاقتها، تُولّد هذه التفريغات إجهادًا حراريًا قد يُسرّع من شيخوخة العزل أو يُسبب تلفه.

· اختبار استجابة التردد للخسائر الضالة:
يحدد هذا الاختبار حالات قصر الدائرة داخل حزم الموصلات، ويُقيّم المكونات الهيكلية المساهمة في تدفق التسرب. وهو مفيد بشكل خاص لتقييم السلامة الميكانيكية للملفات ومجموعات القلب.

خاتمة

يُعدّ اختبار المحولات أمرًا أساسيًا لضمان موثوقية وكفاءة وسلامة الأنظمة الكهربائية. تُؤكّد اختبارات التشغيل الأداءَ والسلامةَ الأوليين، وتُحافظ الاختباراتُ الدوريةُ على معايير التشغيل، وتُساعد الاختباراتُ التشخيصيةُ على التنبؤ بالأعطال المحتملة والتخفيف من حدّتها. تُشكّل مراحلُ الاختبار هذه، مجتمعةً، نهجًا شاملًا لإدارة دورة حياة المحولات، وحمايةَ المحولات من المشاكل غير المتوقعة، وتحسينَ أدائها على المدى الطويل.