تيار الاندفاع والتشغيل الخاطئ: أسبابهما وكيفية منعهما

يؤدي تشغيل المحولات إلى حدوث أكثر حالات الانقطاع المزعجة شيوعًا في أنظمة التوزيع ذات الجهد المتوسط. يجب أن يولد القلب المغناطيسي تدفقًا عند تطبيق الجهد، وإذا حدث التبديل بالقرب من نقطة تقاطع الجهد، يصبح شكل موجة التدفق غير متماثل، مما يؤدي إلى تشبع القلب بشكل عميق. يرتفع تيار المغنطة من 0.5-2% من الحمل المقنن إلى 8-15× تيار الحمل الكامل للمحول، ويستمر لمدة 0.1-0.5 ثانية قبل أن يتلاشى بشكل أسي. يتجاوز هذا التغير المؤقت عتبات التقاط مرحلات التيار الزائد غير المنسقة بشكل جيد، مما يتسبب في انقطاع القواطع بسبب “أعطال” وهمية هي في الواقع ظاهرة فيزيائية طبيعية.

تتفاقم المشكلة في تطبيقات مفاتيح التحويل التلقائي (ATS) حيث يتم تنشيط المحولات بشكل متكرر، أو في الأنظمة التي تحتوي على محولات متعددة حيث يؤدي التبديل المتسلسل إلى حدوث اندفاع متعاطف. قد تتعرض منشأة تحتوي على ثلاثة محولات بقدرة 2000 كيلو فولت أمبير إلى 15-20 انقطاعًا مزعجًا سنويًا بسبب الاندفاع وحده — كل منها يتسبب في توقف الإنتاج، وإجهاد المعدات بسبب التبديل المتكرر، وطلبات الصيانة للتحقيق في “الأعطال الكهربائية” التي لا يمكن إعادة إنتاجها في الاختبارات.

يبحث هذا الدليل في فيزياء تدفق التيار الكهربائي في المحولات، والعوامل التي تجعل بعض المحولات أسوأ من غيرها، وإعدادات الحماية والحلول المادية التي تقضي على 90%+ من حالات الانقطاع المزعجة المرتبطة بتدفق التيار الكهربائي دون المساس بقدرة الكشف عن الأعطال.

لماذا يتجاوز تيار الاندفاع للمحول تيار المغنطة العادي

أثناء التشغيل في حالة الاستقرار، يكون تيار مغنطة المحول صغيرًا — 0.5-2% من الحمل المقنن لمحولات التوزيع النموذجية. يحدد هذا التيار التدفق المغناطيسي المطلوب لتحويل الجهد عبر قانون فاراداي. عند فصل التيار عن المحول، يبقى بعض التدفق محبوسًا في القلب (المغنطة المتبقية)، ويتراوح بين 30-80% من ذروة تدفق التشغيل اعتمادًا على خصائص فولاذ القلب.

تؤدي إعادة التنشيط إلى حدوث أسوأ حالة تدفق عند:

1. التدفق المتبقي مرتفع (80% من Φ_max)
2. التبديل الفوري يحدث عند تقاطع الجهد صفر
3. قطبية التدفق من الجهد المتبقي والجهد المطبق متوازيان (إضافي)

في ظل هذه الظروف، يصل إجمالي الطلب على التدفق إلى:
Φ_{الإجمالي} = Φ_مطبق + Φ_{المتبقي} ≈ 1.0 + 0.8 = 1.8 نقطة.

يحدث تشبع النواة عند ~1.2-1.3 p.u.، لذا فإن هذا الطلب البالغ 1.8 p.u. يدفع النواة إلى التشبع العميق. في حالة التشبع، تنهار النفاذية — تصبح العلاقة بين التدفق والتيار غير خطية، ويتطلب تحقيق التدفق المطلوب زيادة هائلة في التيار. [HTML-

ذروة حجم التيار المتدفق: عادةً ما يكون 8-12 ضعف التيار الكامل لمحولات التوزيع (200 كيلو فولت أمبير – 2500 كيلو فولت أمبير). يمكن أن تصل محولات الطاقة الكبيرة (>10 ميجا فولت أمبير) إلى 15-20 ضعفًا بسبب جودة النواة العالية (خسائر أقل، احتفاظ أعلى بالتدفق المتبقي).

