يُعد المحول المغمور بالزيت مكونًا أساسيًا في أنظمة الطاقة العالمية، حيث يوفر تحويلًا موثوقًا للجهد لتطبيقات النقل والتوزيع والتطبيقات الصناعية. يؤثر أداؤه بشكل مباشر على استقرار الشبكة وكفاءة الطاقة. ومع ذلك، ومثل جميع المعدات الكهربائية الثقيلة، فإن المحولات المغمورة بالزيت ليست بمنأى عن المشكلات التشغيلية. يمكن أن تؤدي مشكلات مثل ارتفاع درجة الحرارة، وتسرب الزيت، وتدهور العزل، وقصر الدوائر الكهربائية إلى الإضرار بالأداء، وفي الحالات الشديدة، تؤدي إلى أعطال كارثية 

ارتفاع درجة الحرارة وضعف تبديد الحرارة

تُعد درجة حرارة الزيت الزائدة من أكثر المشاكل شيوعًا في المحولات المغمورة بالزيت. تتولد الحرارة من فقدان النحاس في الملفات وفقدان الحديد في القلب. إذا لم يتمكن نظام التبريد من تبديد هذه الحرارة بشكل كافٍ، فستظهر عدة مشاكل:

تسريع شيخوخة العزل

تؤدي درجات حرارة التشغيل العالية في المحولات المغمورة بالزيت إلى تسريع شيخوخة العزل، مما يقلل من القوة العازلة لورق العزل وزيت المحول. يؤدي هذا التدهور إلى تقصير عمر الخدمة ويزيد من احتمالية حدوث أعطال كهربائية إذا لم تتم إدارته بشكل صحيح

تكوين الغاز

قد يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى تحلل الزيت داخل المحول المغمور بالزيت، مما ينتج عنه غازات قابلة للاشتعال. تُعد هذه الغازات مؤشرات مهمة على وجود إجهاد داخلي أو أعطال، مما يشير إلى مخاطر محتملة تتطلب فحصًا وصيانة وقائية في الوقت المناسب

خفض الكفاءة

تؤدي درجات الحرارة المرتفعة في المحولات المغمورة بالزيت إلى زيادة الخسائر الكهربائية، مما يقلل من الكفاءة التشغيلية الإجمالية. يؤثر ضعف تبديد الحرارة على الأداء، مما يؤدي إلى زيادة استهلاك الطاقة واحتمالية عدم استقرار مصدر الطاقة إذا تُرك دون معالجة

تشمل أسباب ضعف تبديد الحرارة زعانف المبرد المسدودة، أو عطل في المراوح أو المضخات، أو الحمل الزائد الذي يتجاوز القدرة المقدرة.

الإجراءات الوقائية:

• الفحص الدوري لأجهزة التبريد (المراوح، والمشعات، ومضخات الزيت).

• أنظمة مراقبة الأحمال وحماية التحميل الزائد.

• استخدام زيت المحولات عالي الجودة ذو الاستقرار الحراري الجيد.

في حالة ارتفاع درجة الحرارة بشكل طارئ، يجب على المشغلين تقليل الحمل على الفور والتبديل إلى أنظمة احتياطية أثناء التحقيق في السبب الجذري.

تسرب الزيت وشيخوخة الختم

يُعد تسرب الزيت عيبًا خطيرًا آخر، وينتج غالبًا عن تقادم الحشيات، أو الاهتزاز الميكانيكي، أو عيوب اللحام. يعمل الزيت كعازل ومبرد في آنٍ واحد، وأي انخفاض في حجمه يُهدد السلامة.

عواقب تسرب الزيت

يمكن أن يؤدي تسرب الزيت في المحولات المغمورة بالزيت إلى انخفاض كبير في مستويات العزل بسبب انخفاض مستوى الزيت، مما يزيد من خطر الأعطال الكهربائية. كما يزيد تسرب الزيت من مخاطر الحرائق ويسبب تلوثًا بيئيًا، مما يشكل مخاطر على سلامة الأفراد والمناطق المحيطة. لذا، يُعد الكشف المبكر أمرًا بالغ الأهمية.

الإجراءات الوقائية

لمنع تسرب الزيت وتآكل مانعات التسرب، يجب استخدام مواد مانعة للتسرب عالية الجودة مقاومة لتقلبات درجات الحرارة والتآكل. يُعد الفحص المنتظم للشفاه والصمامات واللحامات أمرًا ضروريًا للكشف عن العلامات المبكرة للتسرب، ويجب إصلاح أي مكونات معيبة أو استبدالها على الفور لضمان موثوقية المحول

التعامل في حالات الطوارئ:  في حال اكتشاف تسرب زيت، يجب فصل المحول عن الكهرباء وإعادة تزويده بالزيت بعد إصلاح التسرب. يُعدّ التشغيل المستمر في ظل وجود تسرب غير آمن ويجب تجنبه.

تدهور الزيت وانخفاض أداء العزل

جودة زيت المحولات ضرورية للعزل والتبريد. مع مرور الوقت، يؤدي التعرض لدرجات الحرارة العالية والرطوبة والأكسجين إلى تدهور الزيت، مما يؤدي إلى زيادة الحموضة وتكوين الرواسب وانخفاض قوة العزل الكهربائي.

تأثيرات النفط المتدهور

يُخفِّض الزيت المُتحلِّل في المُحوِّل المُغمور بالزيت جهد الانهيار، مما يزيد من احتمالية حدوث أعطال كهربائية. يُمكن أن تُسبِّب رواسب الحمأة انسداد قنوات التبريد، مما يُفاقم الظروف الحرارية، بينما تُسرِّع النواتج الثانوية الحمضية تآكل المكونات المعدنية، مما يُؤثِّر سلبًا على موثوقية المُحوِّل وعمره الافتراضي.

