طلب عرض سعر
الأخبار

الوظائف الأساسية لجهاز التنفس وصمام الغاز في المحولات المغمورة بالزيت

الفني يقوم بإجراء فحص صباحي عندما ترى أن لون السيليكا جل في جهاز التنفس الخاص بالمحول قد تغير من الأزرق إلى الوردي الفاتح في الجزء العلوي من العمود، بينما مستوى الزيت في الحافظ قريب من الحد الأدنى. تتحقق لتسجيل كلا الحدثين لكنها تتذكر من دليل الصيانة أن هذه الملاحظات تشير إلى علامتين مبكرتين لمشكلة واحدة: دخول الرطوبة والهواء إلى نظام الزيت المغلق للمحول. حدث نفس الشيء في محول لشركة أخرى عندما فشل الجهاز قبل عشر سنوات عندما واجه نفس المشاكل. بعد الحادث، أشار تقرير تحليل الغاز المذاب إلى وجود علامات على ارتفاع مستويات الهيدروجين التي كانت مرئية لفترة طويلة في حالة جهاز التنفس. تم اكتشاف المشكلة بواسطة جهاز الغاز - في هذه الحالة، يحتوي على جهاز بوشولز.

المقال يوفر التفاصيل حول كيفية عمل أجهزة التنفس وأجهزة الغاز في محول الزيت، وأهميتها، وكيفية تفسير إشاراتها، وما هي تكلفة وحدة جديدة.

جهاز التنفس هو جزء من الحافظ للزيت. إنه جهاز يعتمد على السيليكا جل يقوم بإزالة الرطوبة من الهواء المسحوب من خلال الحافظ للزيت أثناء تنفس المحول. جهاز الغاز هو جهاز حماية آخر يتم تركيبه عادةً بين الحافظ والخزان لاكتشاف تراكم الغاز بسبب عطل في المحول. يتراوح سعر جهاز التنفس عادةً بين $50 و $300 وتكلفة جهاز الغاز عادةً بين $100 و $600. بشكل عام، يجب أن تكون جميع المحولات الكهربائية ذات التصنيف فوق 1 MVA مزودة بأجهزة الغاز (معيار IEC 60076-1). من الإلزامي لجميع أنواع الحافظات استخدام أجهزة التنفس. يجب فحص السيليكا جل في جهاز التنفس بانتظام كل 3 إلى 6 أشهر وتجديده عند تغيير لونه.

الوظائف الأساسية لجهاز التنفس وصمام الغاز في المحولات المغمورة بالزيت


لماذا تحتاج المحولات المغمورة بالزيت إلى كليهما

الزيت المستخدم في المحول المغمور بالزيت يقوم بوظيفتين مزدوجتين: التبريد والعزل. يمكن أن تتعرض كلا الوظيفتين للخطر من قبل العدوين اللذين تحميهما أجهزة الغاز وأجهزة التنفس - الرطوبة والغاز الناتج عن الأعطال الداخلية. يتنفس المحول المملوء بالزيت لأن الزيت يتمدد وينكمش مع درجة الحرارة: مع زيادة الحمل، يسخن الزيت ويتوسع ويدفع الهواء للخارج من خلال جهاز التنفس. عندما يبرد الزيت، يعود الهواء إلى الخزان. بدون جهاز تنفس مزيل للرطوبة، سيجلب الهواء الرطوبة إلى الزيت حيث أن الماء هو أسرع طريقة لفشل العزل. يمكن أن تؤثر بضع مئات من الأجزاء في المليون من الماء في زيت المحول بشكل كبير على قوته العازلة - يمكن أن ينخفض جهد الانهيار من 60+ كيلوفولت إلى أقل من ثلاثين كيلوفولت مع زيادة الرطوبة.

تعمل أجهزة الكشف عن الغاز في المعركة الأخرى. تؤدي الأعطال الداخلية - مثل الدورات القصيرة، وأعطال القلب، والاتصالات الضعيفة - إلى توليد الحرارة وإطلاق الأقواس الكهربائية، مما يؤدي إلى تحلل الزيت إلى غازات. ترتفع الغازات المتكونة إلى أعلى الخزان وتذهب إلى الحافظ من خلال الأنبوب المؤدي إلى جهاز الكشف عن الغاز، مما يسمح لجهاز الكشف عن الغاز بالكشف عن الغاز قبل أن تتمكن وسائل الحماية الأخرى من رؤيته.

