ترانسفورماتور غوطه ور در مایع چیست؟

ترانسفورماتور غوطه ور در مایع، ترانسفورماتور قدرتی است که هسته و سیم پیچ آن در یک مایع دی الکتریک (معمولاً روغن معدنی یا استرهای مصنوعی) غوطه ور می شود. این مایع دو عملکرد حیاتی دارد: عایق الکتریکی بین اجزای زنده و انتقال حرارت به دور از سیم‌پیچ‌ها و هسته. این ترانسفورماتورها به طور گسترده برای کاربردهای توزیع و سیستم قدرت مورد استفاده قرار می گیرند که در آن اندازه فشرده، خنک کننده قابل اعتماد و عملکرد طولانی مدت اثبات شده مورد نیاز است.

انواع مایعات و دسته ترانسفورماتور

ترانسفورماتورهای غوطه ور مایع بر اساس مایع عایق مورد استفاده و ساختار ترانسفورماتور طبقه بندی می شوند. انتخاب مایع بر اشتعال پذیری، زیست تخریب پذیری، عملکرد حرارتی و نیازهای تعمیر و نگهداری تأثیر می گذارد.

مایعات عایق معمولی

• روغن معدنی - بالاترین استفاده تاریخی؛ خواص دی الکتریک عالی؛ قابل اشتعال؛ نیاز به مهار روغن و کنترل نشت دارد.
• استرهای گیاهی/مصنوعی - زیست تخریب پذیر، نقطه اشتعال بالاتر، عملکرد بهتر در برابر آتش. می تواند عمر عایق کاغذ را افزایش دهد.
• سیالات سیلیکونی و سایر مواد مصنوعی - در کاربردهای تخصصی که در آن عملکرد در مقابل دما یا غیر قابل اشتعال اولویت دارند استفاده می شود.

دسته بندی ساخت ترانسفورماتور

• ترانسفورماتورهای پر از روغن با مهر و موم هرمتیک - طراحی شده برای به حداقل رساندن رطوبت و کاهش تعمیر و نگهداری.
• نوع محافظ ( تنفس ) - شامل محافظ روغن و هواگیر سیلیکاژل برای انبساط و کنترل رطوبت.
• ترانسفورماتورهای غوطه ور با روغن اجباری یا خنک کننده هوای اجباری - برای پایداری بار یا دمای بالاتر.

ساخت و ساز و اجزای کلیدی

یک ترانسفورماتور غوطه ور در مایع، سیستم های مکانیکی، الکتریکی و سیال را یکپارچه می کند. درک این اجزا به برنامه ریزی تعمیر و نگهداری و تشخیص خرابی کمک می کند.

هسته، سیم پیچ و مخزن

هسته فولادی چند لایه مسیر مغناطیسی را فراهم می کند. سیم‌پیچ‌ها (مس یا آلومینیوم) پیچیده و عایق می‌شوند، سپس به صورت فیزیکی در داخل یک مخزن فولادی که مایع عایق را نگه می‌دارد، حمایت می‌شوند. پشتیبانی مکانیکی مناسب ارتعاشات و جابجایی را تحت نیروهای اتصال کوتاه محدود می کند.

سیستم عایق و لوازم جانبی

کاغذ عایق / تخته مطبوعاتی همراه با مایع سیستم دی الکتریک را تشکیل می دهد. لوازم جانبی شامل بوشینگ، شیر/OLTC (تعویض شیر در بار) یا تعویض شیر بدون بار، محفظه محافظ یا انبساط، هواگیر سیلیکاژل، دماسنج، دستگاه کاهش فشار، و گیج های سطح روغن است.

ترانسفورماتور غوطه ور در مایع چگونه کار می کند

عملکرد از اصول الکترومغناطیسی پیروی می کند: ولتاژ متناوب در اصلی یک شار مغناطیسی متغیر با زمان در هسته ایجاد می کند. آن شار ولتاژی را در نسبت ثانویه متناسب با پیچ القا می کند. تلفات (هسته و مس) تولید گرما می کند. مایع گرما را جذب می کند و آن را به سطح مخزن منتقل می کند و در آنجا به هوای محیط پراکنده می شود یا از طریق رادیاتورها و فن ها خنک می شود.

