يتكوّن المحول بشكل رئيسي من القلب الحديدي، والملفّ، وخزان الزيت، ووسادة الزيت، والموصل العازل، ومُغيّر التصنيف، ومرحّل الغاز، وغيرها، وتتمثل وظائف كل جزء فيما يلي.

النواة الحديدية

القلب هو الجزء الأساسي في الدارة المغناطيسية للمحول؛ ولتقليل خسائر التباطؤ وتيارات الدوّار الناتجة عن القلب الحديدي تحت تأثير التدفق المغناطيسي المتناوب، يُصنع القلب من صفائح فولاذ سيليكون عالية الجودة بسماكة 0.35 ملم أو أقل. وفي الوقت الراهن، تعمد المصانع على نطاق واسع إلى استخدام حبيبات مدرفلة على البارد ذات نفاذية عالية بدلاً من صفائح الفولاذ السيليكوني، وذلك لتقليل الحجم والوزن، كما يُوفَّر سلك التوصيل وتُخفَّف خسائر الحرارة الناجمة عن مقاومة السلك.

يتكون القلب الحديدي من جزأين: عمود القلب الحديدي واليوك الحديدي. يُلفّ عمود القلب، ويقوم اليوك الحديدي بربط أجزاء العمود لتشكيل دائرة مغناطيسية مغلقة. وبحسب ترتيب الملفات داخل القلب، تُقسَّم المحولات إلى نوعين: النوع ذو القلب، والنوع ذو الغلاف الحديدي (ويُشار إليه أيضاً بالنوع ذي القلب والنوع ذي الغلاف).

　　

عمود نووي حديدي مزدوج في نظام أحادي الطور. يحتوي هذا النوع من المحولات على عمودين نوويين، يربطهما حلقتان حديديتان، هما الحلقة الحديدة العلوية والحلقة الحديدة السفلية، لتشكيل دائرة مغناطيسية مغلقة. ويُغلف كل من العمودين النويين بلفات الجهد العالي ولفات الجهد المنخفض. وفي الغالب، تُوضع لفّة الجهد المنخفض في الداخل، أي بالقرب من النواة، بينما تُوضع لفّة الجهد العالي في الخارج، مما يسهّل الالتزام بمتطلبات فئة العزل.

هناك نوعان من المحولات ثلاثية الأطوار ذات النواة الحديدية: النوع ثلاثي الأطوار بثلاثة أعمدة نووية حديدية، والنوع ثلاثي الأطوار بخمسة أعمدة نووية حديدية. ويُعرف النوع ثلاثي الأطوار بخمسة أعمدة نووية حديدية (أو النوع ثلاثي الأطوار بخمسة أعمدة) أيضًا باسم النوع ثلاثي الأطوار بثلاثة أعمدة نووية حديدية مع مربط جانبي؛ إذ يتكوّن من مربطين جانبيين (نواة حديدية بلا ملفات) على الجانبين الخارجيَين للعمود الثلاثي الأطوار ذي الثلاثة أعمدة النووية الحديدية (أو النوع ثلاثي الأطوار بثلاثة أعمدة)، إلا أن مقطع المربطين العلوي والسفلي وارتفاعهما أصغر من تلك الخاصة بالنوع العادي ثلاثي الأطوار بثلاثة أعمدة. وهذا يُقلِّل من ارتفاع المحول بأكمله.

يتم تركيب الملفات الثلاثة لمرحلة ثلاثية على أعمدة النواة الحديدية الثلاثة كلٌّ على حدة، كما تُربط هذه الأعمدة بجسورين حديديين علوي وسفلي لتكون دائرة مغناطيسية مغلقة. وتُرتَّب الملفات بنفس طريقة التوصيل في المحولات أحادية الطور. أما بالنسبة للمحول ذي النواة الحديدية الخمسة في المرحلة الثلاثية، فبالمقارنة مع النواة الحديدية الثلاثية، توجد عمودان إضافيان من النوى الحديدية الفرعية على الجانبين الأيسر والأيمن للنواة الرئيسية، مما يشكّل مغوياً جانبياً. وتُركّب ملفات كل مستوى جهد على الأعمدة الثلاثة الوسطى وفقاً للطور، بينما لا تُركّب أي ملفات على الجسر الجانبي، وهكذا يتشكّل محول ذو نواة حديدية خمسة في المرحلة الثلاثية.

بما أن التدفق المغناطيسي لكل طور من الأطوار الثلاثة في القلب ذي الخمسة أعمدة يمكن أن يُغلق بواسطة العارضة الجانبية، فإن الدائرة المغناطيسية ثلاثية الأطوار تُعتبر مستقلة عن بعضها البعض، على عكس المحول العادي ثلاثي الأطوار ذي الثلاثة أعمدة. لذلك، عند وجود حمل غير متماثل، يمكن للتدفق المغناطيسي لسلسلة الصفر الناتج عن تيار سلسلة الصفر لكل طور أن يُغلق بواسطة العارضة الجانبية، مما يجعل مقاومة الإثارة لسلسلة الصفر مساوية لمقاومة الإثارة (للسلسلة الموجبة) أثناء التشغيل المتماثل.