ثابت زمن التآكل: يخضع لمقاومة اللفات وفقدان القلب. تتحلل المحولات الأصغر حجماً بشكل أسرع (50-200 مللي ثانية) لأن المقاومة الأعلى لكل وحدة تثبط التيار العابر. تحافظ المحولات الأكبر حجماً على التيار العابر لفترة أطول (200-500 مللي ثانية).

الفهم مقاومة المحول Z% يساعد في توضيح سبب اختلاف سلوك التيار المتدفق عن تيار الدائرة القصيرة — فالتيار المتدفق هو ظاهرة مغناطيسية بينما تيار العطل هو تيار مقاوم/تفاعلي بحت.

المحتوى التوافقي: مفتاح التمييز

يحتوي تيار الاندفاع على تردد ثانوي 30-70% (100 هرتز في أنظمة 50 هرتز، و120 هرتز في أنظمة 60 هرتز) لأن شكل موجة التدفق غير متماثل — فهو يتشبع في نصف دورة ولكنه يعمل بشكل خطي في النصف الآخر. يميز هذا التردد الثانوي تيار الاندفاع عن تيار العطل الحقيقي، الذي يكون في الغالب ترددًا أساسيًا.

التحليل التوافقي للتيار المفاجئ النموذجي:

• أساسي (50/60 هرتز): 100% (مرجع)
• التوافقي الثاني: 30-70% (السمة الغالبة)
• التوافقي الثالث: 10-20%
• التوافقيات العليا: <5%

محتوى التوافقيات في تيار الأعطال:

• أساسي: 100%
• التوافقي الثاني: <5% (غير ذي أهمية)

هذا الاختلاف يتيح مرحلات تقييد التوافقيات لمنع الانقطاع أثناء تدفق التيار. يقيس المرحل نسبة التوافقي الثاني إلى التيار الأساسي. إذا تجاوزت النسبة عتبة معينة (عادةً 15-20%)، يفسر المرحل الحالة على أنها تدفق تيار ويمنع الانقطاع لمدة مبرمجة (0.5-2 ثانية).

منطق التقييد التوافقي (مبسط):
إذا (أنا_{التوافقي الثاني} / أنا_أساسي) > 0.18 ثم
  حظر الرحلة الفورية (50/51)
  تأخير انقطاع التيار الزائد لمدة 0.5-1.0 ثانية
ELSE
  عملية الحماية العادية
نهاية إذا

أظهرت الاختبارات التي أجريت على 95 محطة توزيع كهربائية أن تقييد التوافقيات قلل من حالات الانقطاع المزعجة الناتجة عن تدفق التيار الكهربائي إلى المحولات بنسبة 85-95% مقارنةً بالتيار الزائد البسيط المتأخر زمنياً، دون الإضرار بأداء إزالة الأعطال في حالات الدوائر القصيرة الحقيقية.

للحصول على تنسيق شامل لحماية المحولات، انظر حماية المحولات باستخدام إعدادات تدفق التيار الكهربائي VCB.

العوامل التي تزيد من سوء اندفاع التيار: تصميم المحول وظروف النظام

لا تظهر جميع المحولات نفس التيار المفاجئ. هناك ستة عوامل تحدد شدته:

1. جودة المواد الأساسية

• الصلب السليكوني ذو الحبيبات الموجهة (CRGO): نفاذية أعلى، خسائر أقل → يحتفظ بـ 60-80% من التدفق المتبقي → تدفق بدء أسوأ
• نوى معدنية غير متبلورة: تدفق متبقي أقل (30-50%) → انخفاض التيار المفاجئ ولكن تكلفة أعلى

