فحص مقاومة عازلية محول القدرة الكهربائية

العازلية هي: “الفاصل بين الأجزاء في النظام الكهربائي ويمكن أن تكون مواد صلبة، أو سائلة، أو غارية، أو بدون وسط أي فراغ” ولا توجد مادة عازلة تامة العزل فلابد من وجود تيار معين يمر خلالها وهو تيار ذو قيمة قليلة جداً يعتمد على قيمة الفولتية المسلطة على العازل.
إن مقاومة العازلية تعتمد على ثلاثة عناصر رئيسية وهي:

1. الزيت.
2. العوازل الورقية والصلبة.
3. مسافات العزل الداخلية بين أجزاء المحول.

إن العوازل الصلبة هي العوازل الورقية للملفات وخشب الزان المحيط بالقلب الحديدي، فالعوازل الورقية للملفات تشكل فيما بينها وبين الخزان متسعات (مكثفات) وأن زيت المحول يمثل مقاومة، وعليه فإن دائرة العزل يمكن تمثيلها بمقاومة مربوطة على التوازي مع متسعة، كما في الشكل التالي:

حيث:

I_{r: تيار المقاومة.}

I_{c: تيار المتسعة (المكثف).}

I_{da: تيار الامتصاص للمتسعة.}

نسبة امتصاص العازلية Dielectric Absorption Ratio DAR:

يتم فحص مقاومة العازلية من خلال تسليط الجهد لمدة 60 و30 ثانية ومن ثم حساب النسبة بين القراءتين (IR₆₀/IR₃₀₎
وجودة العازلية يمكن معرفتها من خلال ناتج القسمة، كما في الجدول التالي:

طريقة توصيل جهاز فحص العازلية لملفين:

طريقة توصيل جهاز فحص العازلية يدون Guard:

هنا الرسم يوضح بعض الأخطاء التوصيلية لجهاز فحص العازلية مع الملفات:

لماذا يستخدم الــ (G) guard اثناء فحص مقاومة العازلية ؟

يتم استخدامه لتحجيم أو إزالة تأثير تيار التسريب السطحي surface leakage current الذي يؤثر بدقة فحص مقاومة العازلية، حيث أن هذا التيار يشكل مقاومة مربوطة على التوازي مع مقاومة العازلية للملف المطلوب فحص عازليته خصوصاً إذا كانت مقاومة العازلية عالية .
إن الغاية من وضع دائرة قصر على جهتي المحول؛ هو لغرض تجانس توزيع الجهد المسلط على ملفات الأطوار الثلاثة أي تكون قيمة الجهد المسلط متساوي في أي نقطة من نقاط ملفات الأطوار الثلاثة للملف الواحد، وكذلك ضرورة تأريض أحد ملفي المحول عند تسليط جهد الفحص على الملف الآخر.

إن فحص مقاومة عازلية المحول بواسطة جهاز العازلية لا يُعطي أو لا يُحدد مكان العزل الضعيف في ملفي المحول؛ ولكنه ينذر بأن قوة العزل لأجزاء المحول في انحدار وربما تنهار في حالة تعرض إلى حالات جهد ضخم عابر High Transient Voltage Surges .

الجدول أدناه عبارة عن تحويل قيم مقاومة العازلية إلى درجة حرارة 20C باستخدام معامل التصحيح المناسب.

 فحص مقاومة عازلية القلب     Core Insulation Test

بعض شركات تصنيع المحولات تؤرض القلب من الداخل حيث يتم ربط القلب بواسطة copper strip  إلى السطح الداخلي للخزان (الذي هو مؤرض)، وفي الوقت الحالي أخذت معظم شركات تصنيع المحولات تؤرض القلب عن طريق شبكة تأريض المحطة حيث يتم استخراج موصل مربوط إلى القلب من الداخل وعن طريق عازل خزفي Bushing يتم إخراجه إلى شبكة تأريض المحطة، وفي هذه يتم قياس مقاومة عازلية القلب إلى الأرضي بعد أن يتم إزالة تأريضه من شبكة التأريض وتكون قيمة المقاومة المقبولة أكبر من 1000 ميجا أوم.
ونستنتج أن المحولات القديمة لا يمكن فحص مقاومة عازلية القلب لها لأنها مؤرضة من الداخل، والمحولات المنتجة حديثا يمكن ذلك لأن القلب مؤرض من خارج المحول.

الهدف من الفحص:

يتم إجراء هذا الفحص للتأكد من عدم وجود نقطة تأريض أخرى ما عدا نقطة التأريض الرئيسية للقلب.

يتم ربط القلب إلى صفيحة مؤرضة وفق العلامات التالية:

• تربط إلى صفائح القلب الحديدي CL Core Laminations.
• تربط إلى مشابك أو الحاضنات الرابطة لهيكل القلب الحديدي core clamps CC.
• تربط إلى نقطة الأرضي في المحول G.

ويتم إجراء الفحص كما هو موضح أدناه لمدة 60 ثانية :

والقيم المقبولة تكون مقاومة العازلية فيها أكبر من 1000 ميجا أوم.

