لماذا تكون مقاومة العازلية لمحولات القدرة الكهربائية عالية وهي مفرغة من الزيت ؟

كما يعلم الجميع أن آلية العزل لمحولات القدرة الكهربائية _المحولات في شبكة التوزيع والنقل بسعاتها المختلفة_فإن آلية العزل تتكون من ثلاثة عناصر هي:

1. الزيت.
2. العوازل الصلبة والعوازل الورقية لملفات المحولة.
3. مسافة العزل بين الملفات وموصلاتها وبين السطح الداخلي لخزان المحول والذي يُمثل نقطة الأرضي، لكون خزان المحول مؤرض ويجب تأريضه.

وإذا اختل أي من العناصر أعلاه فإن مقاومة العازلية للمحول هي الأخرى ستختل ويحدث فيها انهيار لمقاومة العازلية وبالتالي فشل عمل المحول، ولإجراء فحص نموذجي لأي محول علينا اتباع الخطوات التالية:

1. فصل التغذية الكهربائية عن المحولات.
2. فصل النهايات المربوطة في ملفي المحول _ ملف الجهد العالي والمنخفض _ وكذلك الملف الثالث إذا كان موجوداً  .TERTIARY WINDING
3. تأريض ملفي المحول العالي والمنخفض للتخلص من الشحنات الكهربائية المستقرة في ملفات المحول، حيث أن وجودها يؤثر في دقة قراءة قياس مقاومة العازلية.
4. وضع موصل قصر Short على أطوار الملف العالي والمنخفض.
5. إجراء الفحص وفق السياقات التالية:

السياق الأول	الجهد العالي HV	الجهد المنخفض والأرضي LVE
السياق الثاني	الجهد المنخفض LV	الجهد العالي والأرضي HVE
السياق الثالث	الجهد العالي HV	الجهد المنخفض LV

6. وعلى ضوء القراءات يمكننا أن نقرر مدى جودة العازلية، وهذا ما تطرقنا إليه كثيراً في مقالات سابقة، وفي السياقات بالجدول وضحنا آلية فحص محول توزيع صغير (11kV/400V) او (33kV/400V)، فإذا كانت نتيجة الفحص بالنسبة لملف الجهد العالي (33kv او 11kV) هي أكبر من 500 ميجا أوم عند درجة حرارة 20 درجة مئوية فهذه القراءة تعتبر مقبولة وجيدة، وبالنسبة لملف الجهد المنخفض (400V) إذا كانت أكبر من 100 ميجا أوم فتعتبر أيضاً جيدة.

الأخطاء الشائعة التي يرتكبها البعض في فحص مقاومة العازلية:

1. عدم وضع قصر على أطوار الملف الواحد وإنما يكتفي بوضع قطب جهاز فحص العازلية الموجب على أحد أطوار الملف الواحد وهذا إجراء غير صحيح، لأن تسليط الجهد بهذا الشكل لا يؤدي إلى تساوي الجهد على أجزاء الملف الواحد لأطواره الثلاثة وسيحدث هبوط بالجهد في نهاية الطور الثالث، لكن عندما نضع قصر فإن ذلك سيجمع بداية الطور الأول مع نهاية الطور الثالث للملف الواحد وتصبح لدينا نقطة واحدة وعندئذ فإن الجهد المسلط سيكون متساوي القيمة على كل أجزاء الملف الواحد ولأطواره الثلاث.
2. البعض لا يستخدم التأريض في إجراء الفحص فعندما نُسلط على ملف الجهد العالي مثلاً يجب أن نؤرض ملف الجهد المنخفض وبالعكس عندما نسلط على ملف الجهد المنخفض نُؤرض على ملف الجهد العالي، أما في حالة فحص مقاومة العازلية بين الملفين العالي والمنخفض فلا نستخدم الأرضي.
3. ومن الأخطاء الشائعة الأخرى والمهمة هو إجراء فحص مقاومة العازلية للمحول وهو خارج الخزان _ أي فحص الجزء الفعال _ قلب حديدي والملفات بدون زيت، فإن هذه الحالة غير صحيحة ولا تدل على أي قيمة للعازلية فهي مخالفة لشروط الفحص النموذجي أعلاه وستظهر قيم لمقاومة العازلية كبيرة وهائلة؛ لأن الدائرة المكافئة لآلية فحص مقاومة العازلية هي عبارة عن مقاومة تمثل الزيت ومتسعة تمثل المتسعات بين العوازل الورقية حيث تعمل فيما بينها متسعات مربوطتان على التوازي، ولو تم إفراغ نصف الزيت من المحول فإن ذلك سيؤدي إلى تكوين متسعتين أحدهما تمثل الزيت ضعف السعة وستكون قيمة الجهد على هذه المتسعة تساوي (3\1) من الجهد المسلط ولو استمرينا في خفض مستوى الزيت ستكون متسعة الزيت أكبر أربع مرات وقيمة الجهد عليها ستكون (7\1 )من قيمة الجهد المسلط، (ملاحظة مهمة إن ثابت عزل الهواء = 1، وثابت عزل الزيت = 2، ولأنه ذو ثابت عزل أكبر من الهواء فهذا الذي يحصل من تقليل لقيمة الجهد المسلطة وتنظيم لشدة المجال الكهربائي وبدون قوى شد عالية على العازل بخلاف الحال عندما يكون الهواء الوسط العازل حيث يكون المجال الكهربائي غير منتظم وعشوائي، مما يؤدي إلى تشويه مجال قوة العزل للمحول مما يعطينا قراءات غير صحيحة لمقاومة عازلية المحول)، ولو تم إفراغ الزيت بالكامل من المحولة فإن الجهد المسلط سيكون كامل بدون أي مقاومة أو إعاقة في تقليلها، وكما تعلمون فإن قانون حساب المقاومة هو:

R= V/I

حيث I هو تيار التسريب Leakage Current وهو تيار قليل جداً بضعة مايكرو امبير، ولو تم إجراء القسمة لجهد جهاز فحص العازلية ولتكن 5000 فولت لكانت النتيجة تقريباً بالجيجا أوم.

آلية العزل في المحولات

يمكن تمثيل دائرة العزل لمحول القدرة الكهربائية، كما في الشكل التالي:

حيث: R تمثل الزيت، و C تمثل المتسعات التي تتكون فيما بين العوازل الصلبة والعوازل الورقية لملفات المحول، ويمكن تمثيل المتسعة كالتالي:

الشكل التالي يمثل محول مملُوء بالزيت إلى النصف حيث سيكون الجهد (1/3) الجهد المسلط:

ولو تم تقليل كمية الزيت إلى أقل من النصف، فإن قيمة المتسعات ستكون كما في الشكل التالي:

هنا بالشكل أعلاه سيكون الجهد (1/7) من قيمة الجهد الكلي المسلط.

-وعند إزالة الزيت من المحول بصورة كاملة، فإن الجهد المسلط من جهاز فحص العازلية سيكون كامل بدون أي إعاقة في تقليلها.

 

وأرجو من الزملاء المهندسين أو الفنيين أن يتبعوا السياق الصحيح في إجراء فحوصات مقاومة العازلية للمحولات وأود تذكيركم بأن 60% من أعطال محولات القدرة هي سببها ضعف العازلية وتمنياتي للجميع بالتوفيق في فحوصاتهم للمحولات.