جهاز التنفس: الوظيفة والتصميم

جهاز التنفس المجفف هو وحدة أسطوانية يتم تركيبها على مدخل الهواء لحافظ الزيت، عادةً في أعلى خزان الحافظ. يستخدم جهاز التنفس مادة مجففة تكون عادةً هلام السيليكا التي تمر من خلالها جميع الهواء الداخل. يقوم هلام السيليكا بإزالة الرطوبة من الهواء الداخل قبل أن يصل إلى الزيت. يشير تغيير لون هلام السيليكا من الحالة النشطة (غالبًا أزرق) إلى الحالة المرطبة (وردي، أبيض، أو برتقالي حسب الدرجة) إلى كمية السعة المتبقية للمجفف لامتصاص الرطوبة.

تحتوي الوحدة عادةً على ختم زيت أو صمام عدم رجوع لمنع تشبع المجفف بالماء بسبب رذاذ المطر. كما يسمح الجهاز بخروج الغاز ولا يسمح بدخول الرطوبة. يمكن أن تأتي أجهزة التنفس الحديثة مع نافذة مؤشر، خرطوشة قابلة للإزالة مع مجفف للتجديد، وسخان في البيئات الباردة حيث يمكن أن تتكثف الرطوبة داخل الوحدة. يمكن أن يزن جهاز التنفس المجفف العادي بين كيلوغرام واحد وثلاثة كيلوغرامات من هلام السيليكا ويعمل للعديد من المحولات التي تبلغ قدرتها فقط بضع MVA؛ يتطلب النطاق الأكبر حاوية أكبر أو مجموعة من بعض أجهزة التنفس.

جهاز الكشف عن الغاز: الوظيفة والتصميم

جهاز الكشف عن الغاز - المعروف عادةً باسم جهاز بوخولز نسبةً لمخترعه ماكس بوخولز (1921) - يتم وضعه في نظام الأنابيب الذي يربط الخزان الرئيسي بالحافظ، مع ميل طفيف يؤدي إلى ارتفاع الغاز. يتضمن جهازين عائمين وبعض الأنواع تحتوي على حاجز يميز الموجات.

  • تراكم الغاز: تؤدي الأعطال الداخلية الصغيرة إلى تراكم بطيء للغاز. ونتيجة لذلك، يدفع الزيت لأعلى في غرفة الخزان العلوي مما يقلل من مستوى العائم العلوي ويغلق جهة الإنذار. ثم يمكن للفني تفريغ جهاز الكشف عن الغاز وأخذ عينات الغاز للفحص.
  • تدفق الزيت: عندما يحدث عطل كبير، مثل دائرة قصيرة في اللف، يبدأ الزيت في التدفق من الخزان إلى الحافظ بسرعة عالية. يتم تحرير الحاجز مما يجعل العائم السفلي يتحرك لأسفل وبالتالي يغلق الاتصال الذي يؤدي إلى فصل المحول.

بهذه الطريقة، يصبح جهاز بوخولز أول وأهم جهاز حماية فعال حيث يلاحظ ظهور العطل حتى قبل أن يرتفع التيار بما يكفي لفصل المحول.

أنواع أجهزة الكشف عن الغاز وأجهزة التنفس

النوع الوصف نطاق السعر النموذجي
جهاز التنفس القياسي من هلام السيليكا عمود مجفف بوزن 1-3 كغ، ختم زيت، نافذة $50-$300
جهاز تنفس عالي السعة / صناعي عمود بوزن 5-15 كغ لمحولات الطاقة، خيار سخان $300-$1,500
جهاز تنفس مع مؤشر تغيير اللون هلام السيليكا من الأزرق إلى الوردي، خرطوشة قابلة للاستبدال $80-$400
جهاز بوخولز الكلاسيكي (نوع العائم) عائمين، إنذار الغاز + فصل الطفرة، زجاج رؤية $100-$500
جهاز إنذار الغاز الإلكتروني / الذكي حساسات إضافية، إشارة عن بُعد، منفذ جاهز لـ DGA $400-$1,200

في حالة المحول الكهربائي للتوزيع أو الصناعي، فإن جهاز إنذار الغاز من نوع بوشولز وعائم تغيير اللون من السيليكا الجل هما الأدوات المفضلة، ببساطة لأنهما الأكثر موثوقية والأرخص. النسخ الإلكترونية تقدم بيانات عن تشغيل جهاز الإنذار في المواقع البعيدة.