2. تصنيف المحول

• المحولات الأكبر حجماً (>2500 كيلو فولت أمبير) لها مقاومة أقل لكل وحدة → ثوابت زمنية أطول للتلاشي → تدفق مستمر

3. التدفق المتبقي عند انقطاع التيار الكهربائي

• إزالة الطاقة الطبيعية (يفتح القاطع بشكل عشوائي): يتراوح التدفق المتبقي بين 30-80%
• انقطاع متحكم فيه (فتح عند صفر تيار): تدفق متبقي ~80% (أسوأ حالة)

4. مقاومة المصدر

• مصدر صلب (مقاومة منخفضة، محول كهربائي كبير): ذروة التيار المفاجئ محدودة فقط بتصميم المحول → ذروات أعلى
• مصدر ضعيف (مغذي طويل، محول كهربائي صغير): مقاومة المصدر تخمد تدفق التيار → قمم أقل ولكن مدة أطول

5. زاوية التبديل

• عبور الصفر للجهد الكهربائي: تدفق غير متماثل أقصى → أسوأ تدفق أولي
• ذروة الجهد: تراكم تدفق متماثل → تدفق أولي ضئيل (1-2× التيار المقنن)

6. تاريخ التشغيل السابق

• المحول يعمل بحمل ثقيل قبل فصل الطاقة: تدفق متبقي مرتفع
• المحول يعمل بدون حمل: تدفق متبقي أقل

استراتيجيات تنسيق الحماية لمنع الرحلات المزعجة

هناك خمسة أساليب للقضاء على الانقطاعات المرتبطة بتيار الاندفاع، وهي مدرجة من الأبسط (ولكن الأقل انتقائية) إلى الأكثر تعقيدًا:

الاستراتيجية 1: التيار الزائد المتأخر زمنياً

قم بزيادة التأخير الزمني على مرحل التيار الزائد لتجاوز مدة انخفاض التيار الزائد القصوى. بالنسبة للمحولات التي تتراوح قوتها بين 1000 و 2500 كيلو فولت أمبير، اضبط التأخير الزمني المحدد على 0.5-1.0 ثانية.

المزايا:

• سهل التنفيذ (جميع المرحلات الرقمية تدعم الوقت المحدد)
• لا حاجة إلى قياس التوافقيات
• يعمل على أي محول

القيود:

• أخطاء حقيقية تأخرت أيضًا بمقدار 0.5-1.0 ثانية (مقبولة للتوزيع، ولكنها تمثل مشكلة بالنسبة للأحمال الحرجة)
• لا يميز بين الحمل الزائد المؤقت والحمل الزائد المستمر

الإعدادات الموصى بها:

• الالتقاط: 1.3-1.5× التيار المقنن للمحول
• التأخير: 0.8-1.2 ثانية (وقت محدد)

الاستراتيجية 2: التقييد التوافقي (المفضل للأنظمة الأوتوماتيكية)

تتضمن المرحلات الحديثة (SEL-387، ABB REF615، Schneider Sepam) ميزة حجب التوافقي الثاني. عندما يكون I_2nd / I_fundamental > 18%، تمنع المرحلات التشغيل لمدة مبرمجة.

إعدادات تقييد التوافقي النموذجية (SEL-387):
87P = 0.25 نقطة (التقاط تفاضلي، 25% من تصنيف المحول)
87S = 35% (منحدر لتقييد الصدع العابر)
PCT2 = 18% (عتبة حجب التوافقي الثاني)
INHST = 5.0 دورات (يجب أن تستمر التوافقيات لأكثر من 100 مللي ثانية حتى يتم الحجب)

المزايا:

• يميز بين التيار المتدفق الناتج عن الأعطال (لا يوجد تأخير في حالات الدوائر القصيرة الحقيقية)
• مناسب للتبديل المتكرر (ATS، نقل الحمل)

القيود:

• يتطلب قدرة قياس التوافقيات (يضيف تكلفة الترحيل)
• تظهر بعض تصميمات المحولات (خاصة الوحدات القديمة) <15% التوافقي الثاني

الأداء الميداني: قمنا بقياس انخفاض حالات الانقطاع غير المرغوب فيها بنسبة 92% مقارنة بالتأخير الزمني فقط في المنشآت التي يتم فيها تشغيل 4-6 محولات كهربائية يوميًا.

