تحلل هذه الورقة حالة نموذجية عطل قصر الدائرة في مخرج جانب المستخدم بجهد 35 كيلوفولت للمحول الرئيسي بجهد 110 كيلوفولت حدث في المحطة الفرعية. ونقوم في هذا المقال بوصف ظاهرة العطل، وتحديد السبب الجذري، وتلخيص الإجراءات التصحيحية الفعالة لصيانة تشغيل محولات الطاقة.

أولاً: المعلومات الأساسية عن الأعطال

1. موقع المحطة الفرعية: محطة فرعية مستقلة بجهد 110 كيلوفولت
2. المعدات المعيبة: المحول الرئيسي #2، الطراز SFSZ8‑40000/110
3. سبب العطل: حدوث ماس كهربائي في مأخذ التيار على جانب المستخدم للخط المخصص بجهد 35 كيلوفولت؛ وتقع نقطة العطل على بعد 1.1 كيلومتر فقط من المحطة الفرعية
4. عملية الحماية: تم تشغيل المرحل التفاضلي للمحول الرئيسي #2، كما تم تشغيل نظام الحماية من الغازات الكثيفة؛ وانقطع قاطع الدائرة رقم 59 للخط الصادر بجهد 35 كيلوفولت بفعل نظام الحماية الفوري من التيار الزائد؛ وانقطعت المفاتيح الثلاثية للمحول الرئيسي، وأصبحت الوحدة خارج الخدمة
5. تاريخ المعدات: وقعت في عام معين حادثة فقدان جهد في المحطة بأكملها، ناجمة عن انقطاع تيار قصير أدى إلى انطلاق غير مبرر لخط 35 كيلوفولت. ولم تظهر بيانات الاختبارات التقليدية أي شذوذ بعد ذلك، ولم يتم إجراء أي اختبار متعمق لتشوه اللفات.

ثانياً: عملية الفشل الكامل

في الساعة 22:37 من يوم 19 أغسطس، وقع عطل في المعدات في الطرف الخاص بالمستخدم للخط المخصص بجهد 35 كيلوفولت في هذه المحطة الفرعية، مما أدى إلى حدوث قصر دارة في مخرج بين الأطوار. وأثر تيار العطل على المحول الرئيسي #2. وعملت حماية الغاز الكثيف والحماية التفاضلية للمحول الرئيسي #2 داخل المحطة في وقت واحد، وانقطع قاطع الدائرة 59 على الجانب 35 كيلو فولت بواسطة الحماية الفورية من التيار الزائد. تم الكشف عن غاز قابل للاشتعال ذي رائحة غريبة داخل مرحل الغاز. تم عزل المحول الرئيسي على الفور وإيقاف تشغيله. بعد العطل، تم إجراء اختبارات إيقاف التشغيل التقليدية. أظهرت مجموعات متعددة من البيانات وجود حالات شاذة، مما أدى إلى تحديد عيوب خطيرة في اللفات الداخلية. تم اتخاذ الترتيبات اللازمة لإعادة المحول إلى المصنع لفحصه بعد تفكيكه.

ثالثًا: نتائج اختبار الفشل وفحص التفكيك

1. الاختبارات الكهربائية عند إيقاف التشغيل

1. المقاومة المستمرة: بلغ الفرق بين الأطوار في الجانب 35 كيلوفولت للطور B 1.25%، مع وجود تباين واضح مقارنةً ببيانات الاختبارات التمهيدية السابقة.
2. اختبار تشوه الملفات: أظهر منحنى الاستجابة الترددية للمرحلة ب (35 كيلوفولت) انحرافًا كبيرًا مقارنةً بالبيانات التاريخية والمرحلتين أ و ج؛ وتم التأكد من حدوث تشوه في الملفات.
3. اختبار الجهد المقاوم المستحث: تجاوز فقدان الطور «ب» القيمة القياسية بشكل كبير، مما يشير إلى وجود عيوب داخلية خطيرة.
4. تحليل كروماتوغرافي للزيت: تجاوزت قيم الأسيتيلين وإجمالي الهيدروكربونات الحدود المسموح بها بشكل كبير. وأشار التشخيص باستخدام طريقة النسب الثلاثة إلى وجود عطل في التفريغ عالي الطاقة.

2. نتائج فحص التفكيك

1. ملف الجهد المنخفض: لا يوجد تشوه واضح في المظهر؛ وجود تفحّم طفيف في العزل في الموضع المطابق لموقع عطل الجهد المتوسط.
2. الطور «أ» من الجهد المتوسط: 7 خدوش وتشوهات بدرجات متفاوتة، بعمق أقصى يبلغ 42 مم.
3. المرحلة ب من الجهد المتوسط: تشوه شديد على مساحة واسعة؛ احتراق بسبب قصر الدائرة في الموصلات المُبدَّلة عند الكتلة 47-50؛ لوحظت آثار تفريغ كهربائي على الألواح المحيطة بالجهد المتوسط-المنخفض.
4. المرحلة C للجهد المتوسط: تشوه طفيف مقعر-محدب.
5. هيكل الجهاز بشكل عام: الفواصل غير متوازنة ومفكوكة؛ وهيكل تثبيت اللف مفكوك.