تُعدّ المحولات ثلاثية الأطوار ذات السعات المتوسطة والصغيرة من النوع ثلاثي الأعمدة. أما المحول ثلاثي الأطوار ذو السعة الكبيرة، فغالبًا ما يقتصر استخدامه بسبب ارتفاع حجم النقل، ويُعتمد في الغالب النوع خماسي الأعمدة.

يتكوّن محول أحادي الطور ذو الغلاف الحديدي من عمود نووي مركزي وعمودين جانبيين للنووي (يُعرفان أيضًا باسم القوائم الجانبية)، ويبلغ عرض العمود النووي المركزي مجموع عروض العمودين الجانبيين. تُوضَع جميع الملفات على العمود النووي المركزي، بينما يشكّل العمودان الجانبيان «غلافًا» يحيط بالملفات من الخارج؛ ولذلك يُسمّى هذا النوع بمحول الغلاف. كما يُشار إليه أحيانًا باسم محول أحادي الطور ثلاثي الأعمدة.

يمكن اعتبار قلب محول ثلاثي الأطوار ذو الغلاف الحديدي مكوّناً من ثلاثة محولات أحادية الطور مستقلة، مرتبة جنبًا إلى جنب.

يتميز بناء محول النواة ببساطته النسبية؛ إذ تُبْعَد الملفات ذات الجهد العالي عن قلب الحديد، مما يسهّل معالجة العزل. أما بناء محول الغلاف فهو أكثر صلابة، ويتسم بتعقيد أكبر في عملية التصنيع؛ إذ تكون المسافة بين الملفات ذات الجهد العالي وعمود القلب أقرب، مما يجعل معالجة العزل أكثر صعوبة. كما أن بناء الغلاف يتيح تعزيز الدعم الميكانيكي للملفات، مما يمكّنها من تحمل قوى كهرومغناطيسية كبيرة، وهو ملائم بشكل خاص للمحوّلات التي تمرّر تيارات عالية. وتُستخدم هياكل الغلاف أيضاً في محولات الطاقة ذات السعة الكبيرة.

في المحولات ذات السعة الكبيرة، ولضمان أن يتم تصريف الحرارة الناتجة عن فقدان اللُّبّ بالكامل بواسطة زيت العزل أثناء دورانه، بما يحقق تأثيرًا تبريدًا جيدًا، يُزوَّد اللُّبّ عادةً بقناة لتبريد الزيت. ويمكن أن يكون اتجاه قناة تبريد الزيت موازيًا أو متعامدًا مع مستوى صفيحة الفولاذ السيليكوني.

 

اللفّ

ترتيب اللفات على القلب

 

تتخذ ملفات المحول، وفقًا لترتيب ملفات الجهد العالي وملفات الجهد المنخفض على القلب، شكلين أساسيين: التماسك والتعاقب. في النوع التماسي، تُصنع جميع الملفات—العالية الجهد والمنخفضة الجهد—على شكل أسطواني، مع اختلاف قطر الأسطوانة، بحيث تكون متحدة المركز على عمود القلب. أما الملف التعاقبي، المعروف أيضًا باسم «ملف الكعكة»، فيُقسَّم إلى عدد من «كعكات» سلكية لملفي الجهد العالي والجهد المنخفض، وتُرصّ بشكل متداخل على ارتفاع عمود القلب. وتُستخدم الملفات التعاقبية في الغالب في محولات القشرة.

تستخدم المحولات الأساسية عمومًا لفائف متحدة المركز. وعادةً ما تُركّب لفيفة الجهد المنخفض بالقرب من القلب الحديدي، بينما تُسلّك لفيفة الجهد العالي خارج لفيفة الجهد المنخفض، مع وجود فجوة عازلة معينة وقناة لتصريف الحرارة عبر الزيت بين لفيفة الجهد المنخفض ولفيفة الجهد العالي، وبين لفيفة الجهد المنخفض والقلب الحديدي، ويتم الفصل بينها بواسطة أنبوب ورقي عازل.

وفقاً لخصائص اللف، يمكن تقسيم اللفات المتمركزة إلى عدة أنواع، مثل النوع الأسطواني، والنوع الحلزوني، والنوع المستمر، والنوع المتشابك.

>>>>

لفائف أسطوانية

 

اللف الأسطواني هو أبسط أنواع اللف، حيث يُلفّ سلك معزول بشكل متواصل على امتداد ارتفاع القلب الحديدي، وذلك بعد لف الطبقة الأولى. تُستخدم ورق العزل بين الطبقات كحشوة، ثم تُلف الطبقة الثانية. يُستعمل هذا النوع من اللف عادةً في لفات الجهد المنخفض للمحوّلات ذات السعة الصغيرة.

 

>>>>

لفائف حلزونية

 

إنّ اللفّ الأسطواني المذكور أعلاه هو في الواقع أيضًا لفّ حلزوني، غير أنّ اللفّ الحلزوني المُشار إليه هنا يتكوّن من عدد أكبر من الأسلاك المتصلة على التوازي في كلّ دورة، حيث تُرتب هذه الأسلاك بشكل متوازٍ باتجاه الشعاعي بواسطة عدة أسلاك مسطحة معزولة (واحدة فوق الأخرى)، ثم تُلفّ على امتداد الارتفاع المحوري لعمود القلب كأنها خيط يُلَفّ دورةً تلو أخرى، بحيث تشبه كلّ دورة بكرة سلك.