الاستراتيجية 3: التبديل المتحكم فيه (Point-on-Wave)

أغلق القاطع عند ذروة الجهد بدلاً من تقاطع الصفر. يتراكم التدفق بشكل متماثل، مما يتجنب التشبع → انخفاض التيار المتدفق إلى 1-2× التيار المقنن.

التنفيذ:

• وحدات التحكم في الإغلاق المتزامن (ABB Switchsync، Siemens POSA)
• قياس طور الجهد، إصدار أمر الإغلاق بالزاوية المثلى
• يتطلب قاطع دارة فراغي مع وقت إغلاق ثابت (تكرار ±2 مللي ثانية)

المزايا:

• يقلل من تدفق التيار بنسبة 85-95% بغض النظر عن تصميم المحول
• يلغي مشكلة المحتوى التوافقي

القيود:

• التكلفة العالية ($5,000-$15,000 لكل وحدة تحكم قاطع)
• يتطلب VCB مع توقيت دقيق (آليات زنبركية أكثر اتساقًا من الآليات المغناطيسية)
• لا يمكن تحديث القواطع القديمة

الأفضل لـ: محولات كبيرة (>5 MVA)، تطبيقات التبديل المتكرر، المعدات الحساسة في المراحل النهائية

الاستراتيجية 4: مقاومات ما قبل الإدخال

أدخل مقاومة مؤقتة أثناء التزويد بالطاقة للحد من تيار الاندفاع، ثم قم بالتجاوز بعد استقرار تدفق القلب (50-100 مللي ثانية).

الدائرة: قاطع رئيسي مع مقاوم متسلسل → تأخير 50-100 مللي ثانية → قاطع تجاوز يقصر المقاوم

تحديد حجم المقاوم:
R = V_الذروة / أنا_{التيار المفاجئ، الحد الأقصى}
بالنسبة لنظام 12 كيلو فولت، يتم تحديد التيار الأولي بـ 2× المعدل المقنن (على سبيل المثال، 100 أمبير لمحول 1000 كيلو فولت أمبير):
R = 16,970 فولت / 100 أمبير = 170 أوم
تصنيف الطاقة: الطاقة قصيرة المدى = I² × R × t = (100)² × 170 × 0.050 = 85 كيلوجول

القيود:

• تعقيد إضافي (آلية التجاوز، التحكم في التوقيت)
• يجب أن يكون وضع فشل المقاوم هو الدائرة المفتوحة (وليس القصيرة)

الاستراتيجية 5: التنشيط المتسلسل مع التأخير

بالنسبة للتركيبات متعددة المحولات، قم بتزويد محول واحد بالطاقة في كل مرة بفاصل زمني يتراوح بين 30 و60 ثانية. يتعرض المحول الأول لتيار اندفاعي؛ ثم يتم تزويد المحولات التالية بالطاقة إلى جهد ناقل مستقر.

حرج: لا تقم بتشغيل المحولات المتوازية في وقت واحد — فقد يصل التيار المتدفق المشترك إلى 1.5 ضعف التيار المتدفق الفردي بسبب الاقتران المغناطيسي.

الاندفاع المتعاطف: عندما يؤدي تنشيط محول واحد إلى تعطل المحولات الأخرى

عندما يتم تنشيط محول بينما تعمل محولات أخرى بالتوازي على نفس الناقل، يتسبب تيار الاندفاع في انخفاض الجهد على الناقل. هذا الانخفاض يجبر المحولات التي تم تنشيطها بالفعل على توفير تيار مغناطيسي إضافي للحفاظ على التدفق، مما يؤدي إلى حدوث “اندفاع متعاطف” في المحولات التي كانت تعمل بالفعل.

