تحسين عزل المحول: المواد والآليات والصيانة

يشكل عزل المحولات العمود الفقري لتوزيع الطاقة بشكل آمن وفعال. سواء كانت مدفونة في أقبية تحت الأرض أو مرتفعة على أعمدة الكهرباء، تعتمد المحولات على وسائط عازلة مختارة بعناية لمنع الأعطال الكهربائية، وإدارة الحرارة، وتحمل القوى الميكانيكية. تتعمق هذه المقالة في اختيار وأداء المواد العازلة، وتفحص الضغوط التي تواجهها، وتحدد مسارات التحلل النموذجية، وتقدم إرشادات حول إطالة عمر العزل - وكلها مصممة خصيصًا لكل من الألواح المثبتة على الوسادة والألواح العازلة. تطبيقات المحولات المثبتة على القطب .

1. الوظائف الأساسية لعزل المحولات

1.1 الحاجز الكهربائي

يخلق العزل حجابًا وقائيًا بين المكونات الموصلة. في المحولات المثبتة على الوسادة ، حيث تتجاوز الفولتية في كثير من الأحيان 15 كيلو فولت، تعمل الحواجز العازلة القوية على الحماية من الدوائر القصيرة من مرحلة إلى مرحلة ومن الملف إلى النواة. في الوحدات المثبتة على عمود، تعتمد اللفات المدمجة على مجموعات من الورق السائل للحفاظ على الخلوص حتى في ظل الظروف الجوية القاسية أو العواصف العابرة.

1.2 نقل الحرارة

اللفات النحاسية والنوى الحديدية تولد الحرارة تحت الحمل. تمتص السوائل العازلة - مثل الزيوت المعدنية أو الاسترات الصديقة للبيئة - هذه الحرارة وتمررها إلى المشعات أو البيئة المحيطة. تعمل المواد الصلبة مثل ورق السليلوز وأغشية البوليمر على تكملة تبريد السوائل من خلال توفير مسارات حرارية بعيدًا عن النقاط الساخنة، مما يضمن عدم تجاوز معدلات درجات الحرارة (الفئة F، H).

1.3 الدعم الهيكلي

تنتج أحداث الدائرة القصيرة قوى كهروديناميكية مكثفة. تساعد فواصل الألواح المضغوطة وألواح Nomex® والحواجز الإيبوكسي في الحفاظ على هندسة الملف ومنع حركة اللف. في التركيبات العلوية، يجب أن يقاوم العزل أيضًا الاهتزازات الناتجة عن الرياح أو تأرجح العمود دون حدوث تشقق أو انفصال.

2. الضغوطات التي تؤثر على سلامة العزل

2.1 الضغوط الكهربائية

• الجهد المستمر: التعرض طويل الأمد لجهد التشغيل المقدر يضعف قوة العزل الكهربائي على مر السنين.

• الجهد الزائد للنبضات: تقدم الصواعق وعمليات التبديل نبضات أمامية شديدة الانحدار (1.2/50 ميكروثانية)، مما يشكل تحديًا لحدود تحمل النبضات.

2.2 الضغوط الحرارية

• التسخين المرتبط بالحمل: يؤدي فقدان I⊃2;R والتباطؤ الأساسي إلى رفع درجات الحرارة. وبدون تدفق الزيت الكافي أو موصلية الورق، تعمل النقاط الساخنة الموضعية على تسريع عملية الشيخوخة.

• الظروف المحيطة: تواجه المحولات الخارجية المثبتة على الوسادة والمثبتة على عمود تقلبات واسعة في درجات الحرارة (-40 درجة مئوية إلى +65 درجة مئوية)، مما يتطلب مواد تظل مستقرة عبر هذا النطاق.

2.3 الضغوط الميكانيكية

• قوى حالة الخطأ: يعمل الدفع الكهروديناميكي أثناء الصدوع على ضغط الطبقات العازلة ومقصها.

• التعب الاهتزازي: يمكن أن يؤدي الاهتزاز المطول في الخطوط الهوائية أو أثناء النقل إلى تآكل العزل الصلب، مما يؤدي إلى تعرض الموصلات.

