داخل محول الطاقة: كل مكون تحتاج إلى معرفته

عندما تعمل مع محولات الطاقة طويلة بما فيه الكفاية، ستدرك أنها ليست مجرد صندوق ثقيل واحد موضوع على وسادة خرسانية. إنها عبارة عن نظام تم تجميعه بعناية يتكون من عشرات الأجزاء الفردية، ولكل منها وظيفة محددة. إذا كنت قد تساءلت يومًا عما يوجد بالفعل داخل هذا الخزان الفولاذي المملوء بالزيت أو كيف تبقى وحدة من النوع الجاف بدون أي سائل، فإليك جولة واقعية.

سأركز أولاً على النوع المغمور بالزيت (النوع الأكثر شيوعًا الذي تراه في المحطات الفرعية أو على أعمدة الكهرباء)، ثم سأتناول بسرعة كيفية اختلاف المحولات من النوع الجاف.

القلب المطلق – الأجزاء المغناطيسية والكهربائية

بغض النظر عن الحجم، كل محول يبدأ بنفس الشيئين: القلب والملفات. تم بناء القلب من صفائح رقيقة من فولاذ السيليكون مكدسة معًا. وظيفتها الوحيدة هي حمل التدفق المغناطيسي. فكر في الأمر باعتباره الهيكل العظمي الذي يجعل نقل الطاقة ممكنًا.

حول هذا القلب، ستجد اللفات - عادةً ملفات النحاس أو الألومنيوم. مجموعة واحدة للجهد العالي، وأخرى للجهد المنخفض. هذه هي 'الأسلاك' الفعلية التي يتدفق فيها التيار. بين القلب واللفات، وأيضاً بين طبقات اللف المختلفة، توجد قطع عازلة (لوح ضغط، ورق، أو مواد صناعية). وبدونها، ستقفز الكهرباء إلى حيث لا ينبغي لها.

أخيرًا، تقوم الخيوط الداخلية بتوصيل أقسام مختلفة من اللفات وتنقل المسار الكهربائي إلى البطانات (وهو ما سنتحدث عنه لاحقًا). يتم توجيه هذه الخيوط وعزلها بعناية، لأن كل شيء داخل الخزان معبأ بإحكام.

عزل الزيت ونظام التبريد

في محول مملوء بالزيت ، يتم غمر مجموعة اللب والملف بالكامل في زيت المحولات. هذا الزيت ليس وقوداً؛ إنه زيت معدني مكرر للغاية يقوم بثلاثة أشياء: يعزل ويبرد ويساعد على إطفاء أي انحناء داخلي. يمكنك تسميتها شريان الحياة للوحدة.

يجمع الخزان نفسه كل شيء معًا - الزيت، واللب، واللفات، والأسلاك. لكن الخزان الفولاذي العادي لا يتخلص من الحرارة بسرعة كافية. ولهذا السبب ترى تلك الألواح المضلعة أو المشعات المثبتة بمسامير من الخارج. تستخدم بعض الوحدات الأكبر حجمًا مبردات الهواء القسري أو مبردات الزيت القسري، لكن الفكرة هي نفسها: التخلص من الحرارة الناتجة عن اللفات والقلب.

مع تسخين الزيت، فإنه يتوسع. للتعامل مع هذا التمدد دون انفجار الخزان، يوجد خزان (يطلق عليه الكثير من الناس خزان حفظ الزيت أو ببساطة 'وسادة الزيت') مثبت فوق الخزان الرئيسي. إنه يتنفس ويخرج مع تغير حجم الزيت، مما يحافظ على الخزان الرئيسي ممتلئًا في جميع الأوقات.

السلامة والحماية

يمكن للمحولات أن تعيش لعقود من الزمن، لكنها تحتاج إلى حراس. وأشهرها هو مرحل Buchholz (مرحل الغاز). يقع في الأنبوب بين الخزان الرئيسي والحافظ. إذا أدى خطأ بسيط إلى ظهور فقاعات غازية، فإن المرحل يحبسها ويرسل إنذارًا. إذا أدى خطأ كبير إلى حدوث زيادة مفاجئة في الزيت، فسيقوم المرحل بفصل الكسارة على الفور.

الهواء الخارجي الذي يدخل إلى الحفظ يحمل الرطوبة والغبار. وهنا يأتي دور جهاز تنفس هلام السيليكا - علبة شفافة مملوءة بهلام أزرق أو برتقالي يمتص الرطوبة من الهواء الوارد. عندما يتحول الجل إلى اللون الوردي أو الأبيض، فاعلم أنه مشبع.