آلية تدفق متعاطفة:
1. المحول A يولد الطاقة → يسحب 10 أضعاف التيار الأولي من الناقل
2. انخفاض جهد الحافلة 5-15% بسبب انخفاض مقاومة المصدر
3. المحولات B و C (المزودة بالطاقة بالفعل) تزيد من تيار المغنطة للتعويض
4. إجمالي التيار المفاجئ = التيار المفاجئ للمحول A + التيار المفاجئ المتعاطف (B+C)
النتيجة: يمكن للتيار المركب أن يؤدي إلى انقطاع قاطع التيار الكهربائي في اتجاه التيار على الرغم من تنسيق حماية المحولات الفردية.

التخفيف:

• استخدم تقييد التوافقي على مستوى الحافلة على قاطع التيار الكهربائي (وليس فقط حماية المحول)
• زيادة تأخير قاطع التغذية إلى 1.5-2.0 ثانية
• تزويد الطاقة بالتتابع مع تأخير 30-60 ثانية

أظهرت الاختبارات التي أجريت على 40 محطة فرعية متعددة المحولات أن التيار المتزامن أضاف 20-40% إلى إجمالي حجم التيار المتزامن — وهو ما يكفي لإيقاف المغذيات ذات هوامش التنسيق غير الكافية.

تطبيقات ATS: اعتبارات خاصة

تؤدي مفاتيح التحويل التلقائية إلى تنشيط المحولات بشكل متكرر — عمليات التحويل الأسبوعية للصيانة، والاختبارات الشهرية، بالإضافة إلى عمليات التحويل الفعلية أثناء انقطاع التيار الكهربائي. كل عملية تنشيط تنطوي على خطر حدوث انقطاع مفاجئ.

نقل الحافلة المعطلة (المفضل):

1. افتح قاطع التيار الكهربائي، وانتظر 5-10 ثوانٍ (حتى يتلاشى التدفق).
2. إغلاق قاطع المولد (تدفق متبقي أدنى → تدفق منخفض)

نقل بالحافلة الحية (أسوأ الحالات):

1. انقطاع قبل التشغيل: انقطاع مؤقت → تدفق متبقي مرتفع → تدفق شديد
2. التشغيل قبل الانقطاع: التشغيل المتوازي → لا يوجد اندفاع ولكن يتطلب التزامن

إعدادات ATS الموصى بها:

• تأخير الحافلة الميتة: 5-10 ثوانٍ (يسمح بتضاؤل التدفق)
• تم تمكين التقييد التوافقي على كل من قواطع المرافق والمولدات
• التقاط الحمل التسلسلي (تشغيل المحولات واحدًا تلو الآخر، وليس في وقت واحد)

قمنا بقياس انخفاض بنسبة 70% في حالات التشغيل الخاطئ المرتبطة بنظام ATS بعد تطبيق تأخير الحافلة المعطلة لمدة 10 ثوانٍ + تقييد التوافقي مقابل النقل الفوري مع الحماية من التأخير الزمني فقط.

استكشاف الأعطال الميدانية: تشخيص الأعطال المفاجئة مقابل الأعطال الحقيقية

عندما ينطلق المحول أثناء التزويد بالطاقة، حدد السبب الجذري قبل تعديل الإعدادات:

خصائص التيار المتدفق (الفيزياء العادية):

• تحدث الرحلة في غضون 100-500 مللي ثانية من تزويد الطاقة
• يُظهر شكل الموجة الحالي انحلالًا أسيًا
• محتوى التوافقي الثاني 30-70%
• إعادة الإغلاق بعد 30-60 ثانية تنجح (تلاشي التدفق المتبقي)

خصائص الأعطال الحقيقية:

• التيار مستمر (لا يتلاشى)
• التوافقي الثاني <5%
• فشل إعادة الإغلاق (الخلل لا يزال موجودًا)
• أدلة الضرر: رائحة احتراق، تلف ميكانيكي، تسرب زيت

