زيت المحولات

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة

زيت المحولات أو الزيت العازل هو زيت مستقر في درجات الحرارة العالية وله خصائص عزل كهربائية ممتازة. يتم استخدامه في المحولات الرطبة المملوءة بالزيت، [1] وبعض أنواع المكثفات ذات الجهد العالي ، ومحولات المصابيح الفلورية ، وبعض أنواع مفاتيح الجهد العالي وقواطع الدوائر. وظائفه هي العزل ، وقمع التفريغ الإكليلي والقوس الكهربائي، والعمل كمبرد.

يعتمد زيت المحولات في أغلب الأحيان على الزيت المعدني ، ولكن التركيبات البديلة ذات الخصائص الهندسية أو البيئية المختلفة تكتسب شعبية متزايدة.

الوظيفة والخصائص

محول زيت مع مبادلات حرارية مبردة بالحمل الحراري الهوائي في الأمام والجانب

الوظائف الأساسية لزيت المحولات هي عزل وتبريد المحولات . لذلك يجب أن يتمتع بقوة عازلة عالية ، وموصلية حرارية ، واستقرار كيميائي ، ويجب أن يحتفظ بهذه الخصائص عند الاحتفاظ بها في درجات حرارة عالية لفترات طويلة. [2] عادةً، يكون لها نقطة وميض أكبر من 140 درجة مئوية (284 درجة فهرنهايت)، ونقطة صب أقل من -40 درجة مئوية (-40 درجة فهرنهايت)، وانهيار عازل عند أكثر من 28 كيلو فولت جذر متوسط ​​مربع . [3] لتحسين تبريد المحولات ذات القدرة الكبيرة، قد يحتوي الخزان المملوء بالزيت على مشعات خارجية يدور من خلالها الزيت عن طريق الحمل الحراري الطبيعي . قد تحتوي المحولات ذات القدرة التي تبلغ آلاف كيلو فولت أمبير أيضًا على مراوح تبريد ومضخات زيت وحتى مبادلات حرارية من الزيت إلى الماء . [4]

تخضع محولات الطاقة لعمليات تجفيف مطولة، باستخدام التسخين الذاتي الكهربائي، أو تطبيق الفراغ ، أو كليهما لضمان خلو المحول تمامًا من بخار الماء قبل إدخال الزيت العازل. يساعد هذا في منع تكوين الهالة والانهيار الكهربائي اللاحق تحت الحمل.

قد تحتوي المحولات المملوءة بالزيت مع خزان زيت الحافظ على مرحل كاشف للغاز مثل مرحل Buchholz . تكتشف أجهزة الأمان هذه تراكم الغاز داخل المحول بسبب التفريغ الإكليلي أو ارتفاع درجة الحرارة أو القوس الكهربائي الداخلي . في حالة التراكم البطيء للغاز أو ارتفاع الضغط السريع، يمكن لهذه الأجهزة تشغيل قاطع الدائرة الواقي لإزالة الطاقة من المحول. عادةً ما تكون المحولات التي لا تحتوي على مرحل حافظ مزودة بمرحلات ضغط مفاجئة تؤدي وظيفة مماثلة لمرحل Buchholz.

بدائل الزيوت المعدنية

يعتبر الزيت المعدني فعالاً بشكل عام كزيت محولات، ولكنه يعاني من بعض العيوب، ومنها نقطة الاشتعال المنخفضة نسبيًا مقارنة ببعض البدائل. إذا تسرب الزيت المعدني من المحول، فقد يتسبب ذلك في نشوب حريق. غالبًا ما تتطلب قواعد مكافحة الحرائق أن تستخدم المحولات الموجودة داخل المباني سائلًا أقل قابلية للاشتعال، أو استخدام محولات من النوع الجاف بدون أي سائل على الإطلاق. كما أن الزيت المعدني ملوث بيئي، وتتدهور خصائصه العازلة بسرعة حتى بكميات صغيرة من الماء. لهذا السبب، تكون المحولات مجهزة جيدًا لإبقاء الماء خارج الزيت.

