تُشكّل المحولات جزءًا أساسيًا من أنظمة الطاقة الحديثة، إذ تضمن كفاءة نقل وتوزيع الكهرباء. وتعتمد موثوقيتها بشكل كبير على آليات الحماية المُصممة للحد من مخاطر الأعطال الداخلية للمحولات. ومن بين هذه الإجراءات الوقائية، يُعدّ مُرحّل زيادة الزيت (OSR) ضروريًا، لا سيما لحماية مُبدّل التيار عند الحمل (OLTC).

يُعدّ مُحوّل الجهد الكهربائي (OLTC) الجزء الأكثر تعقيدًا ميكانيكيًا في المُحوّل، إذ يعمل باستمرار لتنظيم الجهد. ونظرًا لتبديله المستمر وتعرضه للإجهاد الكهربائي، فإن مُحوّل الجهد الكهربائي (OLTC) مُعرّضٌ جدًا للأعطال، مما يجعل الحماية المُخصصة أمرًا لا غنى عنه.

فهم مرحلات زيادة الزيت في المحولات

مُرحِّل ارتفاع الزيت هو جهاز حماية مُعاير بدقة، يعمل بالزيت، مُصمَّم خصيصًا لحماية مُحوِّل OLTC من الأعطال الداخلية المفاجئة. في حالة حدوث أي خلل داخلي، مثل قصر الدائرة أو القوس الكهربائي داخل مُحوِّل OLTC، يكتشف المُرحِّل ارتفاعًا سريعًا في زيت عازل المُحوِّل، ويُصدر أمر فصل فوري، مما يُعزل المُحوِّل قبل أن تتفاقم الأعطال البسيطة إلى أعطال كارثية.

تختلف OSRs بشكل ملحوظ عن مرحلات الحماية الأخرى؛ فعلى عكس مرحل Buchholz، الذي يراقب تراكم الغاز أو تغيرات مستوى الزيت في الخزان الرئيسي، فإن OSR مخصص حصريًا لحجرة OLTC، والتي يتم تثبيتها عادةً بين خزان OLTC والحافظ المخصص له.

ما هو ارتفاع النفط؟

في تشغيل المحولات، يشير ارتفاع الزيت إلى إزاحة مفاجئة للزيت ناتجة عن عطل سريع. عندما يتحرك الزيت عبر صمام الأمان (OSR)، ينحرف رفرف أو ريشة، مما يؤدي إلى إغلاق نقاط التلامس الكهربائية لتفعيل دائرة إنذار أو فصل. قد يحدث هذا الارتفاع المفاجئ بسبب عدة اختلالات تشغيلية:

• الأعطال الداخلية، مثل القوس الكهربائي أو الدوائر القصيرة المتعرجة داخل OLTC، تسبب ارتفاعًا مفاجئًا في الضغط.

• العابرين الحراريةحيث تؤدي التغيرات السريعة في درجات الحرارة إلى حركة السوائل.

• أعطال ميكانيكيةفي نظام تغيير الصنبور نفسه، مما قد يؤدي إلى اضطراب تدفق الزيت.

معظم حركات الزيت الطفيفة حميدة وترتبط بتقلبات الحمل أو التمدد الحراري. ومع ذلك، فإن ارتفاعات الزيت الحقيقية الناتجة عن أعطال حقيقية تتطلب اهتمامًا فوريًا واستجابة ميكانيكية سريعة. يمكن تصنيف حركات الزيت على النحو التالي:

• طبيعي:التغيرات البطيئة الناتجة عن اختلافات درجات الحرارة أو الحمل.

• معتدل:ارتفاعات مؤقتة، ربما بسبب اضطرابات طفيفة.

• سريع:ارتفاعات سريعة ناجمة عن أعطال داخلية شديدة تتطلب الفصل الفوري.

التمييز بين مرحل بوخولز ومرحل زيادة الزيت

يخلط العديد من الفنيين بين مُرحّل OSR ومُرحّل Buchholz الأكثر شيوعًا. على الرغم من أن كليهما يؤديان وظائف وقائية في المحولات المملوءة بالزيت، إلا أن وظائفهما تختلف اختلافًا كبيرًا كما هو موضح أدناه:

وهكذا، في حين أن كليهما يحمي المكونات القيمة، فإن OSR يوفر دفاعًا دقيقًا وعالي السرعة خصيصًا لـ OLTC النشط ميكانيكيًا والذي يتكرر بشكل متكرر.