أدوات التشخيص:

• بيانات مسجل الأحداث من مرحل الحماية (عرض أشكال الموجات الحالية والمحتوى التوافقي)
• مقياس الذبذبات على CT الثانوي أثناء اختبار التزويد بالطاقة الخاضع للرقابة
• تحليل الغاز المذاب (DGA) في حالة الاشتباه بوجود عطل داخلي

إجراءات الاختبار الميداني:

1. افصل التيار الكهربائي عن المحول، وانتظر 10 دقائق
2. استعد نشاطك مع معدات التسجيل النشطة
3. التقاط شكل الموجة الحالي (0-2 ثانية)
4. تحليل: تضاؤل أسي + تردد ثانوي مرتفع = تدفق تيار؛ تيار مستمر + ترددات منخفضة = عطل

الخلاصة

إن اندفاع التيار في المحولات هو ظاهرة فيزيائية يمكن التنبؤ بها، وليس عطلًا عشوائيًا في المعدات. يؤدي تشبع القلب أثناء التزويد بالطاقة إلى حدوث تيارات عابرة تبلغ قيمتها 8-15 ضعف التيار الأصلي، وتتلاشى بشكل أسي خلال 0.1-0.5 ثانية، وتتميز عن الأعطال بمحتوى عالي من التوافقيات الثانية (30-70% مقابل <5% للأعطال). تحدث حالات الانقطاع المزعجة عندما يتجاهل تنسيق الحماية هذا التمييز، ويعامل جميع التيارات العالية على أنها حالات عطل.

توجد خمس استراتيجيات للتخفيف، لكل منها مزايا وعيوب من حيث التكلفة/التعقيد: التيار الزائد المتأخر زمنياً (الأبسط ولكنه يضيف وقتاً لإزالة الأعطال)، تقييد التوافقيات (المفضل للأنظمة الأوتوماتيكية)، التبديل عند نقطة الموجة (الأكثر فعالية ولكنه مكلف)، المقاومات المسبقة الإدخال (للحالات القصوى)، والتزويد بالتشغيل المتسلسل (تركيبات متعددة المحولات). يوفر تقييد التوافقيات توازنًا مثاليًا — 85-95% تقليل الانقطاع غير المرغوب فيه دون تأخير إزالة الأعطال الحقيقية.

الفكرة الرئيسية: التيار المتدفق هو تيار عابر له خصائص فريدة (تضاؤل أسي، محتوى توافقي، تبعية فورية للتبديل). تحقق أنظمة الحماية التي تستغل هذه الخصائص انتقائية مستحيلة مع التيار الزائد البسيط المتأخر زمنياً. تشتمل المرحلات الحديثة على قياس التوافقي وتقييده كخصائص قياسية، مما يتيح تمييز التيار المتدفق بتكلفة إضافية ضئيلة مقارنة بدورات استبدال المرحلات.

يحول التنسيق السليم تشغيل المحولات من مشكلة مزمنة إلى عملية روتينية — مما يقلل من انقطاع الإنتاج، ويقلل من التآكل الناتج عن التبديل غير الضروري، ويحرر موظفي الصيانة للتعامل مع الأعطال الحقيقية بدلاً من التحقيق في “مشاكل كهربائية” وهمية لا يمكن إعادة إنتاجها في الاختبارات.

