درجة حرارة لفات المحولات: دليل القياس والمراقبة 2027

• تصف درجة حرارة الملف الحالة الحرارية لموصلات الملف والعزل المجاور لها تحت الحمل. وهي ليست رقمًا واحدًا، لأنها تتغير باختلاف الموقع داخل الملف.
• أكثر نقطة سخونة داخل الملف هي «النقطة الساخنة» في الملف. ولا تعني درجة الحرارة المتوسطة أو المقروءة للملف دائمًا أنها تمثل أعلى درجة حرارة داخلية.
• ترتبط درجة حرارة الزيت العلوية بدرجة حرارة الملف، لكنهما تقعان في نقطتين مختلفتين على المسار الحراري وتستجيبان بسرعات مختلفة.
• تشير أجهزة قياس WTI التقليدية إلى درجة حرارة الملف عن طريق إضافة تأثير التسخين المرتبط بالحمل إلى درجة حرارة الزيت. وهذا مجرد محاكاة، وليس مسبارًا داخل الملف.
• تقوم مستشعرات PT100 بالقياس مباشرةً في النقطة التي يتم تركيبها فيها، شريطة أن يسمح بذلك العزل الكهربائي والتصميم الميكانيكي.
• يمكن وضع مجسات الألياف الضوئية بالقرب من النقاط الساخنة المتوقعة داخل لفات التيار العالي، مع نقطة استشعار ضوئية معزولة كهربائيًا.

جدول المحتويات

• 1. ما هي درجة حرارة لفات المحول؟
• 2. درجة حرارة اللف مقابل درجة حرارة الزيت السطحي مقابل درجة حرارة النقاط الساخنة
• 3. كيف تُقاس درجة حرارة لفات المحول؟
• 4. قياس خام غرب تكساس الوسيط (WTI) و PT100 والألياف الضوئية
• 5. درجة حرارة النقاط الساخنة في اللف المباشر مقابل اللف المحسوب
• 6. ما الذي يتسبب في ارتفاع درجة حرارة الملف؟
• 7. المراقبة الإلكترونية لدرجة حرارة اللفّ
• 8. منتجات مراقبة درجة حرارة اللف
• 9. الأسئلة الشائعة حول درجة حرارة لفات المحولات

1. ما هي درجة حرارة لفات المحول؟

تعكس درجة حرارة لفات المحول الظروف الحرارية السائدة في موصلات اللفات الحاملة للتيار والعزل المحيط بها. ويُنتج تيار الحمل المتدفق عبر النحاس معظم الحرارة. وتؤدي الخسائر الشاردة وخسائر الدوامات إلى زيادة التسخين الموضعي، بينما يتولى نظام التبريد بالزيت أو الهواء التخلص منها. وتحدد درجة الحرارة المحيطة المستوى الأساسي، بينما تحدد هندسة اللفات كيفية توزيع الحرارة.

لا توجد درجة حرارة موحدة في جميع أنحاء ملف المحول. فالمواقع المحورية والشعاعية تختلف عن بعضها، كما أن قنوات التبريد تغير التدفق المحلي، ونادرًا ما تتطابق المراحل الثلاث تمامًا. ولذلك، يجب الفصل بين ثلاثة مصطلحات: متوسط درجة حرارة الملف، ودرجة الحرارة المقروءة للملف، ودرجة حرارة النقطة الساخنة في الملف.

2. درجة حرارة اللف مقابل درجة حرارة الزيت السطحي مقابل درجة حرارة النقاط الساخنة

درجة حرارة الزيت العظمى ليست هي درجة حرارة الملف، ودرجة حرارة الملف ليست هي أعلى نقطة حرارة داخلية. عند حدوث زيادة مفاجئة في الحمل، ترتفع درجة حرارة الملف في غضون دقائق، بينما تتأخر درجة حرارة الزيت في الارتفاع، مما يؤدي إلى اتساع الفارق بين القراءتين. ويتم شرح نفس المنطق بمزيد من التفصيل فيما يتعلق بـ درجة حرارة النقاط الساخنة في لفات المحول, ، بما في ذلك سبب تغير موضع النقطة الساخنة من تصميم إلى آخر.

3. كيف تُقاس درجة حرارة لفات المحول؟

هناك أربعة أساليب شائعة الاستخدام: مؤشر درجة حرارة اللف، وأجهزة استشعار PT100 أو RTD، ومجسات الألياف الضوئية، والنموذج الحراري المحسوب. وتستجيب هذه الأساليب لأسئلة مختلفة. فمؤشر درجة حرارة اللف (WTI) يقدم مؤشراً عملياً لأغراض التحكم والحماية. أما جهاز استشعار RTD أو مجس الألياف الضوئية فيقدم قراءة لدرجة الحرارة في موقعه الفعلي. أما النموذج الحراري فيقدّر ما لا تلتقطه أجهزة الاستشعار.

