طرق حماية المحولات

المحولات الكهربائية

المحول الكهربائي (Transformer) هو أحد الأجهزة الخاصة بالهندسة الكهربائية، ويتألف من قضبان حديدية ملفوفة بملفين من الأسلاك المنفصلة، وهو من العناصر الرئيسية في الشبكة الكهربائية. ويرجع تاريخ اكتشاف المحولات إلى عام 1831م على يد العالم مايكل فارادي، حيث كانت بداياته مرتبطة بظاهرة الحث المتبادل التي تنتقل بين ملفين منفصلين موجودين داخل قلب مصنوع من مادة مغناطيسية وأقدم على إيجاد مقدار القوة الدافعة الكهربائية الفعلية في أحد الملفين إثر وجود تغيّر التيار في الملف الآخر كما ظهرت المحولات المصنعة فعلياً في عام 1882م حيث كانت تتألف من ملف ابتدائي واحد ولها عدة ملفات ثانوية أيضاً لغايات الحصول على قيم مختلفة الجهود الثانوية.

مزايا المحولات الكهربائية

• قدرتها على خفض قيمة التيار المنقول بواسطة الخطوط والكيبلات.
• تخفيض القدرة المفقودة خلال عملية نقل الطاقة الكهربائية.
• تقليل قيمة الهبوط في الجهد.
• تخفيض تكلفة خطوط النقل وأبراج القوى الكهربية.

مشاكل المحولات الكهربائية

• تجاوز الحمل: حيث يُمنح المُحوّل فترة زمنية معينة يُسمح له فيها بتجاوز الحمل الابتدائي الذي كان عليه، وفي حال تجاوز الحمل فإن درجة الحرارة سترتفع في الملفات فوق أقصى قيمة مسموح بها، وبالتالي يُصبح العمر الافتراضي معرضاً للخطر في حال لم يُعوّض هذا التجاوز بإخضاع المحول لفترات من الحمل الخفيف.
• قصر الدائرة (Short circuit): تعتبر هذه الحالة الشاذة من أكثر المشاكل التي تصيب المحول خطورة، كما أنّها الأكثر تكراراً في حياة المحوّل ومن أنواعها: خطأ أرضي على جانب أطراف الجهد العالي، خطأ وجه-وجه على جانب أطراف الجهد العالي.
• تمور الجهد (Voltage surges): هي حالة تصيب المحول نتيجة ارتفاع مفاجئ في مستويات الجهد إثر حدوث عمليات فتح وقفل متكرر ومتتالٍ في الشبكة وأحياناً تحت تأثير عوامل خارجية كالصواعق.

طرق حماية المحولات الكهربائية

• الوقاية الكهربية: ومن أهمها:
• الوقاية الميكانيكية: والتي يجب أن تحصل بين فترة وأخرى، ومنها: مرحل بوخلز: وهي وسيلة أمان مُستخدمة في بعض أنواع المحولات الكهربائية وخاصة تلك المملوءة بالزيت في خزان خارجي يقع خارج جسم المحول ويطلق عليه اسم محول ارتفاع الضغط المفاجئ بالمحول وتتمثل وظيفته بالإنذار المُبكر في حال مرور بعض الغازات في المحوّل ويطلق تنبيهاته عبر عوامة الإنذار الموجودة فيه.

• الوقاية التفاضلية: جهاز يقتصر نطاق حمايته على المنطقة المحصورة بين محولات التيار للجهود المختلفة، ويكشف عن سلامة التيار التفاضلي الموجود بين التيارات الداخلة والخارجة ففي حال كانا متساويين عند حالة الاتزان فإنّ المحول يكون سليماً، أما في حال وجود أي عطل في قلب المحول فإنّه سيفصل فوراً، ويمنع التيار من الوصول إلى المحول ويكشف عن العوامل المسببة في الاشتعال داخله كمغير الجهد، وتغذية العطل من ناحية واحدة.
• الوقاية ضد زيادة التيار: هو عبارة عن جهاز وقائي ضد زيادة الحمل ويعتبر بمثابة وقاية ظهرية للوقاية التفاصلية.
• الوقاية ضد التسرب الأرضي: يؤدي دوراً هاماً في تغذية نقطة التعادل الجامعة لأوجه التيار من مختلف محولات التيار.
• الوقاية ضد التسرب الأرضى المحدد (المقيد): أسلوب وقائي لحماية المُحوّل من التيارات الكهربائية الخفيفة التي تعتبر عند بلوغ نقطة التعادل في الملف الموصل في المحول.