محولات الطاقة هي أصول حيوية في أنظمة توليد الطاقة ونقلها وتوزيعها. لا تعتمد موثوقيتها فقط على جودة الوحدات الفردية ، ولكن أيضًا على صلابة تصميم المحول الأساسي.

لهذا السبب ، يتم تقسيم اختبار المحولات بشكل عام إلى فئات مختلفة حسب غرضها. في إطار سلسلة IEC 60076 ، تشمل المفاهيم الرئيسيةالاختبارات الروتينية واختبارات النوع والاختبارات الخاصةبالإضافة إلى ذلك ، تشمل مشاريع المحولات عادةاختبارات قبول المصنع (FAT)كجزء من عملية القبول التعاقدي.

فهم الفرق بين هذه المفاهيم مهم لمصنعي المحولات ومقاولي EPC والمرافق والمشترين.

1. ما هو اختبار نوع المحول؟

Aاختبار النوعيتم تنفيذه على محول تمثيلي للتحقق من الخصائص المهمة لتصميم محول معين.

على عكس الاختبار الروتيني الذي يتم عادة على كل محول مصنوع، يهدف اختبار النوع في المقام الأول إلى إثبات أن التصميم يمكن أن يلبي متطلبات محددة في ظروف تشغيل أو اختبار محددة.

وتشمل معايير IEC الرئيسية ذات الصلة باختبار محولات الطاقة:

• IEC 60076-1محولات الطاقة: عامة

• IEC 60076-2ارتفاع درجة الحرارة للمحولات المغمورة بالسائل

• IEC 60076-3مستويات العزل واختبارات العزل والفراغات الخارجية

• IEC 60076-5القدرة على تحمل الدوائر القصيرة

• IEC 60076-10تحديد مستويات الصوت

يعتمد برنامج الاختبار الدقيق على نوع المحول والجهد المسمى ومستوى العزل ونظام التبريد وتكوين التصميم والمعايير المعمول بها ومتطلبات المشتري.

ويقدم تقرير اختبار النوع الناجح دليلا على أن التصميم المختبر أثبت الأداء المطلوب.

ومع ذلك، لا ينبغي تفسير تقرير اختبار النوع على أنه إعفاء دائم من الاختبارات المستقبلية لكل محول له نفس التصنيف الاسمي. ويعتمد تطبيقه على تشابه المحول الجديد مع التصميم المؤهل وعلى متطلبات المعايير المعمول بها والمشتري وسلطة الشهادة.

2. الاختبارات الروتينية واختبارات النوع والدهون: ما هو الفرق؟

فهم خاطئ شائع هو أن اختبار المحول يتكون ببساطة من "اختبار النوع" و "FAT". في الممارسة العملية ، تصف هذه المصطلحات جوانب مختلفة من عملية الاختبار.

الاختبارات الروتينية

يتم إجراء الاختبارات الروتينية عادة علىكل محول فرديللتحقق من أن الوحدة المصنعة تتوافق مع متطلبات التصميم والإنتاج المحددة.

اختبارات النوع

يتم إجراء اختبارات النوع على محول تمثيلي للتحقق من الخصائص المهمةتصميم.

اختبار قبول المصنع (FAT)

الدهون هيعملية قبول المصنع التعاقديبدلا من فئة اختبار IEC منفصلة. ويشمل FAT عادة الاختبارات والتفتيشات الروتينية المعمول بها ويمكن أن يتضمن أيضا اختبارات إضافية يطلبها المشتري.

لذلك، يمكن أن يحتوي FAT على اختبارات روتينية، وعندما يحدد ذلك تعاقديا، نوع مختار أو اختبارات خاصة.

مقارنة فئات اختبار المحولات

3. نوع المحول الرئيسي واختبارات التحقق من التصميم

اختلافات التحقق من النوع أو التصميم المطبقة تختلف حسب تصميم المحول والمواصفات. الاختبارات التالية هي من أهم اختبارات محولات الطاقة.

3.1 اختبار ارتفاع درجة الحرارة

اختبار ارتفاع درجة الحرارة يتحقق من الأداء الحراري للمحول في ظروف تشغيل محددة.

بالنسبة للمحول المغمر في السائل ، يتم تشغيل الوحدة تحت ظروف الاختبار المحددة حتى يتم الوصول إلى الحالة الحرارية المطلوبة. ثم يتم تحديد ارتفاع درجة حرارة السائل العلوي وارتفاع درجة حرارة التلف.

الغرض من ذلك هو تأكيد أن نظام التبريد وتصميم الجزء النشط يمكن أن يحافظ على درجات الحرارة ضمن الحدود المعمول بها.

IEC 60076-2 يحدد طرق الاختبار ومتطلبات ارتفاع درجة الحرارة للمحولات المغمورة بالسائل.