لا توجد طريقة واحدة تُعتبر الأفضل في جميع الحالات. يعتمد الاختيار على نوع المحول، ومستوى الجهد، وما إذا كان لا يزال من الممكن الوصول إلى اللفات، والمكان الذي يجب إجراء القياس فيه. اختيار مستشعر درجة حرارة لفائف المحول لا يكون ذلك منطقيًّا إلا بعد تسوية تلك النقاط.

4. قياس خام غرب تكساس الوسيط (WTI) و PT100 والألياف الضوئية

تعمل أجهزة WTI عن طريق التصوير الحراري. حيث يقوم محول تيار بتزويد سخان صغير موجود بجوار عنصر الاستشعار بالطاقة، ويُظهر المقياس درجة حرارة الزيت العلوية بالإضافة إلى التدرج المحاكي للملف. أ مؤشر درجة الحرارة اللولبي وهو جهاز موثوق به للتحكم في المروحة وللتحكم في درجات الحرارة الزائدة، لكنه لا يضع مسبارًا على الموصل. وتعتمد دقته على المعايرة وفقًا لتدرج الحرارة المصنعي.

تتميز مستشعرات PT100 بأنها تقنية ناضجة وغير مكلفة ومتوافقة مع معظم أجهزة التحكم. وفي المحولات من النوع الجاف، يتم تركيبها في المواضع المحددة في داخل اللفات أو بجانبها، وتغذي وظائف العرض والإنذار والتحكم في المروحة. أما داخل اللفات المغمورة بالزيت ذات الجهد العالي، فتتوقف ملاءمة الاستخدام على تصميم العزل والأسلاك، وهو ما يحدد الاختيار بين مستشعرات PT100 والألياف الضوئية.

تنقل مجسات الألياف الضوئية الإشارة على شكل ضوء، لذا لا يوجد أي معدن في نقطة الاستشعار. وتتمثل مزاياها في العزل الكهربائي، ومقاومة التداخل الكهرومغناطيسي، وصغر حجم المجس، والقياس المباشر في موقع النقطة الساخنة المحدد في التصميم. وتتعلق هذه المزايا بالبيئة داخل الملف المكهرب، ولا تهدف إلى التفوق على جميع أجهزة RTD من حيث الدقة. تشرح شركة INNOFZ مبدأ الاستشعار على موقعها الإلكتروني مراقبة درجة الحرارة باستخدام الألياف الضوئية الصفحة.

5. درجة حرارة النقاط الساخنة في اللف المباشر مقابل اللف المحسوب

تُحسب نقطة السخونة بناءً على درجة حرارة الزيت العلوية، وتيار الحمل، والتدرج الحراري بين اللفات والزيت، والمعلمات الحرارية للمحول. وتعمل هذه الطريقة على الوحدات التي لا تحتوي على مستشعرات مدمجة، وتقدم تقديرًا مستمرًا. وتعتمد جودة هذا التقدير على مدخلات النموذج وعلى مدى توافق التبريد والحمل مع الافتراضات.

في القياس المباشر، يتم وضع المستشعر في موقع محدد من اللفات، وبالتالي فإن القراءة تمثل درجة الحرارة الفعلية عند نقطة الاستشعار المثبتة. كما أن هذه القراءة لا تعطي معلومات إلا عن تلك النقطة تحديدًا. فالمسبار الموجود على بعد 50 ملم من الموصل الأكثر سخونة فعليًّا سيعطي قراءة مختلفة، ولهذا السبب يتم تحديد موضع المستشعر وفقًا للتصميم الحراري.

تُجيب القيم المحسوبة والقيم المباشرة على أسئلة مختلفة. يغطي النموذج الوحدة بأكملها؛ بينما يتحقق جهاز القياس مما يحدث في مواقع محددة. وغالبًا ما توفر مقارنة هذين النوعين من القيم على مدار عدة دورات تحميل معلومات أكثر مما يوفره أي من الرقمين بمفرده. وترد مزيد من المعلومات حول هذا المزيج في قسم مراقبة النقاط الساخنة في لفات المحولات.