لماذا يتطلب OLTC حماية مخصصة

يُمكن القول إن OLTC هو النظام الميكانيكي الأكثر تعقيدًا في المحولات. فهو يتحمل حركة تلامس مستمرة وتبديلًا تحت الحمل، مما يُشكل بيئةً ذات احتمالية عالية للتآكل المُستمر، وقوس التلامس، وتوليد الأعطال في النهاية.

قد تُنتج عمليات التشغيل العادية لجهاز OLTC كميات صغيرة من الغاز، كافية لإطلاق إنذارات كاذبة في نظام ترحيل قياسي. يتجنب جهاز OSR هذه المشكلة بالتركيز حصريًا على اكتشاف ارتفاعات السوائل الشديدة، وليس تراكم الغاز غير الضار، مما يُقلل بشكل كبير من الانقطاعات غير الضرورية وتدخلات الصيانة.

تتضمن أوضاع فشل OLTC الشائعة التي يمكن أن تؤدي إلى رحلة OSR ما يلي:

• القوس الكهربائي بين جهات اتصال مغير الصنبور

• دوائر قصيرة داخل آلية المحول أو المحدد

• فلاشات كهربائية متصلة بالأرض

• انهيار عازل حاد للزيت داخل حجرة OLTC

قد تؤدي مثل هذه الأحداث إلى تبخر الزيت بشكل فوري تقريبًا أو إزاحة السوائل بقوة، مما يؤدي إلى توليد طفرات ضغط تعمل على تنشيط OSR.

ممارسات الصيانة: ضمان موثوقية OSR

يعمل مُرحّل زيادة الزيت بشكل سلبي حتى حدوث عطل، مما يعني أنه نادرًا ما يُفعّل في ظروف التشغيل العادية. ومع ذلك، يُعدّ الاختبار والتحقق الدوريان ضروريين للتأكد من جاهزيته للتشغيل.

• الفحوصات الميكانيكية:قم بتشغيل أزرار الاختبار أو قم بتشغيل الارتباط يدويًا (إذا كان مدعومًا بالتصميم) للتأكد من أن العوامة الداخلية أو المجداف يتحرك بحرية ويقوم بتنشيط جهات اتصال المفتاح.

• الاختبارات الكهربائية:التحقق من سلامة دائرة الرحلة من خلال قياسات مقاومة العزل (ميجر) واختبار الجهد العالي (على سبيل المثال 2 كيلو فولت لمدة 60 ثانية) - مما يثبت العزل الداخلي للمرحل وموثوقية التبديل.

• تحليل الزيت: خاصة بعد رحلة OSR، أخذ عينة وفحص زيت المحولات. تشمل التقييمات الشائعة جهد الانهيار (BDV)، والغازات الذائبة (DGA)، والتلوث بجزء في المليون. تساعد هذه الاختبارات في تقييم ما إذا كان قد حدث تحلل للزيت وما إذا كانت هناك حاجة إلى الترشيح أو الاستبدال.

• الإجراءات الوقائية:يساعد استخدام أجهزة تنفس وتنقية هلام السيليكا في الحفاظ على جودة الزيت على المدى الطويل، مما يقلل من دخول الرطوبة وتلوث الجسيمات.

بالإضافة إلى الصيانة الميكانيكية، تضمن عمليات الصيانة الدورية لآليات OLTC أو مكونات المحول الرئيسية (وصيانة المحرك الكهربائي لأنظمة الدفع المرتبطة به) استمرارية التشغيل. كما أن التجديد الدوري لزيت المحول، وخاصةً دورات الترشيح والتجفيف، يحافظ على الأداء العازل ويطيل عمر الخدمة.

خاتمة

مُرحِّل ارتفاع الزيت (Oil Surge Relay) هو جهاز حماية عالي التخصص، يلعب دورًا حاسمًا في موثوقية المحولات. من خلال اكتشاف ارتفاعات الزيت السريعة في حجرة OLTC والاستجابة لها في غضون مللي ثانية، يمنع مُرحِّل ارتفاع الزيت (OSR) تفاقم الأعطال الموضعية إلى أعطال واسعة النطاق في المحولات. ويضمن تميزه عن مُرحِّل Buchholz قدرة المُشغلين على تحديد مواقع الأعطال بدقة، مما يُقلل من وقت التوقف عن العمل وتكاليف الصيانة.