اللف الحلزوني: عندما يتجاوز عدد الأسلاك المتوازية الحدّ المسموح به، تُقسَّم هذه الأسلاك إلى صفين وتُلف على شكل لف حلزوني مزدوج. ولتقليل الفقد الإضافي في الأسلاك، يتم تبديل مواقع الأسلاك المتوازية أثناء لفّ اللفات الحلزونية. وعادةً ما يُستخدم هذا النوع من اللفات في ملفات التيار العالي ثلاثية الأطوار بقدرة 800 كيلوفولت أمبير وجهد أقل من 35 كيلوفولت.

 

>>>>

اللفات المستمرة

 

يتكوّن اللف المتواصل من عدد من بكرات الأسلاك (المعروفة أيضًا باسم «كعكات الأسلاك») التي تُلف باستمرار باستخدام أسلاك مسطحة، وتكون الوصلات بين البكرات المتجاورة متناوبة على الجوانب الداخلية والخارجية لللف، بحيث ترتبط جميعها بشكل طبيعي بواسطة أسلاك اللف نفسها دون وجود أي وصلات. يمتاز هذا النوع من اللف بنطاق تطبيق واسع، ويُستخدم عادةً في الملفات ذات السعة ثلاثية الأطوار التي تزيد عن 630 كيلو فولت أمبير، وبجهد يتراوح بين 3 و110 كيلو فولت.

 

>>>>

لفات متشابكة

 

يشبه شكل اللف المتشابك الشكل الخاص بالنوع المستمر، إلا أن الفرق الرئيسي يكمن في أن اللفات المتجاورة كهربائيًا في كل ملف من اللف المستمر تُرتّب بشكل متسلسل، بينما يُدرج لف آخر بين اللفات المتجاورة كهربائيًا في اللف المتشابك، مما يؤدي إلى زيادة فارق الجهد بين اللفات المتجاورة فعليًا. توجد العديد من رؤوس اللحام الخاصة باللف المتشابك، كما أن عملية اللف تستغرق وقتًا طويلًا. ويهدف استخدام اللف المتشابك إلى زيادة السعة الطولية للملف، بحيث يُوزَّع جهد البدء بشكل أكثر انتظامًا بين لفات الخط عند حدوث جهد زائد. وتُستخدم اللفات المتشابكة عمومًا في الملفات عالية الجهد التي تزيد جهدها عن 110 كيلوفولت.

يُعدّ الملف العنصر الرئيسي المسؤول عن التسخين في المحول أثناء التشغيل. ولضمان تبديد فعّال للحرارة من الملف، فإنه، بالإضافة إلى الأجزاء الطولية الداخلية والخارجية للملف، يُقسَّم الملف الأسطواني ذي الطبقة المزدوجة بين الطبقة الداخلية والطبقة الخارجية بواسطة شرائط داعمة عازلة، مما يشكّل قناة زيت طولية؛ أما بالنسبة لملفات الكعكات السلكية، مثل اللفات الحلزونية والمتصلة والمتشابكة وغيرها، فيُفصل بين كل كعكتين سلكيتين أيضًا بواسطة شرائط عازلة لتشكيل قناة زيت عرضية. وتتّصل قناتا الزيت الطولية والعرضية ببعضهما البعض.

نوع الهيكل الملفوف

 

>>>>

نوع بنية لفائف المحول العادية

 

تنقسم المحولات إلى محولات ذات لفّتين أو ثلاث لفّات أو أكثر، وذلك وفقًا لعدد اللفّات في كل مرحلة. أما المحول ذو الثلاث لفّات فيحتوي على ثلاثة لفّات مرصوصة بشكل متحد المركز على كل عمود من أعمدة القلب، وهي: لفّة الجهد العالي، ولفّة الجهد المتوسط، ولفّة الجهد المنخفض. تُستخدم محولات رفع الجهد غالبًا لنقل تدفق الطاقة من لفّات الجهد المنخفض إلى شبكات الجهد العالي وشبكات الجهد المتوسط، وتُرتّب لفّاتها بحيث تكون لفّات الجهد المتوسط قريبة من القلب، ولفّات الجهد العالي في الطبقة الخارجية، بينما تقع لفّات الجهد المنخفض بين لفّات الجهد المتوسط ولفّات الجهد العالي. أما بنية محول خفض الجهد فتتمثّل في وضع لفّة الجهد المنخفض بالقرب من القلب الحديدي، ووضع لفّة الجهد المتوسط بين لفّة الجهد المنخفض ولفّة الجهد العالي، مع إبقاء لفّة الجهد العالي في الطبقة الخارجية؛ وهو ما يُستخدم عادةً لنقل اتجاه تدفق الطاقة من الجهد العالي إلى الجهد المتوسط والجهد المنخفض.
 

عندما تكون الملفات ذات الجهد العالي وملفات الجهد المتوسط من المرحلتين (17.5 كيلوفولت و3 كيلوفولت) موصولة على شكل حرف Y، ولضمان توفير مسار تيار التوافقي الثالث للمحول، والحفاظ على قرب التدفق المغناطيسي الرئيسي من الشكل الجيبي، وتحسين شكل الموجة لقوة الدفع الكهربائية، يُضاف غالبًا إلى المحول ملف رابع موصول على شكل حرف Δ، ليصبح بذلك محولًا بأربع ملفات.

