ما هو المحول المغمور بالسائل؟

المحول المغمور بالسائل هو محول طاقة يتم غمر قلبه ولفائفه في سائل عازل (عادة زيت معدني أو استرات صناعية). يوفر السائل وظيفتين مهمتين: العزل الكهربائي بين المكونات الحية ونقل الحرارة بعيدًا عن اللفات والقلب. تُستخدم هذه المحولات على نطاق واسع في تطبيقات التوزيع ونظام الطاقة حيث يتطلب الأمر حجمًا صغيرًا وتبريدًا موثوقًا وأداءً مثبتًا على المدى الطويل.

أنواع السوائل وفئات المحولات

يتم تصنيف المحولات المغمورة بالسائل حسب كل من السائل العازل المستخدم وبناء المحول. يؤثر اختيار السائل على القابلية للاشتعال، والتحلل البيولوجي، والأداء الحراري، ومتطلبات الصيانة.

السوائل العازلة الشائعة

• الزيوت المعدنية — أعلى استخدام تاريخي؛ خصائص عازلة ممتازة. قابلة للاشتعال. يتطلب احتواء الزيت والتحكم في التسرب.
• الاسترات النباتية/الاصطناعية - قابلة للتحلل الحيوي، نقطة وميض أعلى، أداء أفضل ضد الحرائق؛ يمكن أن يطيل عمر عزل الورق.
• سوائل السيليكون والمواد الاصطناعية الأخرى - تستخدم في التطبيقات المتخصصة حيث تكون الأولوية للأداء مقابل درجة الحرارة أو عدم القابلية للاشتعال.

فئات بناء المحولات

• المحولات المملوءة بالزيت محكمة الغلق - مصممة لتقليل دخول الرطوبة وتقليل الصيانة.
• نوع الحافظ (جهاز التنفس) - يشتمل على جهاز حفظ الزيت وجهاز تنفس هلام السيليكا للتوسع والتحكم في الرطوبة.
• المحولات المغمورة بالزيت القسري أو تبريد الهواء القسري - لزيادة الحمل أو استقرار درجة الحرارة.

البناء والمكونات الرئيسية

يدمج المحول المغمور بالسائل بين الأنظمة الميكانيكية والكهربائية والسوائل. يساعد فهم هذه المكونات في تخطيط الصيانة وتشخيص الأعطال.

الأساسية واللفات والخزان

يوفر القلب الفولاذي الرقائقي المسار المغناطيسي؛ يتم لف اللفات (النحاس أو الألومنيوم) وعزلها، ثم يتم دعمها ماديًا داخل خزان فولاذي يحمل السائل العازل. الدعم الميكانيكي المناسب يحد من الاهتزازات والإزاحة في ظل قوى الدائرة القصيرة.

نظام العزل وملحقاته

يشكل الورق/اللوح المضغوط العازل مع السائل نظام العزل الكهربائي. تشتمل الملحقات على البطانات، والصنابير/OLTC (مبدل الصنبور عند التحميل) أو مبدل الصنبور عند التفريغ، ووحدة حفظ أو غرفة توسيع، ومتنفس هلام السيليكا، ومقياس الحرارة، وجهاز تخفيف الضغط، وأجهزة قياس مستوى الزيت.

كيف يعمل المحول المغمور بالسائل

تتبع العملية المبادئ الكهرومغناطيسية: الجهد المتناوب عند المرحلة الأولية يخلق تدفقًا مغناطيسيًا متغيرًا بمرور الوقت في القلب؛ يؤدي هذا التدفق إلى إحداث جهد في المرحلة الثانوية يتناسب مع نسبة الدوران. الخسائر (الأساسية والنحاس) تولد الحرارة. يمتص السائل الحرارة وينقلها إلى سطح الخزان، حيث يتبدد إلى الهواء المحيط أو يتم تبريده عبر مشعات ومراوح.

المزايا والقيود

المزايا

• تبريد ممتاز — يقوم السائل بإبعاد الحرارة عن اللفات بشكل أكثر فعالية من الهواء، مما يتيح قدرة تحميل أعلى لحجم معين.
• موثوقية مثبتة وعمر خدمة طويل عند صيانتها بشكل صحيح.
• ضوضاء أقل وبصمة مدمجة مقارنة بالأنواع الجافة المماثلة للتقييمات المتوسطة والكبيرة.

القيود والمخاطر

• خطر الحريق بالزيوت المعدنية - يتطلب الحماية من الحرائق، أو التباعد، أو استخدام سوائل أقل قابلية للاشتعال في المواقع الحساسة.
• التأثير البيئي المحتمل الناجم عن تسرب النفط - يعتبر الاحتواء والاستجابة للانسكابات إلزامية في العديد من الولايات القضائية.
• قد يؤدي دخول الرطوبة مع مرور الوقت إلى تدهور عزل الورق إذا كانت أجهزة التنفس والأختام غير كافية.

التطبيقات والتقييمات النموذجية

تغطي المحولات المغمورة بالسائل نطاقًا واسعًا: محولات التوزيع المثبتة على الأعمدة (نطاق كيلو فولت أمبير)، والمحولات المثبتة على الوسادة للتوزيع تحت الأرض، ومحولات طاقة المحطات الفرعية (نطاق ميجا فولت أمبير)، والوحدات المتخصصة للصناعة ومصادر الطاقة المتجددة. يعتمد الاختيار على جهد النظام، ومستوى الدائرة القصيرة، وملف تعريف الحمل، وقيود الموقع.

متطلبات التثبيت والموقع

الأساس والتباعد

يتم التثبيت على أساس مستوٍ وصلب يتناسب مع حجم وزن المحول والأحمال الزلزالية. توفير الحد الأدنى من الموافقات للتبريد والوصول إلى الصيانة والسلامة وفقًا للقوانين الكهربائية المحلية. تأكد من التأريض المناسب والحماية من الصواعق عند الحاجة.

