كجهاز تعويض للقدرة التفاعلية الأساسية في أنظمة الطاقة، يجب أن تعمل مجموعات المكثفات بجهد 10 كيلو فولت بتناغم مع المفاعلات المتسلسلة لقمع تيارات الاندفاع أثناء التبديل وتوافقيات الترشيح. ومع ذلك، في التشغيل العملي، تُعد أعطال احتراق قلب المفاعلات التي تدعم مجموعات المكثفات شائعة. لا تقتصر هذه الأعطال على إيقاف تشغيل مجموعات المكثفات فحسب ، بل قد تُسبب أيضًا مشاكل متتالية، مثل تقلبات جهد الشبكة وتلف المعدات. استنادًا إلى حالات حوادث واقعية، تُحلل هذه المقالة بعمق الأسباب الرئيسية لاحتراق قلب المفاعل، وتقترح تدابير وقائية مُستهدفة تُركز على التشغيل المُنسق لمجموعات المكثفات والمفاعلات، وتُقدم مراجع لشركات الطاقة لضمان سلامة المعدات.
1. بنوك المكثفات والمفاعلات المتسلسلة: القيمة الأساسية للتشغيل
تعمل مجموعات مكثفات 10 كيلو فولت ، كأجهزة تعويض رئيسية للقدرة التفاعلية، بشكل أساسي على ضخ القدرة التفاعلية السعوية في شبكة الكهرباء، وتحسين معامل القدرة، وتثبيت جهد الناقل. ومع ذلك، تُولّد المكثفات تيارات اندفاعية هائلة أثناء التبديل (بدون كبح المفاعل، يمكن أن تصل ذروة تيار الاندفاع إلى عشرات أضعاف التيار المُصنّف)، مما قد يُتلف معدات مثل الصمامات وأجسام المكثفات .
يُحلّ ربط المفاعلات المتسلسلة هذه المشكلة بفعالية: فالخصائص الحثية للمفاعلات تُحدّ من تيار اندفاع المكثفات أثناء التبديل (عادةً ما تُسيطر على الذروة بحيث لا تتجاوز 5 أضعاف التيار المُصنّف)، وتُرشّح التوافقيات عالية الرتبة في شبكة الطاقة لمنع ارتفاع درجة حرارة المكثفات نتيجة الحمل الزائد التوافقي. ويُعدّ التشغيل المتوافق للمفاعلين أساسًا لضمان التشغيل الآمن والفعال لنظام تعويض القدرة التفاعلية، حيث يجب ضبط معلمات المفاعل بدقة لتتناسب مع سعة مجموعات المكثفات ؛ وإلا، فقد تحدث مشاكل مثل ارتفاع درجة حرارة القلب وتلف العزل.
II. مراجعة الحادث: القصة الكاملة لاحتراق قلب المفاعلات الداعمة لمكثفات 10 كيلو فولت
انبعث فجأةً دخانٌ ورائحة احتراق من مفاعل تسلسلي يدعم مجموعة مكثفات بجهد 10 كيلو فولت في محطة فرعية أثناء التشغيل. بعد انقطاع التيار الكهربائي، كشفت عمليات التفتيش أن أسطوانة العزل وراتنج الإيبوكسي في قلب مفاعل المرحلة ب قد انصهرا وتحللا بسبب ارتفاع درجات الحرارة، وتقشر الطلاء المضاد للضوضاء، وتراكمت كمية كبيرة من نشارة الخشب والغبار على سطح عمود القلب. حدث تنشيطٌ للحماية من التيار الزائد قبل يومين من الحادث، وأكدت اختباراتٌ أخرى السبب الجذري للعطل.