>>>>

نوع بنية لفائف المحول المقسم

 

بالنسبة لنظام الطاقة في الوحدات ذات السعة الكبيرة (وحدة واحدة بقدرة 200 ميغاواط فأكثر)، وعند استخدام جهد عالي أولي للمصنع يبلغ 6 كيلوفولت فقط، ولأغراض السلامة، يتعين تزويد أحمال المصنع الرئيسية عبر قناتين وإنشاء قسمين من المفاتيح الكهربائية؛ وغالبًا ما يُستخدم في هذه الحالة محول ذو ملفات منخفضة الجهد مقسومة، ويُعرف باسم المحول المقسم. يتميز هذا المحول بملف واحد عالي الجهد وملفين منخفضي الجهد، وتُسمّى ملفات الجهد المنخفض هذين بالملفات المقسمة. وفي الواقع، يُعدّ هذا النوع من المحولات بنية خاصة لمحول ثلاثي الملفات.

تتمثل الخصائص البنائية لمحول اللفات المقسمة في أن ترتيب اللفات على القلب الحديدي يجب أن يلبي متطلبين اثنين: (1) أن تكون هناك ممانعة قصر دائرة كبيرة بين لفتي الجهد المنخفض المقسمتين؛ (2) أن تكون ممانعة القصر بين كل لفة مجزأة ولفة الجهد العالي صغيرة ومتساوية.

 

>>>

نوع بنية ملف المحول الذاتي

 

تُستخدم المحولات التلقائية غالبًا في بعض محطات توليد الطاقة الكبيرة ومحطات التحويل لربط نظامين عاليي الجهد اللذين يختلفان قليلًا في مستويات الجهد.
 

تعمل المحولات الذاتية بشكل مختلف عن المحولات العادية. فبين ملفيّ المحول الذاتي لا توجد فقط علاقة مغناطيسية، بل توجد أيضًا علاقة مباشرة في الدائرة الكهربائية. يتكوّن ملف الجهد العالي من ملف مشترك (ملف الجهد المنخفض) وملف متصل على التوالي. كما أن القدرة المُنقلة عبر المحول الذاتي تتكون من جزأين: الأول يُنقل مباشرةً عبر الدائرة من خلال الملفات المتصلة على التوالي، والثاني يُنقل بواسطة الحثّ الكهرومغناطيسي عبر الملفات المشتركة.

من أجل إزالة التوافقي الثالث وتخفيض ممانعة تسلسل الصفر في المحول الذاتي بهدف استقرار جهد نقطة التعادل، يُضاف عادةً في المحول الذاتي ثلاثي الأطوار، إلى جانب الملف المشترك والملف المتسلسل، ملف ثالث موصول على شكل مثلث. ولا توجد بين هذا الملف الثالث والملفين المشترك والمتسلسل سوى اتصال مغناطيسي، دون وجود أي اتصال مباشر في الدائرة الكهربائية.

عادةً ما يُصنع الملف الثالث للمحول الذاتي بجهد منخفض يتراوح بين 6 و35 كيلوفولت، بالإضافة إلى استخدامه لإزالة التوافقي الثالث. كما يمكن استخدامه لتزويد المناطق القريبة بالطاقة، أو لربط المكثفات أو مكثفات التعويض، وغيرها.

خزان الوقود

 

يُحتوى جسم المحول المغمور بالزيت، بما في ذلك الملف والقلب، داخل خزان مملوء بزيت المحولات، وهو ملحوم بألواح فولاذية. يتكون خزان الوقود للمحول الصغير والمتوسط الحجم من هيكل صندوقي وغطاء صندوقي؛ إذ يُوضع جسم المحول داخل الهيكل الصندوقي، ويمكن رفع الغطاء خارج الجسم لإجراء عمليات الفحص والإصلاح. أما المحولات الكبيرة والمتوسطة الحجم، فنظراً لكبر حجم جسمها وثقله، فإن رفع الجسم يكون غير مريح، ولذلك تُصمم على شكل هيكل صندوقي قابل للرفع. ويأخذ هذا النوع من الهياكل الصندوقية شكل الجرس؛ وعند إجراء الصيانة الشاملة للجسم، يُرفع الجزء الأخف وزناً من الهيكل، أي الخزان العلوي، مما يتيح كشف الجسم بالكامل.

يُستخدم خزان الوقود في المحولات ذات السعة الكبيرة على نطاق واسع ضمن هيكل مغلق بالكامل؛ إذ يُلحَم بين الخزان الرئيسي وصفيحة الفولاذ العلوية للخزان، أو بين الخزان العلوي والخزان السفلي، دون استخدام حشية إحكام لضمان عدم انعدام موثوقية الإغلاق. ولتسهيل الصيانة، يُزوَّد الجزء المناسب بباب دخول أو باب فتحة يدوية.
 

 

وسادة زيتية

 

وسادة الزيت، المعروفة أيضًا باسم خزان تخزين الزيت، هي جهاز لحماية الزيت، وهي عبارة عن حاوية أسطوانية مصنوعة من صفائح فولاذية، تُركّب أفقيًا على غطاء خزان زيت المحول وتُوصَل بخزان الزيت بواسطة أنبوب مقوس. يُزوَّد أحد طرفي وسادة الزيت بمقياس مستوى الزيت (أنبوب علامة الزيت)، مما يتيح مراقبة تغيرات مستوى الزيت. ويبلغ حجم وسادة الزيت عادةً 8% إلى 10% من حجم زيت خزان محول الزيت.
 

