بهعنوان تامینکننده ترانسفورماتورهای ولتاژ فوقالعاده (EHV)، من از نزدیک شاهد سفر پیچیدهای که این قطعات مهم تجهیزات در طول عمر عملیاتی خود انجام میدهند، بودهام. ترانسفورماتورهای EHV ستون فقرات سیستم های انتقال نیرو هستند که امکان انتقال کارآمد برق را در فواصل طولانی فراهم می کنند. درک ویژگی های قدیمی آنها برای اطمینان از منبع تغذیه قابل اعتماد، بهینه سازی برنامه های تعمیر و نگهداری و تصمیم گیری آگاهانه در مورد جایگزینی ضروری است.
تخریب فیزیکی
یکی از بارزترین علائم پیری در ترانسفورماتور EHV تخریب فیزیکی است. با گذشت زمان، اجزای بیرونی ترانسفورماتور در معرض عوامل محیطی مختلفی مانند نوسانات دما، رطوبت و آلودگی قرار می گیرند. این عوامل می تواند منجر به خوردگی، زنگ زدگی و کنده شدن رنگ مخزن ترانسفورماتور و لوازم جانبی آن شود. به عنوان مثال، در مناطق ساحلی، محتوای نمک زیاد در هوا می تواند فرآیند خوردگی را تسریع کند و یکپارچگی ساختاری ترانسفورماتور را به خطر بیندازد.
در داخل، اجزای مکانیکی ترانسفورماتور مانند سیمپیچها و هسته نیز دچار سایش و پارگی میشوند. سیم پیچ ها به دلیل نیروهای الکترومغناطیسی در طول عملیات عادی و حوادث اتصال کوتاه تحت فشار مکانیکی قرار می گیرند. این تنش می تواند باعث شل شدن یا شکستن عایق بین پیچ های سیم پیچ شود و منجر به تخلیه جزئی شود. تخلیه جزئی جرقه های الکتریکی کوچکی هستند که در داخل عایق ایجاد می شوند و به تدریج مواد عایق را فرسایش می دهند و قدرت دی الکتریک آن را کاهش می دهند.
هسته ترانسفورماتور EHV که معمولاً از فولاد سیلیکونی چند لایه ساخته شده است نیز می تواند در طول زمان تخریب شود. لمینیت ها برای کاهش تلفات جریان گردابی از یکدیگر عایق بندی شده اند. با این حال، با افزایش سن، عایق بین لایه ها می تواند خراب شود و تلفات جریان گردابی را افزایش داده و باعث گرم شدن هسته شود. گرمایش بیش از حد می تواند روند تخریب را تسریع کند و منجر به کاهش راندمان ترانسفورماتور شود.
پیری عایق
عایق جزء مهم ترانسفورماتور EHV است، زیرا از خرابی الکتریکی جلوگیری می کند و عملکرد ایمن و کارآمد ترانسفورماتور را تضمین می کند. دو نوع اصلی عایق در ترانسفورماتورهای EHV وجود دارد: عایق مایع (معمولاً روغن معدنی) و عایق جامد (مانند کاغذ و تخته پرس).
عایق مایع پیری
روغن معدنی معمولاً به عنوان خنک کننده و عایق در ترانسفورماتورهای EHV استفاده می شود. با گذشت زمان، روغن به دلیل اکسیداسیون، استرس حرارتی و آلودگی تجزیه می شود. اکسیداسیون زمانی اتفاق می افتد که روغن در حضور گرما و کاتالیزورهای فلزی با اکسیژن واکنش می دهد. این واکنش لجن، اسیدها و سایر محصولات جانبی تولید می کند که می توانند قدرت دی الکتریک و خواص خنک کنندگی روغن را کاهش دهند.