قراءة الإشارات ما تخبرك به كل جهاز

قراءة الإشارات: ماذا يخبرك كل جهاز

الملاحظة المعنى المحتمل إجراء
السيليكا الجل تحولت إلى اللون الوردي / الأبيض مادة التجفيف مستنفدة؛ الرطوبة تدخل الزيت تجديد أو استبدال السيليكا الجل؛ تحقق من محتوى الماء في الزيت
مستوى الزيت منخفض في الحافظ مع الجل الأزرق تسرب زيت أو دخول هواء العثور على التسرب وإصلاحه؛ تعبئة الزيت
إنذار جهاز إنذار الغاز تم تشغيله، الغاز في الزجاج عطل داخلي بطيء؛ تركيبة الغاز تحدد ذلك جمع عينة الغاز لـ DGA؛ لا تعيد الضبط دون تحليل
فصل جهاز إنذار الغاز تم تشغيله عطل كبير؛ تدفق الزيت قفل المحول؛ التحقيق قبل إعادة الطاقة
إنذارات متكررة لجهاز إنذار الغاز، لا تغيير في الحمل عطل داخلي متكرر أو اتصال غير محكم فحص داخلي كامل؛ اختبارات مقاومة اللف ونسبة اللفات

الممارسة الأكثر أهمية فيما يتعلق بصيانة المحولات هي اعتبار إنذار جهاز إنذار الغاز كطلب عينة مختبر، وليس مجرد إعادة ضبط. وجود الهيدروجين (H₂) والأسيتيلين (C₂H₂) يشير إلى حدوث قوس كهربائي، ووجود الإيثيلين (C₂H₄) والإيثان (C₂H₆) يدل على النقاط الساخنة بينما التركيز المنخفض من الهيدروجين يشير إلى تفريغ جزئي. كل حالة تؤدي إلى منطقة مختلفة من المحول.

المواصفات والاختيار

المعامل جهاز التنفس جهاز إنذار الغاز
السعة / التصنيف كتلة مادة التجفيف: 1-15 كجم حسب حجم الزيت حجم الأنبوب: DN50-DN100 مطابق لأنبوب الحافظ
معيار متعلق بـ IEC 60076-1؛ مواصفات الشركة المصنعة IEC 60076-1؛ تم اختبار المرحل وفقًا لمعيار الشركة المصنعة
المواد جسم مجلفن / غير قابل للصدأ، نافذة زجاجية أو بولي كربونات جسم مصبوب مع فتحات رؤية زجاجية، عوامات نحاسية/فولاذية
جهات اتصال إنذار / فصل لا شيء (بصري فقط) أو إنذار اختياري عند ارتفاع الرطوبة جهتان مستقلتان: إنذار الغاز، فصل الطفرة (على سبيل المثال، 250 فولت، 2-3 أمبير تيار متردد)
التركيب قمة الحافظة، مدخل الهواء أنبوب بين الخزان والحافظة، ميل 1-5°

اختر حجم ثقب الأنبوب مع مراعاة المرحل الغاز المستخدم، وتصنيف الجهات الاتصال، سواء كان تيار متردد أو تيار مستمر. بالنسبة لمجففات الهواء، استخدم كمية المجفف وفقًا لسعة الزيت في المحول ومعدل التنفس، مع قاعدة عامة أنه، لمعدات التوزيع، استخدم حوالي 1 كجم من هلام السيليكا لكل 1,000-2,000 لتر من الزيت.