عندما يتوسع زيت المحول أو يتقلص بفعل تغير درجة حرارته، يقوم وسادة الزيت بدور تخزين الزيت وتعويض الكميات المفقودة، بما يضمن امتلاء خزان الزيت بالكامل. وفي الوقت نفسه، وبفضل تركيب وسادات الزيت، يتم تقليل مساحة التلامس بين زيت المحول والهواء، مما يحد من سرعة تدهور الزيت.
 

تُستخدم الوسائد الزيتية المغلقة بشكل شائع في المحولات الكبيرة، وتوجد منها البنيةان التاليتان.

وسادة زيت الحجاب الحاجز

 

تستخدم وسادة الزيت ذات الحجاب الحاجز غشاءً رقيقًا (حجابًا) لعزل الزيت عن الغلاف الجوي. وتُعد وسادة الزيت أسطوانة أفقية، يُدرج فيها طبقة من الغشاء بين حافة اللوحة الوسطى، مما يقسم الفراغ الداخلي للوسادة إلى قسمين: زيت المحول أسفل الغشاء، والهواء فوقه. ويتكوّن الغشاء من قماش نايلون مغطّى بمطاط النتريل-البوتادين، الذي يتميّز بنفاذية هواء منخفضة جدًا، ومقاومة عالية للزيت، وقدرة على التكيّف مع درجات حرارة منخفضة (-43°C). وتبلغ العمر التشغيلي للغشاء في الظروف العادية نحو 100,000 دورة عند درجة حرارة زيت تبلغ 60°C. كما أن خزان الزيت في وسادة الزيت قادر على تحمل فراغ كامل، ما يتيح إجراء عملية تعبئة الزيت بالفراغ حتى بعد تركيب الوسادة. ويتم ربط الجانب الهوائي للغشاء بجهاز تنفسي ليظل متصلًا بالغلاف الجوي.

وسادة زيتية من نوع الكبسولة

 

يستخدم وسادة الزيت من النوع الكبسولي حاويةً من المطاط الصناعي في الفراغ العلوي على سطح الزيت داخل الوسادة، حيث تكون هذه الحاوية خالية من الزيت، بينما يُملأ باقي الفراغ داخل الوسادة بزيت المحولات. ويتيح شكل الحاوية المطاطية تكيّفها مع التغيرات في مستوى الزيت الناجمة عن تمدّده وتقلّصه الحراري عبر تغيّر شكلها. وبما أن الحاوية مصنوعة من مطاط النتريل الذي يتميز بمقاومة ممتازة للزيت والظروف الجوية، بالإضافة إلى قوة ميكانيكية عالية، فإن الجهاز يتمتع بموثوقية كافية خلال التشغيل طويل الأمد. وفي داخل الحاوية المطاطية، يتواصل الهواء مع الهواء الخارجي عبر جهاز تنفس مرشح ممتص للرطوبة، وذلك لمنع تدهور حالة الحاوية والحفاظ دائماً على ضغط جوي ثابت داخلها. وإضافةً إلى ذلك، ولأن قعر الحاوية المطاطية مصمم ليكون مستوياً بما يتناسب مع كمية الزيت الموجودة في الوقت الحالي، فإن قعر الحاوية يُشير إلى مستوى الزيت بواسطة مقياس مستوى الزيت.

 

عضو الجهاز التنفسي

تتكوّن أجهزة التنفّس، التي تُعرف أيضًا باسم أجهزة تنفّس التجفيف، عادةً من أنبوب ووعاء زجاجي مملوء بمادّة مجفّفة (مثل هلام السيليكا أو الألومينا المنشّطة). وعندما يتوسّع الهواء في وسادة الزيت أو يتقلّص تبعًا لتغيّر حجم زيت المحول، يمرّ الهواء الخارج أو الداخل عبر جهاز التنفّس، حيث تمتصّ المادة المجفّفة الرطوبة الموجودة في الهواء وتفلتره، مما يحافظ على نظافة الزيت. يظهر هلام السيليكا المشبع بالكلوريدات بلون أزرق عندما يكون جافًا، لكن مع امتصاصه للماء واقترابه من حالة التشبع، يتحوّل لونه إلى اللون الوردي الفاتح أو الأحمر، ويمكن بذلك تقدير ما إذا كانت المادة المجفّفة قد فقدت قدرتها على الامتصاص. ويمكن إعادة تنشيط هلام السيليكا الرطب عن طريق التسخين والتجفيف، وعندما يعود لون حبيبات هلام السيليكا إلى اللون الأزرق الكوبالت، تكون عملية إعادة التنشيط قد اكتملت.
 