لا ينبغي وصف اختبار ارتفاع درجة الحرارة ببساطة على أنه محاكاة لعملية الحمل الكامل على المدى الطويل. الغرض الرئيسي منه هو تحديد الخصائص الحرارية للمحول والتحقق من الامتثال لحدود ارتفاع درجة الحرارة المحددة.

3.2 اختبار نبض البرق

اختبار نبضات البرق يتحقق من قدرة عزل المحول ضد التوترات الزائدة العابرة الممثلة بنبضات البرق الموحدة.

يتم تحديد مستوى الاختبار المطلوب بمستوى العزل المحدد للمحول والمتطلبات المعمول بها لـ IEC 60076-3.

على سبيل المثال، قد يكون لدى محول فئة 11 kV معين مستوى تحمل نبضات البرق المحدد من 75 kV. ومع ذلك،لا ينبغي تقديم 75 kV كقيمة عالمية لكل محول 11 kV - يجب تحديد مستوى الاختبار الفعلي من متطلبات تنسيق العزل والمشروع المحددة.

الغرض من الاختبار هو إثبات أن نظام عزل المحول يمكن أن يتحمل الجهد النبضي المحدد دون فشل عزل غير مقبول.

3.3 اختبار نبض التبديل

اختبار نبضات التبديل يقيم قدرة المحول على تحمل الجهد الزائد للتبديل.

وهو مهم بشكل خاص لتطبيقات محولات الجهد العالي والجهد العالي الإضافي. يتم تحديد مستويات الجهد المطبقة ومتطلبات الاختبار بواسطة IEC 60076-3.

وبالتالي ، ليس من الصحيح تقنياً القول بأن كل محول كبير السعة يجب أن يخضع لاختبار نبضات التبديل. يعتمد التطبيق في المقام الأول على فئة الجهد للمحول ومستوى العزل المحدد والمتطلبات القياسية المعمول بها.

3.4 اختبار مقاومة الدائرة القصيرة

اختبار تحمل الدوائر القصيرة هو واحد من أكثر اختبارات التحقق من تصميم المحولات تطلبا.

عندما يواجه المحول دائرة قصيرة خارجية ، يمكن أن تنتج التيارات العالية جدا قوى كهرومغناطيسية كبيرة داخل الملفات. يمكن لهذه القوى أن تسبب حركة التلف أو التشوه إذا كان التصميم الميكانيكي غير كاف.

IEC 60076-5 يعالج قدرة المحول على تحمل الآثار الحرارية والديناميكية للدوائر القصيرة الخارجية.

عندما يكون هناك حاجة لاختبار الدوائر القصيرة ، يخضع المحول لظروف الدوائر القصيرة المحددة وفقًا لإجراء الاختبار المعمول به.

بعد الاختبار ، يتم إجراء الفحوصات الكهربائية والميكانيكية المناسبة. اعتمادا على المتطلبات المعمول بها، قد تشمل هذه:

• قياس مقاومة التلف؛

• قياس نسبة الجهد؛

• التحقق من مقاومة الدوائر القصيرة؛

• اختبارات عزل الكهرباء؛

• التفتيش الداخلي؛

• تقييم تشوه التلف أو التشرد.

لا ينبغي تبسيط إجراء الاختبار على أنه مجرد "تطبيق نبض دائرة قصيرة واحد لمدة ثانيتين". تعتمد معايير التيار والتسلسل والمدة والقبول المطلوبة على المعيار المعمول به وبرنامج الاختبار المتفق عليه.

3.5 اختبار مستوى الصوت المحول

الأداء الصوتي للمحولات هو اعتبار مهم في المحطات الفرعية ومحطات الطاقة والمنشآت الحضرية وغيرها من المواقع الحساسة للضوضاء.

IEC 60076-10 يحدد طرق لتحديد مستويات صوت المحول، بما في ذلك قياسات الضغط الصوتي وكثافة الصوت وتحديد مستويات الطاقة الصوتية.

يتم إجراء الاختبار في ظروف تشغيل محددة. بالنسبة للعديد من المحولات المغمورة في السوائل ، ترتبط القياسات الصوتية بالإثارة بدون حمولة ، مع تشغيل معدات التبريد كما هو محدد.

وبالتالي، يجب تحديد ظروف الاختبار الدقيقة وفقا للمعيار المعمول به ومواصفات المشتري بدلا من وصفها ببساطة باسم "اختبار ضوضاء الحمل المسمى".

4. المحول الاختبارات العازلة

الاختبار العازل هو مجال آخر يجب فيه تمييز فئات اختبار المحولات بعناية.