1. تكشف بيانات الاختبار الرئيسية عن المشكلات الأساسية
أظهرت اختبارات ارتفاع درجة الحرارة على المفاعل المعيب ارتفاعًا غير طبيعي في درجة حرارة قلب المرحلة ب:
- كانت درجة حرارة المرحلة ب 21.7 ~ 23.6 درجة مئوية قبل الاختبار وارتفعت إلى 118.1 ~ 120.3 درجة مئوية بعد ساعتين، مع ارتفاع درجة الحرارة بمقدار 96.4 ~ 96.7 درجة مئوية؛
- كانت الزيادة في درجة حرارة المرحلة (أ) والمرحلة (ج) 14.9 إلى 20.4 درجة مئوية فقط، لكن عمليات التفتيش التشريحية وجدت أن مواد العزل الخاصة بها قد تشققت وتقدمت في العمر أيضًا.
أكدت الاختبارات الإضافية أن قلب الطور ب تسبب في احتراق مادة العزل بسبب ارتفاع درجات الحرارة، وأن الحرارة أثرت على الطورين أ وج من خلال التوصيل الحراري. ومع ذلك، كان توافق السعة بين مجموعة المكثفات والمفاعل طبيعيًا، ولم تكن هناك أي اختلالات في توافقيات النظام، مما يستبعد هذين السببين الشائعين.
2. تحديد السبب الجذري: ماس كهربائي في فجوة الهواء ناتج عن صفائح الفولاذ السيليكونية المفكوكة
تعتمد أنوية المفاعلات على هيكل مغلف بصفائح فولاذ السيليكون. يمكن للطبقة العازلة لصفائح فولاذ السيليكون زيادة مقاومة حلقات التيار الدوامي وتقليل خسائر التيار الدوامي (التيارات الدوامية هي السبب الرئيسي لتسخين القلب). السبب الرئيسي لهذا الحادث هو:
- أثناء إنتاج أو نقل أو تركيب المفاعل، كانت بعض صفائح الفولاذ السيليكوني في قلب المرحلة ب غير مرتبطة بشكل صحيح أو فضفاضة أو غير محاذية، مما أدى إلى فشل الفجوات الهوائية بين الأقراص الحديدية والتسبب في حدوث ماس كهربائي في الفجوات الهوائية؛
- أدى قصر الدائرة في فجوة الهواء إلى زيادة خسائر التيار الدوامي بشكل حاد، واستمرت درجة حرارة القلب في الارتفاع، متجاوزة عتبة تحمل مواد العزل (عادة 105 درجة مئوية)، مما تسبب في النهاية في تحلل العزل واحتراقه؛
- تسبب إمداد الطاقة المستمر من مجموعة المكثفات في تراكم الحرارة بشكل مستمر في قلب المفاعل، مما أدى في النهاية إلى احتراق قلب الطور B وإتلاف عزل الطور A والطور C من خلال التوصيل الحراري.
ثالثًا: ثلاثة أسباب رئيسية لاحتراق قلب المفاعل في أنظمة دعم مجموعة المكثفات
بالإضافة إلى تحليل الحالة والخبرة الصناعية، فإن أسباب احتراق قلب المفاعل في أنظمة دعم مجموعة المكثفات تدور جميعها حول "تدمير الظروف الأساسية للتشغيل المنسق للمكثفات والمفاعلات" ويمكن تصنيفها إلى ثلاثة أنواع:
1. عيوب الإنتاج والتركيب: تلف سلامة الهيكل الأساسي
يُعدّ سوء التصفيح والربط لصفائح فولاذ السيليكون من الأسباب الرئيسية. إذا كانت صفائح فولاذ السيليكون مفكوكة أو غير محاذية أو لم تكن أجزاء التثبيت مثبتة بإحكام، فسيتلف هيكل الفجوة الهوائية للدائرة المغناطيسية الأساسية، مما يزيد من خسائر التيار الدوامي. إضافةً إلى ذلك، فإن عدم دقة قطع صفائح فولاذ السيليكون، أو تلف طبقات العزل أثناء الإنتاج، أو تشوه اللب الناتج عن الاهتزازات الشديدة أثناء النقل، كلها عوامل تُشكّل مخاطر خفية لارتفاع درجة الحرارة لاحقًا. ستظهر هذه العيوب تدريجيًا أثناء التشغيل طويل الأمد لمجموعات المكثفات ، مما يؤدي في النهاية إلى احتراق اللب.
