تعتبر المحولات، أحد الركائز الأساسية لأي شبكة طاقة، وهي مكونات أساسية مصممة للسماح بتوزيع ونقل الكهرباء بكفاءة عبر مستويات الجهد المختلفة. عادة، يتم تصنيع المحولات لتعمل بأقل من قدرتها المقدرة، ولكن هناك أوقات يجب أن تعمل فيها في ظروف التحميل الزائد بشكل مؤقت. وطالما أنها تعمل ضمن سعة التحميل الزائد المصممة لها، فمن غير المرجح أن تحدث مشكلات. إذا تجاوز الحمل الزائد ما تم تصنيف الوحدة له، فمن الطبيعي أن تكون هناك تأثيرات سلبية تؤثر على حالتها وعمر الخدمة.

تابع القراءة لمعرفة المزيد حول ماهية هذه التأثيرات المختلفة وكيف تقلل من صحة المحول.

ما هو الحمل الزائد للمحولات؟

يحدث الحمل الزائد عندما يتجاوز حمل المحول تصنيف اللوحة الخاصة به، أي أنه يتعرض لتيارات و/أو جهود تتجاوز مواصفات التصميم الخاصة به. يؤدي التحميل الزائد دائمًا إلى تعرض المحول لدرجات حرارة تشغيل أعلى، مما يؤدي إلى جميع أنواع التآكل المتسارع الذي يقلل في النهاية من عمر خدمة الوحدة. وعلى عكس المحركات التي يمكن تنشيطها عبرهاالترجيع المحرك الكهربائي، قد لا يمكن إصلاح المحول الذي يتم تحميله بشكل زائد بسهولة وسيتطلب في كثير من الأحيان استبدالًا كاملاً.

يمكن أن تحدث حالات الحمل الزائد هذه لأسباب مختلفة، مثل الحالات الطارئة في خطوط النقل أو المنشآت التي تختار عمدا التحميل الزائد على المحول. غالبًا ما تنبع الحالة الأخيرة من الموثوقية أو لأسباب اقتصادية، وهي شراء الوقت للتخفيف من سيناريوهات الطوارئ المذكورة سابقًا ومنع انقطاع التيار الكهربائي أو الحفاظ على طلبات التحميل للعملاء. في هذه الأحداث، يعتبر حث المحولات على استخدام 25%-50% أكثر من متوسط ​​العمر المتوقع لها بمثابة تضحية ضرورية.

وبدلاً من ذلك، قد يكون سبب ذلك فشلًا أو أخطاء في مناطق أخرى من نظام الطاقة. ونظرًا لأن هذه الأنظمة معقدة بطبيعتها، فسيكون هناك دائمًا خطر الفشل بغض النظر عن مدى جودة تصميمها. هذا هو المكان الذي تأتي فيه معدات الحماية الخاصة به لتحديد هويتهأخطاء المحولاتوعزل العناصر المعيبة عن بقية النظام. ونتيجة لذلك، يبحث تدفق الطاقة عن طرق جديدة لتلبية طلب الحمل المحدد، وتكون وحدات المحولات الموجودة في مثل هذه المسارات معرضة لخطر التعرض لظروف الحمل الزائد.

العواقب الرئيسية للحمل الزائد

1. ارتفاع درجة الحرارة

المحولات التي تعمل بما يتجاوز قدرتها المقدرة لديها تيار أكبر يتدفق عبر ملفاتها، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في درجة الحرارة. تؤدي الحرارة الزائدة المتولدة إلى إتلاف مكونات مختلفة من الوحدة مثل العزل وتسريع تقادمها وتدهورها، مما يؤدي في النهاية إلى تقليل الأداء العام والتسبب في الفشل في النهاية. علاوة على ذلك، فإن ارتفاع درجات الحرارة يؤثر أيضًا علىزيت عازل للمحولاتويقلل من فاعليته.

2. التآكل المتسارع وتلف العزل

ترتبط صحة المحول وعمر الخدمة بشكل مباشر بحالة المواد العازلة. تعاني هذه المواد من زيادة التآكل عندما تعمل المحولات بأقصى طاقتها لفترات طويلة، مما يقلل من عمرها الافتراضي الفعال. في كل مرة يتجاوز فيها المحول سعة الحمل الخاصة به، يزداد بشكل كبير مركب الضغوط الداخلية وخطر الأعطال (التي يمكن أن تؤدي إلى دوائر قصيرة داخلية). وفي نهاية المطاف، ستحدث دورات صيانة أقصر وعمليات إيقاف تشغيل متكررة لإجراء الإصلاحات أو استبدال المكونات، مما يؤدي إلى تكاليف أعلى.

