إن محولات القدرة في شبكات النقل والتوزيع هي الرابط المهم بين محطات التوليد والمستهلكين، ولأهميتها فإنه يجب توفير مستلزمات الحماية الضرورية لديمومة عملها، فمحولات شبكات نقل الطاقة الكهربائية هي نقاط ضعيفة في مقاومة حالات الأعطال التي تحدث في الشبكة وعليه وضعت لها الحمايات المطلوبة حيث محطات الجهد الفائق يوجد خطان للحماية خط رئيسي وخط احتياطي ويكون ساند للخط الرئيسي في حالة فشلة في العمل، لكن محولات التوزيع المنصوبة على الأعمدة التي توزع الطاقة الكهربائية إلى المستهلكين لا توجد فيها تلك الوسائل كما هو الحال في محطات الشبكات الجهد العالي، وعليه يجب توفير الحماية لمحولات التوزيع من جهة الجهد العالي والتي تكون في الغالب 11 كيلو فولت أو 33 كيلو فولت وكذلك جهة الجهد المنخفض، ومن تلك الحمايات:
- وضع مخمدات لاندفاعات التيارات العالية: Surge Arrester على ملف الجهد العالي وكذلك على ملف الجهد المنخفض لحماية المحول من تأثيرات التفريغ الكهربائي للبرق التي تضرب خطوط التوزيع.
- تركيب مصهرات محددات التيار: Limiting Fuses وهناك تقنيات متطورة يتم تركيب مصهرات معها حيث تركب على التوالي، ويسمى مصهر حماية مصغر Protective Micro- Fuse حيث تكون ذات سرعة فصل أعلى من المصهرات الرئيسية المسماة مصهرات محددات التيار limiting fuses، ويتم ربط مصهرات الحماية المصغرة بنظام ميكانيكي Mechanical Trigger System والذي يقوم بغلق الدائرة الكهربائية في حالة تحفيز مصهر الحماية المصغر عند حدوث حالة عطل في المحول.
- وضع قاطع دائرة كهربائية: على ملف الجهد المنخفض حيث يفصل في حالة زيادة الحمل.
- ظهرت في الآونة الاخيرة أجهزة حماية لمحولات التوزيع ذات حجم صغير توضع فوق سطح خزان المحول ومنها الجهاز الذي يسمى كاشف الغاز والضغط والحرارة DGPT2 الذي يقوم بحماية المحول من الحالات التالية:
- تفريغ الغازات Discharge of Gases:
في حالة تمزق عوازل المحولة بسبب التحليل الكيميائي تتحرر الغازات، أو عند زيادة التحميل عن معدله تتحرر الغازات فيقوم بعملية التفريغ لتلك الغازات خارج المحول.
-
- ضغط الخزان Tank Pressure:
في حالة حدوث قصر دائرة داخل المحول فإن قوس كهربائي سيتكون والذي يسبب موجة لحظية هائلة تولد ضغطاً عالياً يتجاوز الضغط المصمم وهو بحدود (0.2) بار لمحولات التوزيع، وعندئذ يقوم الجهاز بتفريغ هذا الضغط المتولد.
-
- زيادة الحرارة في المحول Transformer Temperature:
ولها عدة أسباب منها: خلل في داخل المحول كوجود قصر دائرة بين لفات الملف أو قصر لأحد الموصلات مع السطح الداخلي لخزان المحول أو ضعف في نقاط الربط في مغير الجهد أو الموصلات الرئيسية للمصهرات/ النهايات/ التحميل المرتفع للمحول.
فهذه الأسباب تؤدي إلى زيادة الحرارة عن الحدود المسموح بها، مثلاً إذا تجاوزت حرارة الملفات 110 درجة مئوية فإن الجهاز سيعطي إشارة فصل للتغذية الكهربائية عن المحول أو أن حرارة زيت المحول أصبحت أعلى من 90 درجة مئوية، فإن هذا الجهاز أيضاً سيعطي إشارة فصل للتغذية الكهربائية عن المحول.
- زيادة الحرارة في المحول Transformer Temperature:
وعلى العموم فإن هذه الحمايات المذكورة أعلاه لا يُعمل بها في كثير من الدول إلا ما ندر، ففي الولايات المتحدة الأمريكية شاهدت فلماً عن محولات التوزيع لاحظت استخدام Surge Arrester على كل محول.
(1) Reference
Christodoulou, C., Vita, V., & Maris, T.I. (2017). Lightning Protection of Distribution Substations by Using Metal Oxide Gapless Surge Arresters Connected in Parallel.