2. الصيانة غير الكافية: انسداد قنوات تبديد الحرارة وتراكم الحطام
لم تؤثر رقائق الخشب والغبار المتراكم على سطح المفاعل في هذه الحالة على تبديد الحرارة السطحي فحسب، بل سدت أيضًا قنوات هواء تبديد الحرارة، مما حال دون تفريغ الحرارة الناتجة عن القلب بسرعة. عادةً ما تُركّب مجموعات المكثفات والمفاعلات في الهواء الطلق في محطات التحويل أو غرف التوزيع؛ وإذا لم تُنظّف لفترة طويلة، فسوف تتراكم الغبار وبقع الزيت والحطام على سطح القلب وفجوات الملف، مما يقلل من كفاءة تبديد الحرارة ويؤدي إلى تراكم مستمر للحرارة يتجاوز حدود درجة الحرارة.
3. مطابقة المعلمات غير الطبيعية وظروف التشغيل (ثانوية ولكنها حرجة)
ورغم استبعاد هذا العامل في هذه القضية، إلا أن اليقظة لا تزال مطلوبة في التطبيق العملي:
- يمكن أن يؤدي عدم تطابق القدرات بين المفاعلات وبنوك المكثفات (على سبيل المثال، الاختيار غير الصحيح لمعدل مفاعلة المفاعل) إلى حدوث رنين في الدائرة المتسلسلة، مما يؤدي إلى زيادة خسائر القلب؛
- عندما تتجاوز التوافقيات في شبكة الطاقة المعايير، تصبح بنوك المكثفات عرضة لتشكيل دوائر تضخيم التوافقيات مع المفاعلات، مما يؤدي إلى زيادة معدل تشوه التيار في المفاعلات وخسائر التيار الدوامي في القلب؛
- يؤدي التبديل المتكرر لمجاميع المكثفات (على سبيل المثال، عمليات البدء والتوقف المتعددة خلال فترة قصيرة أثناء فترات الذروة) إلى المغناطيسية المتكررة لقلب المفاعل، مما يؤدي إلى تكثيف التسخين.
رابعًا. التشغيل الآمن لمجموعات المكثفات: إجراءات شاملة لمنع احتراق قلب المفاعل
استجابة للأسباب المذكورة أعلاه، ينبغي صياغة خطة وقائية منهجية حول دورة حياة "الإنتاج والتركيب والتشغيل والصيانة" الكاملة لمكثفات الطاقة والمفاعلات:
1. مراقبة صارمة لجودة الإنتاج والتركيب لوضع أساس متين للسلامة
- مرحلة الإنتاج: تعزيز مراقبة الجودة لعمليات القطع والتصفيح والربط لصفائح الفولاذ السيليكوني الأساسية للمفاعل لضمان الترتيب الأنيق لصفائح الفولاذ السيليكوني، وطلاءات العزل السليمة، والربط القوي للأجزاء؛ إجراء اختبارات ارتفاع درجة الحرارة واختبارات مقاومة التيار المستمر قبل التسليم لضمان معلمات ثلاثية الطور متوازنة (فرق مقاومة التيار المستمر ≤ 2٪).
- النقل والتركيب: اختر طرقًا مسطحة للنقل، ونفذ تدابير مضادة للاهتزاز لتجنب تشوه القلب؛ ارفعه ووضعه بعناية أثناء التثبيت في الموقع، وقم بالبناء وفقًا صارمًا لرسومات التصميم، ومنع التأثير والتصادم، وإجراء فحص شامل للمثبتات بعد التثبيت لضمان عدم وجود أي ارتخاء.
- التحقق من المطابقة: التحقق من معلمات المفاعلات وبنوك المكثفات قبل التثبيت للتأكد من أن معدل المفاعلة والتيار المقدر متوافقان مع سعة المكثف (على سبيل المثال، تُستخدم المفاعلات ذات معدل المفاعلة 6٪ عادةً في بنوك المكثفات 10 كيلو فولت لقمع التوافقيات الخامسة).