IEC 60076-3 يحدد متطلبات العزل واختبارات العزل المطبقة لمحولات الطاقة. اعتمادا على فئة المحول ومستوى العزل المحدد، قد يتضمن برنامج الاختبار:

• تطبيق اختبار تحمل AC ؛

• تحريض AC تحمل اختبار؛

• اختبار الجهد المحفز بقياس التفريغ الجزئي، عند الاقتضاء؛

• اختبار نبضات البرق؛

• اختبار نبضات التبديل، عند الاقتضاء.

هذه الاختبارات لا تنتمي تلقائيا إلى فئة واحدة تسمى "اختبار النوع".

بعض الاختبارات العازلة هي اختبارات روتينية، في حين أن البعض الآخر قد يكون نوع أو اختبارات خاصة اعتمادا على تصميم المحول، فئة الجهد والمتطلبات المعمول بها.

لهذا السبب ، يجب على المادة المحولة الدولية تجنب وصف كل اختبار مقاومة أو نبض باعتباره اختبارًا للنوع دون مؤهل.

5. ما هي اختبارات المحول الروتينية؟

يتم إجراء اختبارات روتينية على المحولات الفردية للتحقق من أن الوحدة المصنعة تلبي المتطلبات المحددة.

قد تشمل الاختبارات الروتينية النموذجية:

• قياس مقاومة التلف؛

• نسبة الجهد وقياس نزوح المرحلة؛

• عدم حمولة الخسارة وقياس التيار بدون حمولة؛

• مقاومة الدوائر القصيرة وقياس خسارة الحمل؛

• اختبارات روتينية عازلة قابلة للتطبيق؛

• القياسات والفحوصات الأخرى المحددة من قبل IEC 60076 ومواصفات الشراء.

يعتمد برنامج الاختبار الروتيني الدقيق على نوع المحول والمعايير المعمول بها.

الاختبارات الروتينية مهمة بشكل خاص لأن اختبار النوع الناجح يظهر قدرة التصميم ، في حين أن الاختبار الروتيني يتحقق من جودة وموافقة التصميم.يتم تسليم المحول الفعلي.

6. ما هو اختبار قبول المصنع؟

Aاختبار قبول المصنع (FAT)يتم إجراءه عادة في مصنع الشركة المصنعة قبل الشحن.

الهدف هو إثبات للمشتري أن المحول المصنوع لمشروع معين يتوافق مع المواصفات التقنية المتفق عليها والمعايير المعمول بها والمتطلبات التعاقدية.

يشمل FAT عادة:

• مراجعة سجلات التصنيع والتفتيش؛

• التفتيش البصري والأبعاد؛

• الاختبارات الكهربائية الروتينية؛

• التحقق من لوحة الاسم والاكسسوارات؛

• مراجعة شهادات المعايرة؛

• عمليات التفتيش أو الاختبارات الخاصة بالمشتري؛

• استعراض الوثائق.

اعتمادا على عقد الشراء ، قد يشهد المشتري أو وكالة تفتيش مستقلة اختبارات مختارة.

لذلك:

الاختبار الروتيني يصف ما يتم اختباره ولماذا ، في حين يصف FAT عملية قبول المصنع المتفق عليها بين الشركة المصنعة والمشتري.

هذا التمييز مهم بشكل خاص في مشاريع المحولات الدولية.

7. مثال: 2,000 kVA ، 11 kV / 0.4 kV محول مغمر بالزيت

فكر في محول مع المعلمات الأساسية التالية:

• الطاقة المقدرة:2,000 kVA

• الجهد HV:11 kV

• الجهد LV:0.4 kV

• مجموعة المتجه:Dyn11

• التبريد:ONAN

• العزل: نظام عزل الزيت والورق

بالنسبة لمثل هذا المحول ، سيتم إنشاء برنامج الاختبار المطبق وفقًا لمعايير IEC ذات الصلة ومواصفات المشتري.

اختبار ارتفاع درجة الحرارة

يتم تشغيل المحول تحت ظروف اختبار حراري محددة حتى يتم الوصول إلى الحالة الحرارية المطلوبة.

يتم تحديد ارتفاعات درجة حرارة السائل العلوي والتلف ومقارنتها بالحدود المعمول بها المحددة بواسطة IEC 60076-2.

اختبار نبض البرق

قد يخضع لف الجهد العالي لمستوى اختبار نبضات البرق المحدد وفقًا لمستوى عزله.

قد تنطبق قيمة مثل 75 kV على تصميم محول 11 kV معين، ولكن يجب تأكيد مستوى الاختبار الفعلي من متطلبات العزل المحددة للمحول.

التحقق من تحمل الدوائر القصيرة

عندما يكون هناك حاجة لاختبار الدائرة القصيرة ، يتم إخضاع المحول لظروف الاختبار المحددة وفقًا لـ IEC 60076-5.