فترات وإجراءات الصيانة

كلا الجهازين غير مكلفين، وسهل الاستخدام، وغالبًا ما يتم تجاهلهما، مما يتسبب في عدم أداء الأجهزة لوظائفها بشكل فعال. الخطة المنطقية هي كما يلي:

  • مجفف الهواء - تحقق من لون هلام السيليكا كل ثلاثة إلى ستة أشهر. استبدل أو جدد الجل عندما يصبح غير فعال. يمكن تجفيف هلام السيليكا الأزرق عن طريق وضعه في فرن مضبوط على 105-120° مئوية والاحتفاظ به هناك لعدة ساعات حتى يعود إلى لونه الأزرق.
  • مرحل الغاز - تحقق مرة واحدة في السنة من أن الجهاز يعمل عن طريق فتح صمام الاختبار الذي يغلق من خلاله جهة الاتصال التنبيه كلما عمل الجهاز.
  • مرحل الغاز - لكل تحليل غاز مذاب في الزيت، قارن محتوى الغاز المتراكم بسجلات الغاز داخل جسم المحول.
  • ختم المجفف - تأكد مرة واحدة في السنة من أن مستويات الزيت وصمامات عدم العودة في مستوى مناسب. يعني الختم الجاف دخول الرطوبة المحتمل عبر منفذ المجفف الخاص به.

قد تكون تكلفة هذا المراقبة البسيطة بضع مئات من الدولارات سنويًا، بينما قد تؤدي تكاليف عدم مراقبتها إلى لفائف متأثرة بالرطوبة أو أعطال داخلية غير مكتشفة تؤدي إلى إعادة لف المحول بالكامل بتكلفة، في المتوسط، 50-80 في المئة من تكلفة محول جديد.

عندما يحصل مرحل الغاز على عينة، يظهر تركيز الغاز ما تسبب في حدوث العطل حيث أن هذا هو ما يتحقق منه المختبر المعني بتحليل الغاز المذاب أولاً.

توقيع الغاز العطل المحدد الخطوة التالية الموصى بها
ارتفاع H₂ + C₂H₂ (أسيتيلين) قوس في اللف أو القلب فحص داخلي؛ اختبارات مقاومة اللف ونسبة اللفات
ارتفاع H₂ فقط (تركيز منخفض) التفريغ الجزئي استمر في مراقبة DGA؛ تحقق من الأجهزة المفكوكة
ارتفاع C₂H₄ + C₂H₆ (إيثيلين/إيثان) نقطة ساخنة حرارية (سخونة مفرطة) تحقق من ملف الحمل، التبريد، مستوى الزيت؛ كرر DGA في 1-3 أشهر
ارتفاع CO + CO₂ شيخوخة الورق/العزل أو سخونة مفرطة تحليل الفوران؛ تقدير عمر العزل المتبقي
هيمنة النيتروجين بدون غازات عطل تنفس طبيعي / لا عطل داخلي استمر في المراقبة الروتينية

أين يتم استخدامها

يمكن العثور على المجففات ومرحلات الغاز في العديد من المحولات المملوءة بالزيت مع الحافظات، عادة من 50 kVA وما فوق. تشمل التكوينات القياسية:

  • محولات التوزيع (50-2,500 kVA): جهاز تنفس قياسي مع جهاز تحكم بالغاز يُوصى بشدة به للأحمال التي تزيد عن 1 MVA.
  • محولات الطاقة (5-100 MVA): جهاز تنفس أكبر، جهاز تحكم بوشهولز مع إنذار وقدرة على الفصل، وهو إلزامي وفقًا لمعيار IEC 60076-1.
  • محولات رفع الجهد ومحولات الشبكة: عادةً ما يتم تركيب عدة أجهزة تنفس وأجهزة تحكم مع إمكانية المراقبة الإلكترونية.
  • المحولات ذات التصميمات المحكمة الإغلاق وخزان التمدد: يمكن أن يتم تمثيل جهاز التنفس فقط بواسطة كيس تمدد؛ ومع ذلك، لا يزال جهاز التحكم بالغاز عاملاً فوق 1MVA.

المحولات المحكمة الإغلاق والمقفلة بالهواء (باستخدام النيتروجين) تبسط وظيفة جهاز التنفس؛ ومع ذلك، سيظل الخزان مع جهاز التنفس سائدًا لسنوات عديدة، خاصة في الأماكن ذات الأحمال المتغيرة ومعدلات الرطوبة العالية.