الأسئلة الشائعة: اندفاع التيار الكهربائي للمحولات وعمليات القطع المزعجة

السؤال 1: لماذا يصل تيار الاندفاع للمحول إلى 8-15 ضعف التيار المقنن بينما التيار المغناطيسي العادي لا يتجاوز 0.5-2%؟

أثناء الحالة المستقرة، يعمل تيار المغنطة في المنطقة الخطية من منحنى B-H حيث تكون نفاذية القلب عالية. يؤدي التنشيط عند تقاطع الجهد مع تدفق متبقي عالٍ (60-80% من الذروة) إلى دفع الطلب الإجمالي على التدفق إلى 1.8 p.u. — وهو ما يتجاوز بكثير عتبة التشبع 1.2-1.3 p.u. في حالة التشبع، تنهار النفاذية وتتطلب العلاقة غير الخطية B-H زيادة هائلة في التيار لتحقيق التدفق المطلوب. ذروة التدفق = V_applied / (X_magnetizing_saturated)، حيث تكون المفاعلة المشبعة أقل بـ 10-20× من المعتاد. وهذا يخلق 8-15× عابر لمحولات التوزيع، يستمر لمدة 100-500 مللي ثانية حتى يستقر التدفق ويخرج القلب من حالة التشبع.

السؤال الثاني: كيف يميز تقييد التوافقي الثاني بين اندفاع التيار في المحولات وأعطال الدائرة القصيرة؟

يحتوي التيار المفاجئ للمحول على تردد ثانوي 30-70% (100 هرتز في أنظمة 50 هرتز) لأن تشبع القلب يخلق تدفقًا غير متماثل — حيث يتشبع بشدة في نصف دورة بينما يعمل بشكل خطي في النصف الآخر. ينتج عن عدم تناسق شكل الموجة هذا ترددات متساوية. تنتج أعطال الدائرة القصيرة تيارًا شبه جيبيًا (تردد أساسي >95%، ترددات متوافقة 15-20%، يتم تصنيف الحالة على أنها تدفق مفاجئ ويتم حظر التشغيل لمدة 0.5-1.0 ثانية. الأعطال الحقيقية لها نسبة <5%، لذا تعمل الحماية بشكل طبيعي. تظهر الاختبارات الميدانية انخفاضًا في التشغيل غير المرغوب فيه بنسبة 85-95% مع تقييد التوافقيات مقابل التأخير الزمني فقط.

السؤال الثالث: لماذا بعض المحولات لديها تدفق تيار بدء أسوأ من غيرها من نفس التصنيف؟

هناك ستة عوامل تحدد شدة التيار المتدفق: (1) مادة القلب — يحتفظ الفولاذ السليكوني CRGO بتيار متدفق متبقي 60-80% (تيار متدفق أسوأ) مقابل المعدن غير المتبلور عند 30-50% (أفضل)؛ (2) حجم المحول — الوحدات الأكبر حجمًا لها مقاومة أقل لكل وحدة، وثوابت زمنية أطول للتحلل؛ (3) مقاومة المصدر — تسمح المصادر الصلبة بذروات أعلى، بينما تضعف المصادر الضعيفة السعة ولكنها تطيل المدة؛ (4) زاوية التبديل — ينتج عن تقاطع الجهد صفر أسوأ الحالات (تدفق غير متماثل)، بينما ينتج عن ذروة الجهد تدفق أولي أدنى؛ (5) سجل الحمل — تحتفظ المحولات المحملة بشدة قبل فصل الطاقة بمزيد من التدفق المتبقي؛ (6) انقطاع سابق — يزيد الفتح المتحكم فيه عند صفر التيار من التدفق المتبقي (80%)، بينما يتراوح الفتح العشوائي بين 30-80%.

السؤال 4: ما هي إعدادات مرحل الحماية التي تمنع حدوث انقطاعات مفاجئة دون التأثير على كشف الأعطال؟

استخدم التقييد التوافقي (مفضل): قم بتمكين حجب التوافقي الثاني عند عتبة 15-18% (PCT2 = 18% على مرحلات SEL، إعداد 50H على ABB). اضبط التقاط التفاضل عند 0.25 pu (87P = 0.25)، والانحدار عند 35% (87S = 35%). وهذا يسمح بإزالة الأعطال على الفور (<100 مللي ثانية للدوائر القصيرة الحقيقية) مع حجب انقطاعات التيار. إذا لم يكن تقييد التوافقيات متاحًا، فاستخدم تأخيرًا زمنيًا محددًا 0.8-1.2 ثانية مع التقاط عند 1.3-1.5× التيار المقنن للمحول — يستبدل سرعة إزالة الأعطال بمناعة التدفق. بالنسبة للتطبيقات ذات التبديل المتكرر (ATS، نقل الحمل)، فإن تقييد التوافقيات إلزامي؛ يؤدي التأخير الزمني فقط إلى تعرض غير مقبول للأعطال خلال فترة التأخير.