 

 

جهاز تخفيف الضغط

 

تلعب أجهزة تخفيف الضغط دورًا مهمًا في حماية محولات الطاقة. فإذا حدث عطل داخلي أو ماس كهربائي في محول طاقة مملوء بزيت المحولات، فإن التفريغ القوسي سيؤدي إلى تبخير الزيت فورًا، مما يسبب ارتفاعًا شديدًا وسريعًا جدًا في ضغط الغاز داخل الخزان. وإذا لم يتم تخفيف هذا الضغط بسرعة كافية، فقد ينفجر الخزان، مما يؤدي إلى انبعاث كميات كبيرة من الوقود على مساحة واسعة، وقد يتسبب ذلك في نشوب حرائق وإلحاق أضرار إضافية؛ لذا لا بد من اتخاذ تدابير لمنع حدوث ذلك. وهناك نوعان من أجهزة تخفيف الضغط: أنابيب مقاومة للانفجار وأجهزة تخفيف الضغط؛ وتُستخدم الأنابيب المقاومة للانفجار في المحولات الصغيرة، بينما تُستخدم أجهزة تخفيف الضغط في المحولات الكبيرة والمتوسطة الحجم.

 

أنبوب مقاوم للانفجار (يُعرف أيضًا بأنبوب حقن الوقود)

 

يُركّب الأنبوب المقاوم للانفجار على الغطاء العلوي للمحول، ويُوصَل الأنبوب المفلطح بوسادة الزيت أو بالجو، فيما تُغلق الفوهة بطبقة رقيقة. وعند حدوث عطل داخل المحول، ترتفع درجة حرارة الزيت، فيتحلل الزيت بشكل مفاجئ وعنيف مُنتجًا كمية كبيرة من الغاز، مما يؤدي إلى ارتفاع حاد في ضغط خزان الزيت. وعندما يزداد الضغط في خزان الوقود ليصل إلى 50000 باسكال، تنكسر الطبقة الرقيقة للأنبوب المقاوم للانفجار، فتنطلق الزيوت والغازات عبر الفوهة، مما يمنع حدوث انفجار أو تشوه في خزان زيت المحول.

 

مخفف الضغط

 

مقارنةً بأنابيب مقاومة الانفجار، تُستخدم مفرغات الضغط على نطاق واسع في المحولات الكبيرة والمتوسطة الحجم نظرًا لما تتمتع به من مزايا تتمثل في صغر خطأ ضغط الفتح، وقصر زمن التأخير (2 مللي ثانية فقط)، وارتفاع درجة حرارة التحكم، وإمكانية العمل المتكرر.
 

يُركَّب جهاز خفض الضغط، المعروف أيضًا باسم مخفض الضغط، على الغطاء العلوي لخزان المحول، وذلك بشكل مشابه لصمام الأمان في الغلاية. وعندما يتجاوز ضغط خزان الوقود القيمة المحددة، يُفتح باب الختم (الصمام) الخاص بإطلاق الضغط، فيُفرغ الغاز، وبعد انخفاض الضغط، يُغلق باب الختم تلقائيًا بفعل ضغط النوابض. ويمكن إزالته قبل تشغيل نظام إطلاق الضغط أو أثناء الصيانة، كما يمكن قياس ضغط التشغيل الخاص به وتصحيحه.
 

يجب أن يُنسَق ضبط ضغط التشغيل لمنظم الضغط مع ضبط معدل التدفق التشغيلي لمرحل الغاز. فإذا كان ضغط تشغيل منظم الضغط منخفضًا جدًا، فقد يتم تفريغ الضغط داخل الخزان بسرعة كبيرة، مما يؤدي إلى تعطيل عمل مرحل الغاز وتوسيع نطاق أعطال المحول.
 

يستخدم نابضًا قابلًا للضبط يضغط على قرص الصمام (باب القرص)، وعندما يتجاوز الضغط داخل الخزان ضغط النابض، يرتفع غطاء الصمام، أي يفتح صمام العادم. في الظروف العادية، تكون قوة الدفع الكلية الناتجة عن ضغط الغاز داخل الخزان على قرص الصمام مساوية لضغطه على المساحة الكلية لحلقة الإحكام (ذات القطر الأصغر) الموجودة في القرص. وبمجرد أن يثبت القرص في مكانه (يرتفع)، تصبح قوة الدفع الكلية المؤثرة على القرص مساوية للضغط الواقع على الحجم الكلي لحلقة الإحكام الخارجية للقرص، مما يؤدي إلى زيادة قوة تثبيت القرص. ونتيجةً لذلك، وبمجرد تثبيته، يمكن فتحه بالكامل خلال بضع مللي ثوانٍ.

عند فتح قرص الصمام، يُدفع الطرف العلوي لمؤشر التشغيل خارج الغطاء المكشوف، وتُستخدم حلقة غلاف المؤشر لتثبيته في وضع الفتح، ويظل مرئيًا بوضوح من مسافة بعيدة، مما يدل على أن الجهاز قد عمل. ولا يمكن إعادة ضبط المؤشر إلا يدويًا عن طريق دفعه حتى يستقر على القرص. وبعد حدوث تحرير الضغط وتفعّل مؤشر التلامس، يمكن توصيل هذا التلامس على التوازي مع تلامس إنذار مرحل الغاز، ليؤدي إلى إيقاف تشغيل المحول، وذلك لمنع حالة تحرير الضغط من أن تؤدي إلى عدم استجابة مرحل الغاز وعدم إرسال أمر الإيقاف.

يُركّب جهاز تخفيف الضغط على الجزء العلوي من غطاء خزان الوقود، وعادةً ما يُوصَل قسم من أنبوب الرفع بحيث يتساوى ارتفاع جهاز التفريغ مع ارتفاع وسادة الزيت، وذلك للقضاء على الفرق بين ضغط الزيت والضغط الساكن في الظروف العادية.