مقارنة العلامات التجارية والأسعار

العلامة التجارية الأصل المنتجات نطاق السعر التقريبي
السيد رينهوزن ألمانيا أجهزة التحكم بالغاز الفاخرة والإكسسوارات $300-$1,500
ABB سويسرا/السويد أجهزة التحكم وأجهزة التنفس كإكسسوارات للمحول $150-$1,000
شنايدر إلكتريك فرنسا إكسسوارات الحماية من فئة التوزيع $80-$500
كوميم (إيطاليا) / لوكاتو إيطاليا / الصين صناع إكسسوارات أجهزة التحكم بالغاز والخزان المتخصصين $100-$600
الموردون العامون للإكسسوارات متنوع أجهزة تنفس هلام السيليكا، بجميع الأحجام $50-$1,200
شركة جيانغسو سوبين للطاقة الكهربائية الصين أجهزة التنفس، مرحلات بوخولز، تجميعات خزانات كاملة مع الملحقات $60-$700

في قطاع الملحقات، تحدد الشركات المصنعة مثل MR Reinhausen و Comem معايير جودة مرحلات الغاز، بينما تواجه الشركات المصنعة من أوروبا شعبية كبيرة بين المشترين لحلول المحولات الكهربائية. يتم توفير المحول الكامل - الخزان، الحافظ، جهاز التنفس، ومرحلة بوخولز التي تم اختبارها كتركيب واحد - من قبل شركات مثل Jiangsu Subian Electric Power، التي تقوم بكل العمل في موقع الشركة المصنعة وتقدم أسعار منخفضة تقل بحوالي 40-60% عن تلك الخاصة بالشركات المصنعة الغربية. يكمن الاختلاف في أن جودة مرحلات الغاز وجهاز التنفس ليست المنطقة التي توفر فيها أموالك عند شراء المحول، بل هي المنطقة التي تحدد ما إذا كان المصنع الجيد يعامل الملحقات كجزء من تصميم المحول أم لا.

كيفية الاختيار والتركيب

كيفية الاختيار والتركيب

  • قم بتوصيل مرحل الغاز بالأنبوب. اختر قطر توصيل الحافظ (البور الاسمي DN50-DN80) وتصنيف المحول لضمان أن تصنيفات الاتصال لدائرة الرحلة مناسبة.
  • يجب اختيار جهاز التنفس وفقًا لحجم الزيت في المحول. كلما زاد حجم الزيت، زادت معدل التنفس وكمية المجفف؛ تأكد من أنك قد قمت بتركيب سخان إذا كنت تعمل في ظروف جليدية أو رطبة.
  • تأكد من أن المرحل موضوع بشكل صحيح. يُوصى بزاوية ميل تتراوح بين 1-5° نحو المرحل لضمان تجمع الغاز في المرحل - تأكد من أن السهم على المرحل يشير إلى الحافظ.
  • قم بتوصيل دوائر الإنذار والرحلة بشكل منفصل. يجب توصيل إنذار الغاز بـ SCADA؛ على العكس، يجب توصيل رحلة الزيادة بدائرة قاطع المحول.
  • ضع جهاز التنفس في أعلى نقطة من الأنبوب. يجب أن يكون مدخل الهواء فوق مستوى الزيت الأقصى في الحافظ حتى لا يغمر الزيت المجفف.
  • حدد الأجهزة في العقد. أشر إلى نوع المرحل وسعة جهاز التنفس في طلب الشراء، وتأكد من حصولك على تقارير اختبارها في شهادة التسليم.

الأسئلة المتكررة

كم يكلف جهاز التنفس ومرحلة الغاز؟

يتراوح سعر جهاز التنفس القياسي من هلام السيليكا الذي يتراوح وزنه بين 1 كجم و 3 كجم من 50 إلى 300 دولار؛ بينما يتراوح سعر جهاز التنفس لمحولات الطاقة الكبيرة بين $300 إلى $1,500 أو أكثر. يكلف مرحل الغاز التقليدي بين $100 و $500، بينما يكلف المرحل الإلكتروني مع المراقبة عن بُعد بين $400 إلى $1,200. كلا الملحقين لا يتجاوزان ثلاثة في المئة من سعر المحول الكامل.