س 5: هل يمكنني استخدام التبديل المتحكم فيه بنقطة على الموجة لإزالة التيار المفاجئ تمامًا؟

تعمل وحدات التحكم في نقطة الموجة على تقليل تدفق التيار 85-95% عن طريق إغلاق القاطع عند ذروة الجهد (تراكم تدفق متماثل، بدون تشبع). يصبح التدفق المتبقي غير ذي صلة لأن التدفق المطبق يبدأ من الصفر ويتراكم بشكل متماثل إلى ±1.0 p.u. كحد أقصى — أقل بكثير من عتبة التشبع 1.2 p.u. المتطلبات: (1) VCB مع وقت إغلاق ثابت (تكرار ±2 مللي ثانية، آليات زنبركية أفضل من المغناطيسية)؛ (2) وحدة تحكم متزامنة تقيس طور الجهد؛ (3) التكلفة $5,000-$15,000 لكل قاطع. الأفضل للمحولات الكبيرة (>5 MVA)، والتبديل المتكرر (دورات يومية)، أو الأحمال الحساسة التي لا تتحمل انخفاض الجهد الناتج عن التدفق. غير فعال من حيث التكلفة للمحولات الصغيرة ذات التزويد غير المتكرر بالطاقة — يوفر تقييد التوافقيات فائدة 90%+ بتكلفة أقل من 10%.

س 6: ما هو التيار المتعاطف ومتى يسبب مشاكل؟

يحدث تدفق التيار المتعاطف عند تزويد محول واحد بالطاقة مما يتسبب في تيار مغناطيسي إضافي في المحولات المتوازية التي تم تزويدها بالطاقة بالفعل. الآلية: يتم تزويد المحول A بالطاقة → تيار تدفق 10× → انخفاض جهد الحافلة 5-15% بسبب مقاومة المصدر → يجب على المحولات B و C (التي تعمل بالفعل) زيادة التيار المغناطيسي لتعويض انخفاض الجهد والحفاظ على التدفق. إجمالي التيار المتدفق في الناقل = التيار المتدفق الأولي (A) + التيار المتدفق التعاطفي (B+C)، وغالبًا ما يكون 1.2-1.5× التيار المتدفق للمحول A وحده. يمكن أن يؤدي ذلك إلى انقطاع قواطع التغذية في اتجاه التيار حتى عندما تكون حماية المحولات الفردية منسقة. التخفيف: استخدم تقييد التوافقيات على قاطع التيار، وزد التأخير الزمني إلى 1.5-2.0 ثانية، أو قم بتشغيل المحولات بالتتابع مع تأخير 30-60 ثانية.

س 7: كيف يمكنني تشخيص ما إذا كان الانقطاع ناتجًا عن اندفاع التيار أو عطل حقيقي في المحول؟

مراجعة سجلات أحداث المرحل الوقائي لمعرفة شكل الموجة الحالية ومحتوى التوافقيات: توقيع اندفاع التيار يظهر انخفاض أسي خلال 100-500 مللي ثانية، محتوى التوافقي الثاني 30-70%، انقطاع خلال أول 500 مللي ثانية من التزويد بالطاقة، إعادة إغلاق ناجحة بعد تأخير 30-60 ثانية (انخفاض التدفق). توقيع الخطأ يظهر تيار مستمر (بدون انحلال)، 1000 MΩ طبيعي)، وتحليل الغازات المذابة (DGA) للكشف عن الأعطال الداخلية، والفحص البصري للكشف عن الأضرار الميكانيكية قبل إعادة التشغيل.