استرس حرارتی یکی دیگر از عوامل مهم در پیری روغن است. دمای عملیاتی بالا فرآیند اکسیداسیون را تسریع می کند و می تواند باعث شود روغن به هیدروکربن های سبک تر تجزیه شود. این هیدروکربنهای سبکتر میتوانند حبابهایی در روغن ایجاد کنند که میتواند منجر به تخلیه جزئی و خرابی الکتریکی شود. آلودگی روغن با رطوبت، گرد و غبار و سایر ذرات خارجی نیز می تواند عملکرد عایق آن را کاهش دهد. رطوبت، به ویژه، می تواند به طور قابل توجهی قدرت دی الکتریک روغن را کاهش دهد و رشد باکتری ها و قارچ ها را افزایش دهد و باعث تخریب بیشتر روغن شود.
عایق جامد پیری
برای عایق کاری سیم پیچ ها و سایر اجزای داخلی ترانسفورماتور از مواد عایق جامد مانند کاغذ و تخته پرس استفاده می شود. این مواد رطوبت سنجی هستند، به این معنی که می توانند رطوبت محیط را جذب کنند. جذب رطوبت می تواند خواص مکانیکی و الکتریکی عایق جامد را تضعیف کند و آن را مستعد تخلیه جزئی و خرابی الکتریکی کند.
علاوه بر رطوبت، تنش حرارتی نیز نقش مهمی در پیری عایق جامد دارد. دمای بالا می تواند باعث شکسته شدن سلولز در کاغذ و تخته پرس شود و گازها آزاد شود و استحکام مکانیکی عایق کاهش یابد. تخریب عایق جامد اغلب غیر قابل برگشت است و هنگامی که به نقطه بحرانی می رسد، قابلیت اطمینان ترانسفورماتور به شدت به خطر می افتد.
کاهش عملکرد الکتریکی
با افزایش سن یک ترانسفورماتور EHV، عملکرد الکتریکی آن به تدریج بدتر می شود. یکی از شاخص های کلیدی کاهش عملکرد الکتریکی، افزایش مقاومت سیم پیچ است. مقاومت سیم پیچ می تواند به دلیل عواملی مانند خوردگی هادی، اتصالات شل و انبساط و انقباض حرارتی افزایش یابد. افزایش مقاومت سیم پیچ منجر به تلفات توان بیشتر می شود و می تواند باعث گرم شدن بیش از حد ترانسفورماتور شود.
یکی دیگر از جنبه های مهم عملکرد الکتریکی، تنظیم ولتاژ ترانسفورماتور است. تنظیم ولتاژ به توانایی ترانسفورماتور برای حفظ ولتاژ خروجی ثابت در شرایط بار متفاوت اشاره دارد. با افزایش سن، تنظیم ولتاژ ترانسفورماتور ممکن است به دلیل تغییر در امپدانس سیمپیچ و ویژگیهای هسته، دقت کمتری داشته باشد. تنظیم ضعیف ولتاژ می تواند منجر به نوسانات ولتاژ در انتهای مصرف کننده شود که می تواند به تجهیزات الکتریکی آسیب برساند و بر کیفیت منبع تغذیه تأثیر بگذارد.
امپدانس اتصال کوتاه ترانسفورماتور نیز در طول زمان تغییر می کند. کاهش امپدانس اتصال کوتاه میتواند نشاندهنده کاهش یکپارچگی مکانیکی سیمپیچها، مانند پیچهای شل یا تغییر شکل باشد. این می تواند خطر خطاهای اتصال کوتاه را افزایش دهد و تهدیدی قابل توجه برای ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم قدرت باشد.
نظارت و کاهش
برای رسیدگی به مسائل پیری ترانسفورماتورهای EHV، نظارت و نگهداری منظم ضروری است. چندین تکنیک برای نظارت بر ویژگی های پیری ترانسفورماتورهای EHV وجود دارد.
