أثر انخفاض درجة الحرارة المحيطة بالمحولات على درجة حرارة الزيت

سؤال يتكرر لدى مختصي المحولات وهو:

كيف أضمن قيم الاختبار الخاصة بفحص ارتفاع درجة حرارة زيت المحول عند ظروف جوية باردة؟

السؤال بصيغة أخرى:

كيف أتأكد أن قيم نتائج الاختبار لفحص ارتفاع درجة حرارة زيت المحول عند ظروف درجة حرارة محيطة منخفضة تكون مضمونة إذا كان المحول يعمل في ظروف ذات درجة حرارة محيطة عالية في الصيف قد تصل إلى 50^°م؟

في الواقع سيتم تبريد المحول بشكل أفضل في درجات حرارة الهواء المحيطة المرتفعة وليس العكس، ومن ثم سيكون ارتفاع درجة حرارة الزيت أقل في درجات الحرارة المحيطة العالية مقارنة بدرجة الحرارة المحيطة المنخفضة، على سبيل المثال: إذا كانت عند درجة حرارة 45 درجة مئوية مع ارتفاع درجة حرارة الزيت عند درجة حرارة محيطة تبلغ 10^°م فعندئذ إذا قمت بتكرار الاختبار عند درجة حرارة محيطة تبلغ 40^°م فقد يكون ارتفاع درجة حرارة الزيت 40^°م أو 42^°م فقط، تذكر أن ارتفاع درجة حرارة الزيت ستكون أقل لكن درجة حرارة الزيت المطلقة ستكون أكثر أي 55^°م في الحالة الأولى و80^°م في الحالة الثانية، و في حالة المحولات المعبئة بالزيت المعدني والمبردة بالهواء قد ينخفض ارتفاع درجة حرارة الزيت عند التحميل الكامل بمقدار درجة واحدة تقريباً لكل ارتفاع بمقدار 10^°م في درجة حرارة الهواء المحيط.

دعونا هنا نرى سبب هذا الانقسام؟

عندما ترتفع درجة حرارة الزيت تنخفض لزوجته، لذلك عند درجة حرارة الزيت المرتفعة ستكون حركة الزيت من خلال الملفات والمبرد أفضل مما يؤدي إلى تحسين التبريد وبالتالي انخفاض درجة الحرارة، وهذا أيضاً هو سبب التبريد الأفضل عند استخدام الزيت بنقطة صب منخفضة في المحولات عند نفس درجة الحرارة، سيكون للزيت عند درجة حرارة -40^°م لزوجة أقل مقارنة بزيت نقطة الصب التي تبلغ -10^°م.

هناك سبب آخر لارتفاع درجة حرارة الزيت المنخفضة في درجة الحرارة المحيطة المرتفعة، الحرارة الإجمالية المتولدة في المحولات تنتقل إلى الهواء من خلال سطح المبرد بطريقتين: الحمل الحراري والإشعاع، سيكون جزء الحمل الحراري (40-90%) للمحولات الصغيرة والكبيرة من إجمالي الحرارة، ويعتمد انتقال الحرارة بالإشعاع على انبعاثية السطح ودرجة الحرارة المحيطة، في نطاق درجة الحرارة المحيطة من (0-50)^°م يزداد تبديد الحرارة بالإشعاع بنسبة 1.1% لكل درجة زيادة في درجة الحرارة المحيطة، يعتمد انتقال الحرارة بالحمل الحراري على عامل احتكاك الهواء عند السطح ويختلف انتقال الحرارة حسب الجذر التربيعي لكثافة الهواء⁽²⁾.

وفقاً لمواصفة (IEC60076-2) البند (7.2.1⁽³⁾ ) يجب إجراء اختبار ارتفاع درجة الحرارة في أي درجة حرارة محيطة بين 10^°م وأقصى درجة حرارة محيطة وفقاً لمواصفات العقد المبرم مع المصنع، ومعيار IEEE المكافئ للمواصفة السابقة، (C57. 12.90-2011) البند (11.3.1.1) يحدد (10-40) ^°م كدرجة حرارة محيطة، عندما تكون درجة حرارة غرفة الاختبار خارج الحد أعلاه يجب تطبيق عوامل التصحيح correction factors على قيم ارتفاع درجة حرارة الزيت المقاسة.

(1) تعرف نقطة الصب أنها الحد الأدنى لدرجة الحرارة التي يكون للزيت فيها القدرة على الانسكاب من الخزان.

(2) Chapter IX, L. F. Blume

(3) IEC Std ed3.0-2011: Transformer –Temperature Rise

المقال مترجم بتصرف من تدوينات أخصائي محولات القدرة الكهربائية P Ramachandran في اللينكد أن