في الممارسة العملية، تعتمد الوحدة التي هي قيد التشغيل بالفعل عادةً على مؤشر WTI ونموذج حراري، لأن فتح ملف التلفزيون أمر نادرًا ما يكون ممكنًا. يمكن للمحولات الجديدة عالية الجهد أو الحرجة أن تُصمم مزودة بمجسات ألياف مدمجة مع مخططات الملفات. وعادةً ما تستخدم التصميمات من النوع الجاف مجسات PT100 في المواضع المحددة، مع إضافة الألياف في الأماكن التي تتطلب عزلًا أو بيانات مباشرة عن النقاط الساخنة. ولا تحتاج كل محولات إلى مجسات مدمجة في الملفات.

6. ما الذي يتسبب في ارتفاع درجة حرارة الملف؟

7. المراقبة الإلكترونية لدرجة حرارة اللفّ

لا تعني قيمة درجة الحرارة بمفردها الكثير دون سياق. وتُعد المراقبة عبر الإنترنت أكثر فائدة في تتبع الاتجاه، ومعدل الارتفاع، والعلاقة مع الحمل، والاختلافات بين المراحل، وحالة التبريد، وسجل الإنذارات. فالحرارة مقترنةً بالحمل وحالة التبريد تصف الحالة الحرارية الفعلية بشكل أفضل بكثير مما تفعله عتبة ثابتة.

إن أي ملف يتسخن بسرعة أكبر من المعتاد عند نفس الحمل، أو لا يبرد بعد بدء تشغيل المراوح، يشير إلى وجود مشكلة في التبريد أو التدفق قبل الوصول إلى نقطة الإنذار. ولا تزال إعدادات الإنذار والقطع تتبع بيانات الشركة المصنعة وفلسفة الحماية الخاصة بالموقع. للاطلاع على نظرة عامة على النظام تشمل الزيت والملفات ونقاط السخونة، انظر مراقبة درجة حرارة المحول.

8. منتجات مراقبة درجة حرارة اللف

القيم الواردة أدناه مأخوذة من صفحات منتجات INNOFZ الحالية. وقد تم إدراج مجسات الألياف الضوئية وأجهزة WTI بشكل منفصل لأنها تقيس عناصر مختلفة.

يستخدم كلا المسبارين نفس المبدأ البصري. والفرق بينهما ميكانيكي: حيث إن مستشعر الألياف الضوئية لملفات المحولات تتميز النسخة المزودة بحماية من البوليميد بأنها أرق وأكثر مرونة، مما يجعلها مناسبة للتركيب عن طريق اللف، في حين أن النسخة المُدرعة تناسب المسارات الداخلية الأطول أو الأكثر صعوبة.

الـ مؤشر درجة حرارة لفات محول BWR2 ينتمي إلى فئة WTI: فهو يشير إلى درجة حرارة اللف المحاكاة ويقوم بتشغيل نقاط التلامس. بالنسبة لبيانات النقاط الساخنة ثلاثية الأطوار، فإن جهاز إرسال درجة الحرارة ذو 3 قنوات يعمل بالألياف الضوئية يتسع لمسبار واحد لكل طور، ويغطي النظام متعدد القنوات عددًا أكبر من نقاط القياس. وينبغي أن يكون جهاز الإرسال أو المؤشر أو النظام متوافقًا مع نقطة القياس بدلاً من اعتباره قابلاً للتبديل.

9. الأسئلة الشائعة حول درجة حرارة لفات المحولات

ما هي درجة حرارة لفات المحول؟

وهي الحالة الحرارية لموصلات الملف والعزل المجاور لها تحت الحمل. وتختلف القيمة باختلاف الموقع، لذا يتم الإبلاغ عنها كدرجة حرارة متوسطة أو درجة حرارة محددة أو درجة حرارة النقاط الساخنة.

ما الفرق بين درجة حرارة اللف ودرجة حرارة النقطة الساخنة؟

درجة حرارة الملف هي متوسط درجة الحرارة أو القيمة المقروءة للملف. أما درجة حرارة النقطة الساخنة فهي أعلى درجة حرارة محلية داخل الملف، ويمكن أن تكون أعلى من القيمة المقروءة.

كيف تُقاس درجة حرارة لفات المحول؟

من خلال مؤشر WTI، أو مستشعرات PT100 أو RTD في نقاط يمكن الوصول إليها، أو مجسات الألياف الضوئية المدمجة، أو نموذج حراري. ويعتمد الاختيار الصحيح على نوع المحول والجهد ومرحلة التركيب.

هل يمكن لأجهزة الاستشعار التي تعمل بالألياف الضوئية قياس نقاط الحرارة المرتفعة في لفات المحولات بشكل مباشر؟

نعم، في المكان الذي تم تركيب طرف المجس فيه. ويجب أن يتوافق الموضع مع التصميم الحراري، لأن المجس لا يُبلغ إلا عن موقعه الخاص.