مزایا و محدودیت ها

مزایا

• خنک کننده عالی - مایع گرما را به طور مؤثرتری نسبت به هوا از سیم پیچ ها دور می کند و قابلیت بارگذاری بالاتر را برای اندازه معین ممکن می کند.
• قابلیت اطمینان ثابت و عمر طولانی در صورت نگهداری مناسب.
• صدای کمتر و ردپای فشرده نسبت به انواع خشک قابل مقایسه برای درجه بندی متوسط ​​و بزرگ.

محدودیت ها و خطرات

• خطر آتش سوزی با روغن معدنی - نیازمند حفاظت در برابر آتش، فاصله گذاری یا استفاده از مایعات کمتر قابل اشتعال در مکان های حساس است.
• اثرات زیست محیطی بالقوه ناشی از نشت نفت - مهار و واکنش نشت در بسیاری از حوزه های قضایی اجباری است.
• در صورت ناکافی بودن هواکش ها و آب بندی ها، نفوذ رطوبت در طول زمان می تواند عایق کاغذ را تخریب کند.

برنامه ها و رتبه بندی های معمولی

ترانسفورماتورهای غوطه‌ور مایع طیف گسترده‌ای را پوشش می‌دهند: ترانسفورماتورهای توزیع روی قطب (محدوده kVA)، ترانسفورماتورهای روی پد برای توزیع زیرزمینی، ترانسفورماتورهای برق پست (محدوده MVA)، و واحدهای تخصصی برای صنعت و انرژی‌های تجدیدپذیر. انتخاب بستگی به ولتاژ سیستم، سطح اتصال کوتاه، مشخصات بار و محدودیت های سایت دارد.

نصب و الزامات سایت

فونداسیون و فاصله

روی پایه ای تراز و صلب با اندازه وزن ترانسفورماتور و بارهای لرزه ای نصب کنید. بر اساس کدهای برق محلی، حداقل فاصله برای سرمایش، دسترسی به تعمیر و نگهداری و ایمنی را فراهم کنید. در صورت لزوم از زمین و حفاظت صاعقه مناسب اطمینان حاصل کنید.

مهار روغن و محیط

در جایی که روغن معدنی استفاده می شود، چارچوب های نظارتی اغلب به مهار ثانویه (دسته ها، بالشتک های بتنی) و طرح های پاسخ به نشت نیاز دارند. برای مکان‌های حساس، سیال‌های کمتر قابل اشتعال و زیست تخریب‌پذیر را برای کاهش بار تنظیمی در نظر بگیرید.

تعمیر و نگهداری، نظارت و آزمایش

نگهداری پیشگیرانه عمر ترانسفورماتور را افزایش می دهد و از قطعی های برنامه ریزی نشده جلوگیری می کند. ترکیبی از بازرسی بصری، آزمایش مایعات، و آزمایش الکتریکی بهترین نتایج را به همراه دارد.

کارهای روتین

• بازرسی بصری برای نشتی، خوردگی و سطح روغن.
• جایگزینی یا بازسازی سیلیکاژل تنفسی برای کنترل نفوذ رطوبت.
• اسکن حرارتی بوش ها، رادیاتورها و اتصالات برای تشخیص نقاط داغ.

تست های تشخیصی

• تجزیه و تحلیل گاز محلول (DGA) - خطاهای اولیه مانند قوس الکتریکی، گرمای بیش از حد، و تخلیه جزئی را شناسایی می کند.
• تست های استحکام دی الکتریک روغن (BDV)، محتوای آب، اسیدیته و کشش سطحی.
• تست نسبت چرخش، مقاومت سیم‌پیچ، ضریب قدرت عایق (دلتای قهوهای مایل به زرد) و تحلیل پاسخ فرکانس رفت و برگشت (SFRA).