كم مرة يجب أن أتحقق أو أغير هلام السيليكا في جهاز التنفس؟

قم بإجراء فحوصات بصرية على اللون على الأقل كل ثلاثة إلى ستة أشهر، بشكل متكرر أكثر في البيئات الرطبة. إذا أصبح الجل الأزرق ورديًا أو أبيض، فإنه قد استُهلك بالكامل. قم بتجديده عن طريق تسخينه إلى ما بين 105 °C و120 °C حتى يصبح لونه أزرق مرة أخرى أو استبدله بالكامل. إذا لم يتم استبدال جهاز التنفس المشبع، ستدخل الرطوبة إلى الزيت مما يؤدي إلى فشل نظام العزل.

ماذا يكشف جهاز الغاز فعليًا؟

يمكن لهذا الجهاز تحديد نوعين من الأعطال. الأول هو تراكم الغاز الناتج عن عطل داخلي بطيء حيث يجبر الغاز الزيت على إزاحة العوامة مما يسبب تلامس إنذار. الثاني هو اندفاع مفاجئ للزيت ناتج عن عطل شديد يحرك حاجزًا يفتح قاطع الدائرة الخاص بالمحول على الفور. يمكن تحليل الغاز المتجمع لتحديد تركيبه (الهيدروجين، الأسيتيلين، الإيثيلين) مما يُعلم ما إذا كان العطل ناتجًا عن قوس كهربائي، أو نقاط ساخنة، أو تفريغ جزئي.

لماذا يستمر إنذار جهاز الغاز في العمل دون تغيير في الحمل؟

عادةً ما يشير تكرار إنذار الغاز مع الحمل الطبيعي إلى وجود عطل داخلي، وعادةً ما يكون اتصالًا غير محكم، أو لفة قصيرة، أو ارتفاع في درجة حرارة القلب. تجنب إعادة ضبط الإنذار دون أخذ عينات الغاز أولاً وإجراء تحليل الغاز في الزيت. إذا كان إنذار الغاز يُشغل كثيرًا، فهذا يدل على أن المحول يحتاج إلى إجراء اختبارات داخلية (مقاومة العزل، نسبة اللفات، واختبارات مقاومة اللف).

هل يمكن أن يعمل المحول بدون جهاز الغاز؟

البيان صحيح من الناحية الفنية. ومع ذلك، فإن استخدام جهاز بوخولز على المحولات ذات تصنيف الطاقة أكثر من حوالي 1 MVA هو ممارسة سيئة وغير متوافقة، وفقًا لـ IEC 60076-1. جهاز بوخولز هو القطعة الوحيدة من المعدات التي تكشف عن الأعطال الداخلية المتطورة قبل حدوث قصر دائرة بين الطورين. بدونها، قد تكون العلامة الأولى على العطل هي الرحلة الكارثية أو الحريق. تكلفة جهاز الإنذار تتراوح بين $100 و$600، ويعتبر هذا الجهاز واحدًا من أرخص أشكال الحماية في المحطات الفرعية.

المراجع

الخاتمة

أول العناصر التي تظهر في قائمة المكونات منخفضة التكلفة والمعلوماتية التي تكاد تُنسى ولكنها لا تزال ضرورية جدًا في المحول المملوء بالزيت هي جهاز الغاز وجهاز التنفس. الأول ينبهك بشأن أي مشاكل محتملة داخل المحول ويشير إلى متى يحدث شيء خاطئ.

  • تحقق من لون هلام السيليكا كل 3 إلى 6 أشهر وعند عدم عمله، قم بتجديده أو استبداله.
  • لا تعالج أي إنذار من جهاز إنذار الغاز كزر حذف؛ اعتبره طلبًا لعينة DGA.
  • قم بفحص جهاز إنذار الغاز للتأكد من عمله كل عام وتأكد من أن دائرة الفصل تعمل بشكل صحيح.
  • في عقد المحول، قم بتضمين هذين العنصرين واطلب سجلات اختباراتهم.