3. انخفاض الكفاءة

يتم تحديد كفاءة المحول بمقدار الطاقة التي يمكن للوحدة تحويلها دون خسارة. عندما يتم تحميل المحول بشكل زائد، يتم فقدان المزيد من الطاقة على شكل حرارة. لا يؤدي هدر الطاقة هذا إلى زيادة الضغط على المحول فحسب، بل يزيد أيضًا من تكاليف التشغيل. يفقد القلب واللفات قدرتهما على الأداء بكفاءة، مما يؤدي إلى سحب طاقة إضافي. سوف يلاحظ المشغلون ارتفاع استهلاك الطاقة وانخفاض الأداء التشغيلي، حيث أن المعدات التي تعتمد على المحول تواجه عدم استقرار الجهد أو عدم انتظامه.

4. انخفاض الجهد

غالبًا ما تكافح المحولات ذات التحميل الزائد للحفاظ على مستويات جهد مستقرة. يؤدي زيادة التيار عبر اللفات إلى انخفاض الجهد، مما يعني أن خرج الجهد من المحول أقل من المستوى المطلوب للمعدات النهائية، مما يؤدي إلى خلل أو تشغيل غير فعال للأجهزة المتصلة. قد تعمل المعدات الحساسة بأقل من طاقتها أو تفشل في بدء التشغيل، وقد تحدث زيادات في الطاقة أثناء محاولة النظام التعويض عن الجهد المنخفض، مما يتسبب في مزيد من تلف المعدات. تصبح هذه المشكلة مصدر قلق أكبر عند استخدام المعدات التي تعتمد على مستويات جهد دقيقة - مثل أجهزة الكمبيوتر أو الأجهزة الطبية أو الأنظمة الآلية - حيث قد تصبح غير موثوقة أو تالفة.

5. عمليات الإغلاق أو الفشل المتكررة

عندما يتم دفع المحول إلى ما هو أبعد من حدود التصميم بانتظام، فإنه يكون أكثر عرضة للفشل المفاجئ أو إيقاف التشغيل بسبب الضغوط المفروضة على أنظمته الداخلية. سوف تعمل قواطع الدائرة أو آليات السلامة لمنع المزيد من الضرر. تؤثر عمليات إيقاف التشغيل غير المخطط لها على توزيع الطاقة، مما يؤدي إلى انقطاع التيار الكهربائي في الأنظمة الحيوية التي تعتمد على المحولات. يمكن أن يتسبب الفشل في حدوث أضرار مؤقتة أو دائمة لهذه الأنظمة، مما يؤدي إلى تعطيل العمليات الصناعية أو استقرار الشبكة.

مخاطر أخرى من التحميل الزائد

بالإضافة إلى المشكلات المذكورة أعلاه، هناك مخاطر أخرى مرتبطة بالتحميل الزائد للمحولات، وهي:

تكوين فقاعات غازية من المواد العازلة المجاورة للأجزاء المعدنية الهيكلية والموصلات المعزولة والتي يمكن أن تقلل من قوة العزل الكهربائي للمحول.

انخفاض القدرة على تحمل ماس كهربائى بسبب الخواص الميكانيكية للمحولات التي تتدهور مؤقتًا بسبب ارتفاع درجات الحرارة.

الأعطال العازلة أو الميكانيكية الناجمة عن التمدد الحراري للأجزاء الهيكلية والموصلات والمواد العازلة.

تصاعد الضغط في البطانات، مما قد يؤدي إلى فقدان الزيت، وتسرب الحشية، وفشل العزل الكهربائي الشديد.

إمكانية تمدد الزيت في الخزان عندما تتجاوز درجة حرارة الزيت العلوي الحدود القياسية.

قد يزداد تنظيم جهد المحول بسبب زيادة تحميل الطاقة وربما انخفاض عامل القدرة المتأخر.

خاتمة

إن التحميل الزائد على المحول له آثار خطيرة على صحته وأدائه. عندما يعمل المحول بما يتجاوز قدرته المقدرة، فإنه يكون عرضة لخطر ارتفاع درجة الحرارة، وانخفاض الكفاءة، والشيخوخة المبكرة. مع مرور الوقت، يمكن أن يحدث تلف في العزل وتدهور القلب، مما يؤدي إلى إصلاحات مكلفة أو فشل كامل.