المبرد (يُعرف أيضًا باسم المبرّد أو زعنفة تبديد الحرارة)

 

يأتي المبرد على شكل أنابيب مموجة، أو مروحية، أو دائرية، أو في صفوف، وغيرها؛ وكلما زادت مساحة تبديد الحرارة، كان أثر التبريد أفضل. وعند وجود فارق في درجة الحرارة بين حرارة الزيت العلوية والحرارة السفلية للمحول، ينشأ حركة الحمل الحراري للزيت عبر المبرد، ثم يعود إلى خزان الزيت بعد أن يبرد بفعل المبرد، مما يساهم في خفض درجة حرارة المحول. ولتحسين أداء التبريد في المحول، يمكن اعتماد تدابير مثل التبريد بالهواء، والتبريد القسري بالهواء، والتبريد القوي باستخدام الماء والزيت.
 

الأكمام العازلة

 

عندما يمر سلك التوصيل الرئيسي للفائف المحول عبر خزان الوقود من داخل الصندوق، يجب أن يمر عبر ذراع الغلاف العازل لعزل السلك الحامل للتيار. يتكون الغلاف العازل أساسًا من قضيب موصل مركزي وغلاف بورسلين. يُربط القضيب الموصل باللفافة عند أحد طرفيه داخل الخزان، وبالتوصيلات الخارجية عند الطرف الآخر.

يعتمد تركيب الغلاف العازل بشكل رئيسي على مستوى الجهد. فبالنسبة للجهود المنخفضة، يُستخدم عادةً غلاف بورسلين صلب بسيط. وعند ارتفاع الجهد، ولتعزيز قدرة العزل، تُدرج طبقة مملوءة بالزيت بين الغلاف البورسليني والقضيب الموصل، ويُطلق عليها «الغلاف المملوء بالزيت». أما عند الجهد الذي يزيد عن 110 كيلوفولت، فيُستخدَم غلاف مملوء بالزيت ذو خاصية سعوية، ويُعرف باسم «الغلاف السعوي». وإلى جانب ملء التجويف الداخلي للغلاف البورسليني بالزيت، يُلفّ الغلاف السعوي أيضًا بعازل سعوي يُوضع بين القضيب الموصل المركزي (أنبوب نحاسي مجوف) والشفة، ليؤدي دور العزل الرئيسي بين الشفة والقضيب الموصل.

 

مبدّلات التحويل (وتُسمّى أيضًا المحوّلات)

 

مُغيّر التصحيح هو جهاز يُعدّل نسبة تحويل المحول. عادةً ما تمتلك الملفات الابتدائية للمحول ذي الملفين، وكذلك الملفات الابتدائية والثانوية للمحول ثلاثي الملفات، ثلاثة أو خمسة أو سبعة أو تسعة عشر وضعًا منفصلًا. يُعدّ الوضع الأوسط لتصحيح التصحيح هو وضع الجهد المُصنَّف. ويبلغ فارق الجهد بين الوضعين المجاورين في تصحيح الثلاثة 5%، بينما يبلغ فارق الجهد بين الوضعين المجاورين في تصحيح الأوضاع المتعددة 2.5% أو 1.25%. يُركَّب الجزء التشغيلي على قمة المحول، وتُمدّد خزان الزيت الخاص بالمحول عبر قضيب النقل. ووفقًا لاحتياجات تشغيل النظام، يُختار موضع التصحيح وفقًا للعلامات الموضحة.

ينقسم جهاز تنظيم الجهد في المحول إلى نمطين: تنظيم الجهد بدون حمل وتنظيم الجهد أثناء الحمل. يُجرى تبديل مفتاح التحويل دون حمل الكهرباء، ويتميز ببنية بسيطة. أما مفتاح التحويل أثناء الحمل فيُجرى تبديله دون انقطاع التيار؛ ولتجنب حدوث قصر كهربائي بين طرفي التحويل أثناء عملية التبديل، يلزم توصيل دائرة انتقال، وعادةً ما تُستخدم مقاومة أو ممانعة انتقالية بين طرفي المفتاح كدائرة انتقال. لذلك، يشتمل مفتاح التحويل أثناء الحمل على دائرة انتقال، وتكون بنيته أكثر تعقيدًا. ومع ذلك، فإن تبديل طرفي التحويل يمكن إجراؤه تحت الحمل، مما يجعله شائع الاستخدام في شبكات الطاقة.

مرحلات الغاز (تُعرف أيضًا باسم مرحلات الغاز)

 

يُعدّ مرحل الغاز الجهاز الرئيسي للحماية في المحول، إذ يُمكنه الكشف عن مختلف الأعطال وظروف التشغيل غير الطبيعية داخل المحول، مثل انخفاض مستوى الزيت، وانهيار العزل، وتسرب الرطوبة، وأعطال التسخين أو التفريغ في القلب والملفات، وغيرها. كما يتميز بحساسية عالية وسرعة استجابة، وببنية بسيطة، وسهولة الصيانة والإصلاح.