عیب یابی عیب های رایج

مشکلات رایج ترانسفورماتور شامل گرم شدن بیش از حد، نشتی، خرابی بوش ها و قوس داخلی است. عیب‌یابی سیستماتیک سابقه عملیاتی، الگوهای DGA، تصویربرداری حرارتی و آزمایش‌های الکتریکی را برای شناسایی علل ریشه‌ای و اولویت‌بندی اقدامات ترکیب می‌کند.

معیارهای انتخاب و مقایسه

انتخاب ترانسفورماتور غوطه ور مایع مناسب نیاز به ارزیابی ویژگی های بار، محدودیت های سایت، قوانین زیست محیطی و کل هزینه مالکیت از جمله تعمیر و نگهداری دارد.

ایمنی، مقررات و ملاحظات زیست محیطی

قوانین محلی برق، مقررات آتش نشانی و قوانین زیست محیطی در مورد مهار ثانویه و دفع روغن ترانسفورماتور استفاده شده را رعایت کنید. برای نصب در مناطق پرجمعیت یا حساس به محیط زیست، از مایعات کم اشتعال استفاده کنید و نشت را مهار کنید. اطمینان حاصل کنید که پرسنل هنگام انجام تعمیر و نگهداری از روش‌های قفل/تاگوت، کار داغ و فضای محدود پیروی می‌کنند.

عمر سرویس و برنامه ریزی تعویض

عمر سرویس معمولی بسته به بارگیری، خنک کننده، نگهداری و وضعیت سیال بین 25 تا 40 سال است. از روند DGA، ضریب قدرت عایق و کیفیت روغن برای پیش‌بینی پایان عمر استفاده کنید. برای جلوگیری از خرابی سیستم و تعویض اضطراری پرهزینه، تعویض را به خوبی قبل از خرابی فاجعه بار برنامه ریزی کنید.

نکات کاربردی برای اپراتورها و مهندسان

• یک برنامه نظارت معمولی ایجاد کنید: اسکن بصری، حرارتی، نمونه برداری روغن و DGA در فواصل منظم.
• تاریخچه بار و عملکرد حرارتی را برای تشخیص اضافه بار مزمن ثبت کنید.
• ارتقاء به سیالات استری را برای ایمنی بالاتر در برابر آتش در سایت های پرجمعیت در نظر بگیرید.
• در صورت شک، با سازندگان ترانسفورماتور و آزمایشگاه های آزمایش معتبر برای تفسیر DGA و مداخلات عمده مشورت کنید.

سوالات متداول

آیا می توانم روغن معدنی را با استر در ترانسفورماتور موجود جایگزین کنم؟

گاهی اوقات بله، اما تبدیل نیاز به بررسی سازگاری دارد: مهر و موم، واشر، رنگ و عایق کاغذ ممکن است واکنش متفاوتی نشان دهند. تست آزمایشگاهی و تایید فروشنده قبل از تعویض مایع مورد نیاز است.

چند وقت یکبار باید DGA انجام دهم؟

فرکانس به بحرانی بودن بستگی دارد: ترانسفورماتورهای با اهمیت اغلب DGA سه ماهه یا ماهانه دارند، در حالی که واحدهای کم خطر ممکن است سالانه نمونه برداری شوند. پس از هر رویداد غیرعادی (عیب، اضافه بار، رعد و برق) بلافاصله نمونه برداری کنید.

چه زمانی یک ترانسفورماتور پایان عمر در نظر گرفته می شود؟

هنگامی که تست های عایق تخریب تدریجی را نشان می دهند، DGA نشان دهنده خطاهای داخلی غیرقابل برگشت، هزینه های تعمیر بیشتر از هزینه جایگزینی یا زمانی که قابلیت اطمینان عملیاتی به خطر می افتد، تعویض را در نظر بگیرید.

ترانسفورماتورهای غوطه ور مایع به دلیل عملکرد حرارتی و کارایی هزینه، سنگ بنای توزیع برق هستند. انتخاب مناسب سیال، نصب، نظارت فعال و رعایت مقررات ایمنی و زیست محیطی، قابلیت اطمینان را به حداکثر می رساند و خطر را به حداقل می رساند.