فحص الزيت   Oil Test:

يتطلب التأكد من خواص الزيت بإجراء الفحوصات الموقعية وحسب المتوفر من أجهزة فحص الزيت ومنها:

-جهاز فحص جهد الإنهيار Breakdown Voltage:

وهو جهاز متوفر في كل محطات الكهرباء وورش إصلاح المحولات حيث يتم فحص ثلاث عينات من زيت المحول، حيث يتم أخذ عينة من قمة الخزان ومن أسفله والعينة الثالثة من خزان مغير الجهد Tap Changer، ويتم إجراء الفحص لكل عينة على انفراد وفق الطريقة المعروفة بتسليط الجهد على الكرتين المعدنيتين المغمورتين في الزيت والمسافة بينهما 2.5mm داخل الوعاء الزجاجي، وتسجيل جهد الانهيار لخمسة أو ستة مرات لتسليط الجهد، ومن ثم احتساب المعدل ويجب أن يكون ضمن الحدود التالية حسب مقدار فولتية الملف:

-فحص محتوى الرطوبة Water Content ppm:

هذا الفحص ضروري للتأكد من كمية الرطوبة في الزيت وضمن الحدود أدناه:

وغيرها من فحوصات الزيت كفحص الغازات المذابة ومعامل الفقد Tan Delta.

-فحص مقاومة العازلية بواسطة معامل الفقد TAN DELT

وعلى هذا الأساس في انحراف الزاوية تم تصنيع جهاز فحص معامل الفقد Tan Delta والذي تمثله قنطرة شيرن Schering bridge لقياس ظل هذه الزاوية، وهذا الجهاز عبارة عن قنطرة في احد اذرعها متسعة مثالية أي لا يوجد فيها مفاقيد وفي الذارع الآخر المقابل لها من هذه القنطرة توجد متسعة غير مثالية أي ذات مفاقيد في العزل، وعلى ضوء تلك المفاقيد في العزل التي تتأثر بالرطوبة من خلال وضع مقاومة ذات تحسس للرطوبة موصلة على التوالي مع المتسعة غير المثالية يمكن معرفة مقدار الانحراف في الزاوية بين التيار والجهد، فيتم قياس ظل زاوية هذا الانحراف بواسطة هذا الجهاز الذي يعمل بجهد قليل (220/380) فولت.

إجراءات الفحص:  
1. عزل المحول عن الشبكة الكهربائية عزلاً تاماً من كافة الجهات .
2. تأريض خزان المحول وكذلك تأريض جهاز الفحص.
3. وضع دائرة قصر  Short circuit على كافة جهات المحول.
4. استخدام أرضي متنقل لتفريغ الشحنات في ملفي المحول.
5. فصل نقطة التعادل (المحايد) المؤرضة للملف ذو الربط النجمي (Y).

الرسم أدناه يوضح آلية التوصيل:

إن أجهزة فحص معامل الفقد Tan Delta أجهزة حديثة متطورة تعطي نتائج الفحص مباشرة، وأن القيمة المثالية للفحص هي 0.5% عند درجة حرارة 20%، والجدول التالي يبين قيم معامل التحويل إلى درجة حرارة 20C ولمختلف درجات الحرارة:

الرسم أدناه يُوضح القيم المقبولة في انحراف قيم معامل الفقد:

إن قيم المتسعات التي يمكن الحصول عليها من هذا الفحص تكون قيمتها بوحدة (Pico Farad (PF وأن قيم معامل الفقد Tan Delta تكون بالنسبة المئوية مثلا 0.5% للمحولات المنتجة حديثا وبدرجة حرارة  20درجة مئوية، أما المحولات التي مضى على استخدامها أكثر من 20 سنة تكون قيمة معامل الفقد Tan Delta ما بين ٪(0.75- 1) وفي محولات التوزيع الصغيرة يمكن أن تكون قيمتها أكبر من ٪1.5.

إن فحص مقاومة العازلية بواسطة معامل الفقد Tan Delta أكثر دقة من فحصها بواسطة جهاز فحص العازلية (كالميجر)، للأسباب التالية:

1. ان الحرارة هي العامل المؤثر في مقاومة العازلية وعليه فقد تم اعتبار درجة حرارة  20 درجة مئوية درجة حرارة عيارية (reference) لمعرفة قيم مقاومة العازلية من خلال عامل التصحيح correction factor  كما هو مذكور في بداية المقال، حيث نلاحظ أن قيم هذا العامل تتغير تغيراً كبيراً كل 5 درجات مما يشكل نسبة خطأ في قراءة مقاومة العازلية بواسطة جهاز العازلية، في حين أن جهاز فحص مقاومة العازلية بواسطة معامل الفقد  Tan Deltaعلى العكس من ذلك تماماً خاصة في الحرارة المحصورة بين  (25-50) درجة مئوية حيث التغيير في عامل التصحيح متقارب مما يعطي دقة في قراءة قيم معامل الفقد  Tan Delta.
2. إن جهاز فحص معامل الفقد Tan Delta لا يتأثر بالمتغيرات كالحرارة والضغط داخل خزان المحول، ولكن يتأثر بالرطوبة والزيت الرديء ومركبات الكربون المترسبة والأوساخ وهذا هو المطلوب من إجراء هذا الفحص، في حين أن فحص العازلية بواسطة الميجر لا يتأثر بتلك الحالات أعلاه وإنما يتأثر فقط بالمتغيرات الحرارية والضغط .
3. من خلال الخبرة العملية والشواهد التي تم الاطلاع عليها على صحة دقة الفحص بواسطة معامل الفقد Tan Delta فقد تم الإطلاع على ملف لفحص محولة الجهد الفائق 300MVA  حيث فشلت في العمل في أيامها الأولى؛ بسبب عدم الإلتزام بنتيجة فحص معامل الفقد  Tan delta حيث ذكر في شهادة الفحص النتيجة هي 0.58% في درجة حرارة 20 درجة مئوية، كما نلاحظ مدى الدقة في النتيجة حيث أن هذه الزيادة عن 0.5 % و كيف أدت هذه الزيادة الطفيفة في فشل عمل المحول.

-صورة لأحد أجهزة فحص معامل الفقد tan δ هناك عدة أشكال وعدة مصنعين لهذا الجهاز، منها الصغير ومنها متوسط الحجم.