الإجراءات الوقائية

تشمل الإجراءات الوقائية أخذ عينات دورية من الزيت وإجراء فحوصات مخبرية لمراقبة قوة العزل الكهربائي، ومحتوى الماء، والحموضة، وتوتر السطح البيني. وتستطيع أنظمة تنقية الزيت إزالة الرطوبة والغازات المذابة والجسيمات، ويجب استبدال الزيت دوريًا عند وصول التدهور إلى مستويات حرجة للحفاظ على الأداء الأمثل.

من خلال الحفاظ على جودة الزيت، يمكن إطالة عمر خدمة المحول بشكل كبير، ومنع الأعطال المكلفة.

الدوائر القصيرة وفشل اللفات

اللفات هي أساس المحول، ويمكن أن تؤدي أي دائرة قصر أو أعطال في اللفات إلى أضرار جسيمة. تشمل الأسباب ما يلي:

الدوائر القصيرة الخارجية:  يمكن أن تؤدي الأعطال المفاجئة في الشبكة إلى إحداث ضغط ميكانيكي على الملفات.

فشل العزل الداخلي:  قد ينهار العزل القديم تحت الضغط الكهربائي.

الإجهاد الحراري:  يؤدي التحميل الزائد إلى ظهور بقع ساخنة، مما يؤدي إلى تشوه اللف أو ذوبانه.

العواقب:

• تلف دائم يتطلب إعادة لف أو استبدال مكلف.

• احتمال نشوب حريق أو انفجار في المحول في الحالات القصوى

الإجراءات الوقائية:

• تصميم متين مع لفات ذات قوة ميكانيكية عالية.

• مرحلات وقواطع دوائر واقية لعزل الأعطال بسرعة

• اختبارات التشخيص الروتينية، مثل قياس مقاومة اللف ومقاومة العزل.

في حالة وجود خلل في اللف، يجب فصل المحول على الفور واختباره جيدًا قبل إعادة تنشيطه.

التفريغ الجزئي والانهيار الكهربائي

التفريغ الجزئي (PD) هو تفريغ كهربائي موضعي يحدث عندما يتعرض العزل لضغط يتجاوز سعته ولكنه لم ينهار تمامًا بعد. غالبًا ما يسبق التفريغ الجزئي أعطالًا كارثية.

الأسباب:

• فراغات أو فقاعات في العازل.

• حواف حادة في الموصلات الملفوفة

• زيت عازل ملوث أو قديم.

العواقب:

• تآكل تدريجي للعزل يؤدي إلى انهيار كامل.

• تم اكتشاف تكوين غاز في تحليل الغاز المذاب (DGA).

• خطر الفشل المفاجئ والشديد إذا لم يتم التعامل معه.

الإجراءات الوقائية:

• رقابة صارمة على الجودة في تصنيع المحولات لتقليل العيوب

• مراقبة PD عبر الإنترنت للكشف عن مشاكل العزل الناشئة.

• ترشيح وتنقية الزيت بشكل منتظم لإزالة الملوثات.

إن معالجة مرض باركنسون في مرحلة مبكرة يقلل بشكل كبير من احتمالية الانهيار المفاجئ.

التدابير الوقائية والتعامل مع حالات الطوارئ

تتطلب صيانة المحولات المغمورة بالزيت استراتيجيات وقائية وبروتوكولات طوارئ:

الصيانة الوقائية

• فحص الزيت وتنقيته بانتظام.

• الفحص البصري بحثًا عن أي تسريبات أو صدأ أو أصوات غير عادية

• مراقبة درجة الحرارة والحمل.

• الاختبارات الكهربائية المجدولة (مقاومة العزل، نسبة دوران المحول، استجابة التردد الكاسح).

التعامل مع حالات الطوارئ

• عزل المحول فورًا في حالة ارتفاع درجة الحرارة، أو التسرب الشديد، أو حدوث قصر في الدائرة

• تفعيل أنظمة النسخ الاحتياطي لضمان استمرارية التيار الكهربائي.

• إجراءات التبريد السريع، مثل التهوية القسرية أو تقليل الحمل.

• التقييم المهني قبل إعادة تشغيل الوحدة.

من خلال الجمع بين الصيانة الوقائية والاستعداد للطوارئ، يمكن للمشغلين تقليل وقت التوقف وحماية الأصول القيمة.

تقنيات تشخيص الأعطال المتقدمة

لقد أدى استخدام أدوات التشخيص الحديثة إلى تحسين موثوقية المحولات بشكل كبير:

تحليل الغاز المذاب (DGA)  – يحدد غازات التحلل في الزيت، مما يوفر نظرة ثاقبة حول ارتفاع درجة الحرارة، أو القوس الكهربائي، أو التفريغ الجزئي.

التصوير الحراري  – يكتشف النقاط الساخنة في الوقت الفعلي، مما يسمح بالصيانة التنبؤية.

أنظمة المراقبة عبر الإنترنت  – تقوم أجهزة الاستشعار بتتبع المعلمات مثل درجة حرارة الزيت والرطوبة والحمل بشكل مستمر.

تقنيات الانبعاث الصوتي  - التقاط الإشارات من التفريغات الجزئية، مما يتيح تحديد موقع الخطأ بدقة.

دمج الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء  – تتنبأ التحليلات المتقدمة بتطور الأخطاء وتحسن جدولة الصيانة.

تساعد هذه التقنيات شركات المرافق والصناعات على الانتقال من الصيانة التفاعلية إلى الصيانة التنبؤية، مما يقلل من الأعطال غير المتوقعة ويطيل عمر المحولات.