3. مسارات تدهور العزل الشائعة

3.1 الشيخوخة الحرارية

يؤدي التعرض للحرارة لفترة طويلة إلى تغيير التركيب الجزيئي لجزيئات السليلوز والإستر، مما يؤدي إلى إنتاج الأحماض والحمأة. مع مرور الوقت، يفقد الورق مرونته وتزداد لزوجة الزيت، مما يعيق كفاءة التبريد.

3.2 التآكل الكهربائي

يمكن أن تؤدي الفراغات المجهرية الموجودة داخل العزل الصلب أو عند واجهات الورق الزيتي إلى حدوث تفريغ جزئي. يؤدي الانحناء الدقيق المتكرر إلى تآكل المواد حتى يحدث انهيار العزل الكهربائي.

3.3 دخول الرطوبة

جزيئات الماء، التي تنجذب إلى الورق الاسترطابي، تقلل من قوة العزل الكهربائي بشكل عام. في التركيبات المثبتة على عمود، يمكن أن تسمح أعطال الختم أو أجهزة التنفس بدخول الرطوبة، مما يؤدي إلى تفاقم الضغوط الحرارية والكهربائية.

3.4 الأضرار الميكانيكية

يمكن للأحمال الميكانيكية عالية الحجم أثناء الأعطال أو الاهتزاز المستمر أن تؤدي إلى كسر لوح الضغط، أو تشقق أفلام البوليمر، أو تفكيك مصبوبات الإيبوكسي، مما يؤدي إلى إنشاء مسارات للأعطال الكهربائية.

4. اختيار المواد وأفضل الممارسات

1. اختيار السوائل:

• تتفوق الزيوت المعدنية من حيث التكلفة والتوفر، مع خصائص عازلة وتبريد جيدة.

• توفر الاسترات الطبيعية/الاصطناعية نقاط وميض أعلى وقابلية للتحلل الحيوي، وهي مناسبة للمواقع الحساسة بيئيًا.

2. العوازل الصلبة:

• تظل أوراق السليلوز معيارًا صناعيًا، مما يوازن بين القوة والمرونة.

• توفر أفلام البوليمر (مثل Nomex®، بوليميد) تصنيفات حرارية فائقة لتطبيقات درجات الحرارة العالية.

3. التصاميم المركبة:
   يعمل الجمع بين السوائل والفواصل الصلبة وحواجز الراتنج المصبوب على تحسين الأداء: حيث يقوم السائل بتدوير الحرارة، بينما تحافظ المواد الصلبة على الخلوص الدقيق والصلابة الميكانيكية.

4. مراقبة الحالة:

• يكتشف تحليل الغاز المذاب (DGA) الأعطال الكهربائية الأولية.

• يقوم اختبار الرطوبة (على سبيل المثال، معايرة كارل فيشر) بتقييم محتوى الماء في الزيت والورق.

• يكشف التصوير الحراري عن تسخين غير متساوٍ أو مشعات مسدودة.

5. تعزيز عمر العزل

• الصيانة الدورية: تعمل عملية ترشيح الزيت وتفريغ الغاز واستبدال الأوراق المتدهورة على منع تسارع عملية الشيخوخة.

• الضوابط البيئية: يؤدي الغلق المناسب واستخدام أجهزة تنفس هلام السيليكا إلى تقليل دخول الرطوبة.

• إدارة الأحمال: يؤدي تجنب الأحمال الزائدة المستمرة إلى تقليل الضغط الحراري وإطالة عمر العزل الكهربائي.

ترتبط موثوقية المحول وعمره ارتباطًا وثيقًا بنظام العزل الخاص به. من خلال فهم التفاعل بين الضغوط الكهربائية والحرارية والميكانيكية، واختيار مجموعات السوائل الصلبة المناسبة، وتنفيذ المراقبة الاستباقية، يمكن للمشغلين تقليل مخاطر الفشل بشكل كبير في كل من المحولات المثبتة على الوسادة والمحولات المثبتة على القطب. للحصول على عرض مبسط لأنابيب وألواح العزل المتميزة والمنتجات الورقية وأفلام البوليمر المتقدمة، تقدم شركة فنهار للمواد العازلة حلولاً مصممة خصيصًا تلبي معايير الأداء الصارمة والمعايير البيئية.