2. تعزيز الصيانة اليومية لضمان تبديد الحرارة والنظافة
- التنظيف المنتظم: إجراء عمليات تفتيش شهرية لتنظيف الغبار، ورقائق الخشب، وبقع الزيت، وغيرها من الحطام من سطح المفاعل، وعمود القلب، وقنوات الهواء لتبديد الحرارة لضمان تبديد الحرارة دون عوائق؛ زيادة وتيرة التنظيف خلال فترات الذروة.
- مراقبة درجة الحرارة: تركيب أجهزة استشعار درجة الحرارة في الأجزاء الرئيسية من قلب المفاعل لمراقبة التغيرات في درجة الحرارة في الوقت الحقيقي وتعيين عتبة إنذار درجة الحرارة العالية (الموصى بها ≤ 85 درجة مئوية)؛ استخدام موازين الحرارة بالأشعة تحت الحمراء للكشف بانتظام عن درجات الحرارة ثلاثية الطور وإيقاف تشغيل المعدات للتفتيش على الفور إذا تجاوز الفرق في درجة الحرارة 10 درجات مئوية.
- تقييم الحالة: الجمع بين سجلات تشغيل بنوك المكثفات لفحص حالة العزل وسلامة ملفات المفاعلات كل ستة أشهر، والتحقق من المخاطر الخفية مثل تشقق العزل وكسر خيوط الملف.
3. تحسين ظروف التشغيل لتقليل الخسائر غير الطبيعية
- إدارة التوافقيات: قم بقياس المكونات التوافقية للمحطة الفرعية بانتظام؛ إذا تجاوزت التوافقيات الثالثة والخامسة وغيرها المعايير، أضف أجهزة ترشيح مخصصة لمنع دوائر المكثف -المفاعل من تضخيم التوافقيات.
- توحيد عمليات التبديل: يجب على قسم الإرسال ترتيب طريقة تشغيل مجموعات المكثفات بشكل معقول ، وتجنب التبديل المتكرر أثناء التغيرات الجوية المفاجئة أو التقلبات الشديدة في الحمل، وتقليل الخسائر الإضافية الناجمة عن المغناطيسية المتكررة لقلب المفاعل.
- التعامل مع الطوارئ: إذا تم تنشيط حماية التيار الزائد، أو ارتفعت درجة حرارة المفاعل بشكل غير طبيعي، أو حدثت روائح غير طبيعية، فقم على الفور بقطع مجموعة المكثفات ، واستكشاف الخطأ وإصلاحه، ثم استئناف التشغيل لمنع توسع الخطأ.
خامسًا: الاستنتاج: التشغيل المنسق لمجاميع المكثفات والمفاعلات، والسلامة هي الأساس
إن التشغيل الآمن لمكثفات 10 كيلو فولت لا ينفصل عن التعاون الموثوق بين المفاعلات. يتطلب منع أعطال احتراق قلب المفاعل جهودًا في ثلاثة جوانب: "مطابقة المعاملات، ومراقبة الجودة، ومراقبة الصيانة" لضمان التوازن المنسق بين المكثفات والمفاعلات. ولا يمكن تجنب توقف تشغيل مكثفات المفاعلات وخسائر شبكة الكهرباء الناجمة عن الأعطال إلا بتطبيق تدابير السلامة طوال دورة حياتها ، ويمكن تحقيق فعالية نظام تعويض القدرة التفاعلية بشكل كامل.
إذا كان نظام الطاقة لديكم يعمل بمكثفات 10 كيلو فولت ، فلا تترددوا في تزويدنا بسعة المكثف ، ومعلمات المفاعل، وسنوات التشغيل. ستُخصص لكم شركة هينجرونج للكهرباء المحدودة خطة حصرية لتقييم الحالة والصيانة لضمان استقرار مفاعلاتكم ومجموعات المكثفات لفترة طويلة!