تجزیه و تحلیل روغن
آنالیز روغن یک روش پرکاربرد برای نظارت بر وضعیت عایق مایع در ترانسفورماتورهای EHV است. با تجزیه و تحلیل خواص شیمیایی و فیزیکی روغن، مانند اسیدیته، محتوای رطوبت، و تجزیه و تحلیل گاز محلول (DGA)، می توان علائم اولیه تخریب روغن و خطاهای احتمالی را تشخیص داد. DGA، به ویژه، می تواند اطلاعات ارزشمندی در مورد نوع و شدت خطاهای رخ داده در داخل ترانسفورماتور ارائه دهد. به عنوان مثال، وجود گازهای خاص مانند متان، اتان و اتیلن می تواند نشان دهنده گرمای بیش از حد یا تخلیه جزئی باشد.
نظارت بر تخلیه جزئی
پایش دبی جزئی یکی دیگر از تکنیک های مهم برای تشخیص تخریب عایق در ترانسفورماتورهای EHV است. با اندازه گیری مقدار و فرکانس دبی های جزئی می توان وضعیت عایق را ارزیابی کرد و عمر باقیمانده ترانسفورماتور را پیش بینی کرد. روش های مختلفی برای پایش دشارژ جزئی از جمله روش های الکتریکی، صوتی و نوری وجود دارد.
مانیتورینگ دما
نظارت بر دما برای اطمینان از عملکرد ایمن ترانسفورماتورهای EHV بسیار مهم است. با پایش مداوم دمای سیمپیچها، روغن و هسته، میتوان گرمای غیرعادی را تشخیص داد و اقدامات مناسب را برای جلوگیری از گرمای بیش از حد و آسیب عایق انجام داد. سنسورهای دما را میتوان در مکانهای مختلف داخل ترانسفورماتور نصب کرد تا دادههای دمای واقعی را ارائه دهد.
علاوه بر نظارت، شیوه های نگهداری مناسب می تواند به کاهش اثرات پیری ترانسفورماتورهای EHV کمک کند. این شامل فیلتراسیون و تعویض منظم روغن، سفت کردن اتصالات شل و بازرسی و تعمیر قطعات آسیب دیده است.
نتیجه گیری
در نتیجه، درک ویژگی های پیری ترانسفورماتورهای EHV برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد و کارآمد سیستم های انتقال قدرت حیاتی است. تخریب فیزیکی، پیری عایق و تخریب عملکرد الکتریکی جنبه های اصلی پیری ترانسفورماتور هستند. با اجرای برنامه های نظارت و نگهداری منظم، می توان مسائل مربوط به کهنگی را به موقع تشخیص داد و به آنها رسیدگی کرد، طول عمر ترانسفورماتورهای EHV را افزایش داد و خطر خرابی های غیر منتظره را کاهش داد.
به عنوان تامین کننده ترانسفورماتورهای EHV، ما متعهد به ارائه محصولات با کیفیت بالا و خدمات پس از فروش جامع هستیم. ترانسفورماتورهای ما برای مقاومت در برابر سختی های عملیات طولانی مدت طراحی شده اند و برای اطمینان از قابلیت اطمینان آنها به سیستم های نظارت و حفاظت پیشرفته مجهز شده اند. اگر به ما علاقه مند هستیدترانسفورماتور برق 110kv،ترانسفورماتور نیروگاه برق، یاترانسفورماتور برق سه فاز دو سیم پیچ OLTC، لطفاً برای اطلاعات بیشتر و بحث در مورد نیازهای خاص خود با ما تماس بگیرید. ما مشتاقانه منتظر فرصتی برای همکاری با شما و کمک به موفقیت پروژه های قدرت شما هستیم.
مراجع
- راهنمای IEEE برای بارگیری مواد معدنی - روغن - ترانسفورماتورهای غوطه ور، IEEE Std C57.91 - 2011
- IEC 60076 - 7: ترانسفورماتورهای قدرت - قسمت 7: راهنمای بارگیری برای روغن - ترانسفورماتورهای قدرت غوطه ور
- بروشور فنی CIGRE 640: پیری روغن - عایق سلولزی اشباع شده در ترانسفورماتورها