يُركّب مرحل الغاز على الأنبوب الواصل بين خزان زيت المحول ووسادة الزيت، ويجب أن يشير اتجاه السهم الموجود على المرحل نحو وسادة الزيت. كما يُشترط وجود ميل تركيبي يتراوح بين 1% و1.5% لضمان انسياب الغاز الناتج عن عطل في المحول بسلاسة نحو مرحل الغاز.

تنقسم مرحلات الغاز إلى نوعين: مرحلات لحماية جسم المحول، ومرحلات لحماية صندوق المحول الخاص بتنظيم الجهد أثناء التشغيل.

في الوقت الراهن، يُستخدم غالباً مرحل الغاز ذو الحاجز QJ1-80 لحماية جسم المحول. فعند حدوث عطل طفيف داخل المحول، يتجمع الغاز الناتج عن تحلل الزيت في الجزء العلوي من المرحل؛ وعندما يصل إجمالي كمية الغاز إلى 250–300 سم³، يتم توصيل جهة اتصال الغاز الخفيف في المرحل لإرسال إشارة إنذار. أما إذا كان العطل الداخلي للمحول شديداً، فسيحدث تدفق قوي للزيت والغاز، مما يؤدي إلى إغلاق جهة اتصال الغاز الثقيل في الحاجز الداخلي لمرحل التأثير، وتشغيل دائرة انقطاع القاطع، وبالتالي قطع التيار الكهربائي عن المحول.

يُستخدم مرحل الغاز ذو الحاجز QJ1-50 غالبًا لحماية صندوق بوابة محوّل التحويل تحت الحمل (خزان الوقود الإضافي). لا يُربط صندوق البوابة بخزان الزيت الرئيسي، ويُزوَّد بمفتاح تنظيم الضغط تحت الحمل. فإذا كان مرحل الغاز يضم زوجًا واحدًا من الملامسات، فإنه يعمل مباشرة على إصدار الإنذار أو الانقطاع. أما إذا كان يضم زوجين من الملامسات، فيُستخدم زوج للغاز الخفيف وزوج للغاز الثقيل، بحيث يُفعَّل الأول للإنذار والثاني للانقطاع.

توقف مصنع تصنيع مرحل الغاز العائم عن الإنتاج.

بالإضافة إلى مرحلات الغاز ذات الحواجز، تُركّب بعض محطات توليد الطاقة الكبيرة أيضًا نوعًا من مرحلات الغاز يُسمّى بمرحل أنبوب بيتوت على المحول الرئيسي، وهو يختلف عن مرحل الغاز العادي من حيث قدرته على منع حدوث أعطال ناجمة عن الزلازل. وتتميّز هذه المرحلات بأنها تعتمد مبدأ «أنبوب بيتوت» في الاستجابة لحركة الغاز الثقيل؛ إذ تقوم بقياس الضغط الديناميكي والضغط الساكن لتدفّق الزيت، ويُطبَّق هذان الضغطان على جانبي صندوق غشائي، وعندما يبلغ فرق الضغط القيمة المحددة، يتشوّه الصندوق الغشائي، فيحرّك المفتاح الدقيق ويُرسل نبضة إيقاف التشغيل. ولذلك فإن استجابتها تعتمد على معدل التدفّق وليس على الاهتزازات. أما مبدأ وبنية الجزء الخاص باستجابة الغاز الخفيف فهما مماثلان لمثيليهما في مرحلات الغاز العادية.

　　

يجب تزويد المحولات الكهربائية المركبة في المناطق ذات مستوى التصدع الزلزالي 7 وما فوق بمرحلات غاز مقاومة للصدمات.
 

منقي الزيت (يُعرف أيضًا باسم المرشح الحراري)

 

منقي الزيت هو وعاء مملوء بمادة ماصة (جيل السيليكا أو الألومينا المنشطة) يُركّب على الجدار الجانبي لخزان المحول أو في الجزء السفلي من مبرد الزيت القوي. أثناء تشغيل المحول، وبسبب فارق درجة الحرارة بين طبقتي الزيت العلوية والسفلية، يتدفق زيت المحول عبر المنقي من الأعلى إلى الأسفل مكوّنًا حركة الحمل الحراري. يلامس الزيت المادة الماصة، فيُمتص منه الرطوبة والأحماض والأكاسيد، مما ينظّف الزيت ويطيل عمره التشغيلي. عند استخدام جيل السيليكا، تبلغ كتلته 1% من كتلة زيت المحول؛ وعند استخدام الألومينا المنشطة، تبلغ كتلته 0.5% من كتلة زيت المحول.

العزل

 

تنقسم العزلة الداخلية للمحول إلى قسمين: العزل الرئيسي والعزل الطولي. يُقصد بالعزل الرئيسي ذلك العزل الموجود بين الملفات والأرض، وبين الأطوار، وكذلك بين ملفات ذات نفس الطور ومستويات جهد مختلفة، ويُعتمد في العزل الرئيسي بشكل رئيسي على بنية العزل القائمة على الفاصل الزيتي، والتي تتشكّل عادةً بإضافة طبقة واقية، وطبقة عازلة مغطاة، وفجوة زيتية ضمن الفاصل؛ أما العزل الطولي فيُشير إلى العزل بين الأجزاء المختلفة لملفٍ واحدٍ من نفس مستوى الجهد، مثل الطبقات، واللفات، والملفات، والشاشات الكهروستاتيكية.