بعد الاختبار، يتم إجراء القياسات الكهربائية المناسبة والفحوصات الميكانيكية للتحقق من أن المحول لم يعاني من تشوه أو تدهور غير مقبول.

قياس مستوى الصوت

يتم قياس مستوى صوت المحول في ظل ظروف التشغيل المحددة من قبل المعيار المعمول به والمشتري.

ويقارن الأداء الصوتي المقاس بمتطلبات مستوى الصوت التعاقدية.

اختبارات عازلية

يتم إجراء اختبارات مقاومة التيار المتغير المطبقة والمحفزة وقياسات التفريغ الجزئي واختبارات النبضات حسب الاقتضاء على نظام عزل المحول وفئة الاختبار المحددة.

قياسات ما قبل وبعد الاختبار

بالنسبة لاختبارات التحقق من التصميم الرئيسية، يمكن إجراء القياسات المناسبة قبل وبعد الاختبار.

ويمكن أن تشمل هذه:

• نسبة الجهد؛

• مقاومة التلف؛

• مقاومة الدوائر القصيرة؛

• القياسات التشخيصية الأخرى.

والغرض من ذلك هو تحديد أي تغيير كبير ناتج عن اختبار التحقق من التصميم.

8. هل يتم اجتياز اختبار النوع تأهيل جميع المحولات المستقبلية؟

ليس تلقائياً

ويبين تقرير اختبار النوع الناجح أن التصميم المختبر قد استوفي المتطلبات المعمول بها. قد يستخدم المصنع التقرير لإثبات الامتثال للمحولات التي تقع ضمننطاق التصميم المؤهلمع مراعاة قيود التقرير ومتطلبات المعايير المعمول بها والمشتري.

وعندما يتم إدخال تغييرات كبيرة في التصميم، يجب على المصنع تقييم ما إذا كانت الأدلة القائمة لاختبار النوع لا تزال قابلة للتطبيق.

وقد تشمل التغييرات المهمة المحتملة ما يلي:

• ترتيب لف أو تصميم موصل؛

• نظام العزل؛

• تصميم أساسي؛

• ترتيب التبريد؛

• الهيكل الميكانيكي للخزان أو الجزء النشط؛

• الجهد المسمى أو مستوى العزل؛

• تصميم ميكانيكي للدوائر القصيرة؛

• تغييرات كبيرة في المواد أو تكنولوجيا التصنيع.

ومع ذلك،ليس كل تغيير هندسي يتطلب تلقائيا اختبار نوع جديد تماما.

وينبغي أن يستند القرار إلى التقييم الهندسي ومتطلبات IEC المعمول بها ومدى تغيير التصميم ومتطلبات المشتري أو سلطة التصديق.

9. لماذا اختبارات النوع والاختبارات الروتينية ضرورية

تخدم اختبارات النوع والاختبارات الروتينية أغراض مختلفة ولكن تكميلية.

اختبار النوع يجيب على السؤال:

هل يمكن لتصميم المحول هذا أن يلبي الأداء المطلوب ويتحمل الإجهادات المحددة؟

الاختبار الروتيني يجيب على سؤال آخر:

هل تم تصنيع هذا المحول بشكل صحيح وهل يتوافق مع التصميم المحدد؟

يضيف FAT مستوى ثالث:

هل يتوافق المحول المورد لهذا المشروع المحدد مع متطلبات القبول التعاقدي؟

وبالتالي، يتطلب نظام ضمان جودة المحولات الموثوق به جميع المستويات الثلاثة للعمل معاً.

10- الاستنتاج

لا ينبغي النظر إلى اختبار المحول ببساطة كخيار بين "اختبار النوع" و "الدهون".

في إطار IEC 60076 ، يشمل اختبار المحولات فئات مختلفة تخدم أغراض مختلفة:

الاختبارات الروتينيةتحقق من المحول المصنع الفردي.

اختبارات التحقق من النوع والتصميمإظهار الخصائص المهمة لتصميم المحول.

اختبارات خاصةيتم تنفيذها عند الطلب من قبل المعيار المعمول به أو المشتري.

اختبارات قبول المصنع (FAT)توفير إطار تعاقدي للتحقق من أن المحول المورد لمشروع معين يفي بالمتطلبات التقنية المتفق عليها.

بالنسبة لمصنعي المحولات والمشترين ، يساعد فهم هذه التمييزات على منع سوء الفهم حول نطاق الاختبار وتقارير اختبار النوع وإجراءات قبول المصنع.

في النهاية ، لا يتم إثبات محول عالي الجودة من خلال تقرير اختبار واحد. وموثوقيتها مدعومة بمزيج منتصميم مؤهل ، تصنيع خاضع للسيطرة ، اختبار روتيني ، التحقق من التصميم المناسب وقبول المصنع المحدد للمشروع.