بالنسبة لأحداث الضغط الزائد (على سبيل المثال، ماس كهربائى يبخر الزيت)، ينفتح صمام تخفيف الضغط لجزء من الثانية، ثم يُعاد إغلاقه. بدونها، يمكن للخزان أن ينفتح حرفيًا.

ستجد أيضًا مقياس حرارة (غالبًا ما يكون مزودًا بقرص وأنبوب شعري) يقيس درجة حرارة الزيت العليا، وأحيانًا أجهزة محاكاة لدرجة الحرارة. يعتمد المشغلون على هذه القراءات لتحديد ما إذا كان المحول محملاً بشكل زائد أو لديه مشكلة في التبريد.

تتضمن بعض المحولات الأكبر حجمًا جهازًا لتنقية الزيت - وهو خزان صغير مملوء بمادة ماصة تعمل بشكل مستمر على تصفية الماء والحمأة من الزيت. إنها ليست براقة، ولكنها تطيل عمر العزل لسنوات.

حيث تدخل الكهرباء وتخرج – البطانات وأكثر من ذلك

يجب أن تمر الخيوط الداخلية عبر جدار الخزان للوصول إلى العالم الخارجي. هذا ما تفعله البطانات الخزفية أو المركبة. إنها تبدو مثل أكواب أو أعمدة عازلة كبيرة. داخل كل جلبة، يمتد موصل إلى الملف، بينما يحافظ الجسم الخزفي على الجهد العالي بعيدًا عن الخزان المؤرض.

أعلى الخزان، تعد لوحة الاسم هي المصدر الوحيد الموثوق به للحقيقة - فهي تخبرك بتصنيف MVA والجهد الكهربي ومجموعة الاتصال (مثل Dyn11 أو Yyn0) والمقاومة والرقم التسلسلي. لا تثق أبدًا في العلامات المرسومة منذ عشر سنوات.

لأغراض الصيانة، يحتوي كل خزان مملوء بالزيت على صمام واحد على الأقل لتصريف الزيت في الأسفل. وسترى دائمًا عروة تأريض واضحة المعالم ملحومة بالخزان - حيث تقوم بتوصيل شبكة التأريض للمحطة لحماية الأشخاص من التيارات الخاطئة.

مغير الصنبور – ضبط الجهد الكهربائي

تشتمل معظم محولات الطاقة على مبدل الصنبور. إنها آلية تبديل متصلة بملف الجهد العالي الذي يضيف أو يزيل بضع دورات. يؤدي هذا إلى ضبط جهد الخرج قليلاً عندما ينجرف جهد الشبكة الواردة. لا يمكن تشغيل مبدلات الحنفية غير النشطة (DETC) إلا عند فصل المحول تمامًا عن الطاقة. تعمل مبدلات التحميل (OLTC) أثناء تشغيل المحول، ولكنها أكثر تعقيدًا، مع حجرة زيت منفصلة ومحرك.

ملاحظة سريعة على المحولات الجافة

إذا كان المحول داخليًا (مثل داخل مبنى أو برج توربينات الرياح)، فغالبًا ما تجد وحدات من النوع الجاف. لا يوجد زيت على الإطلاق. يتم صب اللب واللفات في راتنجات الإيبوكسي أو لفها بطبقات متعددة من العزل ثم تركها معرضة للهواء. ويتم التبريد بشكل طبيعي أو باستخدام مراوح مدمجة.

نظرًا لعدم وجود الزيت، تختفي جميع الأجزاء المرتبطة بالزيت: لا يوجد جهاز حفظ، ولا مرحل Buchholz، ولا جهاز تنفس هلام السيليكا، ولا صمام تصريف الزيت، ولا جهاز تنقية الزيت. لكن القلب الكهربائي - القلب الحديدي، واللفات، والعزل الداخلي، والأسلاك، والبطانات، ولوحة الاسم، وعروة التأريض - يظل كما هو تمامًا. ومغير الصنبور، إن وجد، هو تصميم من النوع الجاف أيضًا.

لذلك عندما يسأل شخص ما 'ماذا يوجد داخل محول الطاقة؟'، الإجابة الصادقة هي: يعتمد الأمر على ما إذا كان من النوع المغمور بالزيت أو من النوع الجاف. ولكن بالنسبة لعمال الشبكة المليئة بالنفط، فإن القائمة طويلة - وكل قطعة، من أصغر الحشية إلى القلب الرئيسي، تخدم غرضًا ما. وبعد عقدين من العمل في هذا المجال، تعلمت أن تخطي أي واحد منهم يسبب المتاعب.