احتواء النفط والبيئة

عند استخدام الزيوت المعدنية، غالبًا ما تتطلب الأطر التنظيمية احتواءًا ثانويًا (السدود والوسادات الخرسانية) وخطط الاستجابة للانسكابات. بالنسبة للمواقع الحساسة، فكر في استخدام سوائل أقل قابلية للاشتعال وقابلة للتحلل لتقليل العبء التنظيمي.

الصيانة والمراقبة والاختبار

تعمل الصيانة الاستباقية على إطالة عمر المحولات وتمنع انقطاع التيار الكهربائي غير المخطط له. يؤدي الجمع بين الفحص البصري واختبار السوائل والاختبار الكهربائي إلى الحصول على أفضل النتائج.

المهام الروتينية

• الفحص البصري للتسريبات والتآكل ومستوى الزيت.
• استبدال أو تجديد متنفس هلام السيليكا للتحكم في دخول الرطوبة.
• المسح الحراري للبطانات والمشعات والوصلات للكشف عن النقاط الساخنة.

الاختبارات التشخيصية

• تحليل الغاز المذاب (DGA) - يحدد الأخطاء الأولية مثل الانحناء والسخونة الزائدة والتفريغ الجزئي.
• اختبارات قوة عازل الزيت (BDV)، والمحتوى المائي، والحموضة، والتوتر السطحي.
• اختبار نسبة الدوران ومقاومة اللف وعامل قدرة العزل (tan delta) وتحليل استجابة تردد الاجتياح (SFRA).

استكشاف الأخطاء وإصلاحها الشائعة

تشمل مشاكل المحولات الشائعة ارتفاع درجة الحرارة، والتسرب، وفشل البطانات، والانحناء الداخلي. يجمع استكشاف الأخطاء وإصلاحها المنهجي بين التاريخ التشغيلي وأنماط DGA والتصوير الحراري والاختبارات الكهربائية لتحديد الأسباب الجذرية وتحديد أولويات الإجراء.

معايير الاختيار والمقارنة

يتطلب اختيار المحول المغمور بالسائل المناسب تقييم خصائص الحمل وقيود الموقع والقواعد البيئية والتكلفة الإجمالية للملكية بما في ذلك الصيانة.

السلامة واللوائح والاعتبارات البيئية

الامتثال للقوانين الكهربائية المحلية ولوائح مكافحة الحرائق والقواعد البيئية المتعلقة بالاحتواء الثانوي والتخلص من زيت المحولات المستخدم. بالنسبة للمنشآت المقامة في المناطق المأهولة بالسكان أو المناطق الحساسة بيئيًا، استخدم سوائل منخفضة القابلية للاشتعال ووفر احتواء الانسكابات. تأكد من أن الموظفين يتبعون إجراءات الإغلاق/الإغلاق والعمل الساخن والأماكن الضيقة عند إجراء الصيانة.

عمر الخدمة وتخطيط الاستبدال

يتراوح عمر الخدمة النموذجي من 25 إلى 40 عامًا اعتمادًا على التحميل والتبريد والصيانة وحالة السوائل. استخدم اتجاه DGA وعامل طاقة العزل وجودة الزيت للتنبؤ بنهاية العمر الافتراضي. خطط للاستبدال جيدًا قبل حدوث فشل فادح لتجنب توقف النظام والاستبدالات الطارئة المكلفة.

نصائح عملية للمشغلين والمهندسين

• إنشاء برنامج مراقبة روتيني: المسح البصري والحراري وأخذ عينات الزيت وDGA على فترات منتظمة.
• سجل تحميل المستندات والأداء الحراري لاكتشاف التحميل الزائد المزمن.
• فكر في الترقية إلى سوائل الإستر لزيادة السلامة من الحرائق في المواقع المأهولة بالسكان.
• عندما تكون في شك، استشر الشركات المصنعة للمحولات ومختبرات الاختبار المعتمدة لتفسير DGA والتدخلات الرئيسية.

الأسئلة المتداولة

هل يمكنني استبدال الزيت المعدني بإستر في محول موجود؟

في بعض الأحيان نعم، ولكن التحويل يتطلب فحوصات التوافق: قد تتفاعل الأختام والجوانات والطلاء وعزل الورق بشكل مختلف. يلزم إجراء اختبارات معملية وموافقة البائع قبل استبدال السوائل.

كم مرة يجب أن أقوم بإجراء DGA؟

يعتمد التردد على درجة الأهمية: غالبًا ما يكون لدى المحولات ذات الأهمية العالية DGA ربع سنوي أو شهري، في حين قد يتم أخذ عينات من الوحدات ذات المخاطر المنخفضة سنويًا. بعد حدوث أي حدث غير طبيعي (خطأ، حمل زائد، برق) قم بالعينة على الفور.

متى يعتبر المحول نهاية العمر؟

فكر في الاستبدال عندما تظهر اختبارات العزل تدهورًا تدريجيًا، أو يشير DGA إلى أخطاء داخلية لا يمكن إصلاحها، أو تتجاوز تكاليف الإصلاح تكلفة الاستبدال، أو عندما تتعرض الموثوقية التشغيلية للخطر.

تظل المحولات المغمورة بالسائل حجر الزاوية في التوزيع الكهربائي بسبب أدائها الحراري وفعاليتها من حيث التكلفة. سيؤدي الاختيار الصحيح للسوائل والتركيب والمراقبة الاستباقية والالتزام بلوائح السلامة والبيئة إلى زيادة الموثوقية وتقليل المخاطر.