رابعاً: أسباب الفشل

1. التحفيز المباشر: قصر دارة في مأخذ تيار قريب المدى على جانب المستخدم بجهد 35 كيلو فولت، بسعة قصر دارة تبلغ 261 ميجا فولت أمبير. وقد أثرت القوة الكهروديناميكية الهائلة المتولدة على اللفات.
2. عيب تصميمي متأصل: يتشارك الملف المنظم للجهد المتوسط والملف الرئيسي نفس ساق القلب الحديدي، مما يؤدي إلى عدم توازن في عدد الأمبير-الدورات. ويؤدي الفرق الكبير في القوى بين طبقات الملفات المختلفة في حالة الدائرة القصيرة إلى ارتفاع خطر حدوث تشوه.
3. عيب في عملية التصنيع: لفّ ملفات غير محكم؛ عدم استخدام موصلات ذاتية الالتصاق عالية القوة. أداء الاستقرار الديناميكي العام للملفات في حالة الدائرة القصيرة منخفض نسبيًا. وعلى الرغم من أن المعلمات النظرية لسعة الدائرة القصيرة تفي بالمتطلبات عند التسليم من المصنع، فإن هامش الاستقرار الديناميكي الفعلي غير كافٍ، وتتلف المعدات بعد تعرضها لدائرة قصيرة قريبة المدى.
4. قصور في التشغيل والصيانة: لم تُجرَ سوى الاختبارات التقليدية بعد التعرض لصدمات قصر الدائرة السابقة، دون إجراء فحوصات خاصة للكشف عن تشوهات الملفات. ولم يتم الكشف مسبقًا عن المخاطر الخفية المتمثلة في تشوهات الملفات الخفية وتراخي الفواصل. وأدى تراكم الصدمات المتعددة إلى تفاقم تدهور حالة المعدات.

خامساً: المشكلات الحالية

1. في مرحلة تقديم العطاءات الخاصة بالمعدات وفي مرحلة الإشراف على التصنيع، لم يتم إجراء الفحص الأساسي لتوازن لفات الأمبير-دورة ومؤشرات الاستقرار الديناميكي في حالات الدائرة القصيرة. وتحتوي المحولات من الطراز القديم على عيوب متأصلة متعددة.
2. سوء تطبيق معايير الاختبار بعد حدوث أعطال كادت أن تؤدي إلى حدوث قصر كهربائي؛ والافتقار إلى إجراءات تشخيص متعمقة تشمل تشوه الملفات والكروماتوغرافيا الزيتية.
3. عدم كفاية الإشراف على المعدات الموجودة لدى المستخدمين في الخطوط المخصصة. وغالبًا ما تؤدي صيانة معدات المستخدمين غير الملائمة إلى حدوث دوائر قصيرة في مخرجات المحطات الفرعية.
4. لا توجد آلية منتظمة للتحقيق في المخاطر الخفية الخاصة بالمحولات الرئيسية القديمة. ولا تكفي الاختبارات التمهيدية السنوية وحدها للكشف عن الأضرار الميكانيكية الكامنة في لفات المحولات.

السادس: التصحيح والتدابير الوقائية

1. التحكم في اختيار أنواع المعدات الجديدة: إعطاء الأولوية للمنتجات المزودة بملفات تنظيم مستقلة وموصلات متبادلة شبه صلبة ذاتية الالتصاق. توضيح المتطلبات الخاصة بقوة تثبيت اللفات وكثافة الفواصل في الاتفاقيات الفنية. مطالبة الشركات المصنعة بتقديم تقارير فحص مقاومة الدائرة القصيرة؛ وإجراء اختبارات عينات للدائرة القصيرة المفاجئة عند الضرورة.
2. إدارة المحولات القديمة قيد الخدمة: إجراء فحص عام خاص للمحولات من نفس النوع التي صُنعت في التسعينيات. استبدال اللفات عالية القوة، ومسامير الضغط الزنبركية، والفواصل عالية الكثافة، إلى جانب إجراء إصلاح شامل. تركيب مفاعلات محددة للتيار بجهد 35 كيلوفولت في المحطات الفرعية ذات السعة الكبيرة لمقاومة الدائرة القصيرة.
3. إدارة الاختبارات بعد حدوث العطل: بعد تعرض المحولات لتأثيرات الدائرة القصيرة، يجب إجراء مجموعة كاملة من الاختبارات الإلزامية، بما في ذلك التحليل الكروماتوغرافي للزيت، واختبار استجابة التردد لتشوه اللفات، واختبار المقاومة للتيار المستمر. ويجب إجراء فحص باستخدام غطاء زجاجي معلق أو تفكيك الجهاز وإعادته إلى المصنع على الفور في حالة ظهور بيانات غير طبيعية.
4. التحكم في المعدات من جانب المستخدم: إجراء فحص شامل لجميع المعدات الموجودة من جانب المستخدم على الخط المخصص بجهد 35 كيلوفولت. إلزام المستخدمين بإجراء عمليات التحقق من الحماية والاختبارات الوقائية سنويًّا، وتحسين أجهزة إزالة الأعطال السريعة للحد من احتمالية حدوث قصر في الدائرة في المنافذ.
5. تحسين التشغيل والصيانة: زيادة وتيرة أخذ عينات تحليل الكروماتوغرافيا الزيتية؛ وأخذ عينات كل ثلاثة أشهر من المحطات الفرعية التي تخدم المستخدمين ذوي الاستهلاك العالي للطاقة. وتقصير دورة الاختبار المسبق للمحولات التي تعرضت لتأثيرات دوائر قصيرة في الماضي، وذلك من أجل القضاء في الوقت المناسب على المخاطر الخفية الناجمة عن ارتخاء اللفات.