ظهرت الإسترات الاصطناعية والطبيعية لحمض رباعي الدهن بنتا إريثريتول كبديل شائع بشكل متزايد للزيوت المعدنية، وخاصة في التطبيقات عالية الخطورة للحرائق مثل الأماكن المغلقة بسبب نقطة اشتعالها العالية ، والتي تزيد عن 300 درجة مئوية (572 درجة فهرنهايت). [5] وهي قابلة للتحلل البيولوجي ، ولكنها أغلى من الزيوت المعدنية. تتمتع الإسترات الطبيعية بثبات أكسدة أقل في اختبار التشبع بالأكسجين عند 120 درجة مئوية لمدة 48 ساعة تقريبًا مقارنة بـ 500 ساعة للزيوت المعدنية، وبالتالي تُستخدم في المحولات المغلقة.

تعتبر الأختام المحكمة مهمة للمحولات الأكبر حجمًا بسبب التمدد والانكماش الحراري. عادةً ما تحتوي المحولات متوسطة الحجم والكبيرة على مادة حافظة وتستخدم كيسًا مطاطيًا مع استخدام الإستر الطبيعي لتقليل دخول الأكسجين ومنع الإستر الطبيعي من التعرض لأكسدة أسرع مما اعتادت عليه المرافق العامة مع الزيوت المعدنية. تُستخدم أيضًا زيوت السيليكون أو الفلوروكربون ، وهي أقل قابلية للاشتعال، لكنها أكثر تكلفة من الإسترات، وليست قابلة للتحلل البيولوجي. [ بحاجة لمصدر ]

محول 380 كيلو فولت بزيت نباتي [6]

يوجد أكثر من 3 ملايين محول في الخدمة بتركيبات نباتية، باستخدام تركيبات تعتمد على فول الصويا أو بذور اللفت في محولات تصل إلى 500 كيلو فولت حتى الآن. ومع ذلك، فإن التركيبات القائمة على زيت جوز الهند غير مناسبة للاستخدام في المناخات الباردة أو للجهد الذي يتجاوز 230 كيلو فولت. [7] كما يقوم الباحثون بالتحقيق في السوائل النانوية لاستخدام المحولات؛ حيث سيتم استخدامها كمضافات لتحسين استقرار وخصائص الزيت الحرارية والكهربائية. [8]

ثنائي الفينيل متعدد الكلور (PCBs)

مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور (PCB) هي مواد عازلة صناعية تم تصنيعها لأول مرة منذ أكثر من قرن من الزمان ووجد أنها تتمتع بخصائص مرغوبة أدت إلى استخدامها على نطاق واسع. [9] كانت مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور تستخدم سابقًا كزيت محولات، لأنها تتمتع بقوة عازلة عالية وليست قابلة للاشتعال. لسوء الحظ، فهي سامة أيضًا ، ومتراكمة بيولوجيًا ، وغير قابلة للتحلل البيولوجي على الإطلاق، ويصعب التخلص منها بأمان. عند حرقها، تشكل منتجات أكثر سمية، مثل الديوكسينات المكلورة وثنائي بنزوفيوران المكلورة .

بدءًا من سبعينيات القرن العشرين، تم حظر إنتاج واستخدامات جديدة لثنائي الفينيل متعدد الكلور في العديد من البلدان، بسبب المخاوف بشأن تراكم ثنائي الفينيل متعدد الكلور وسمية منتجاتها الثانوية. على سبيل المثال، في الولايات المتحدة الأمريكية، تم حظر إنتاج ثنائي الفينيل متعدد الكلور في عام 1979 بموجب قانون مراقبة المواد السامة . [10] في العديد من البلدان، توجد برامج مهمة لاستعادة المعدات الملوثة بثنائي الفينيل متعدد الكلور وتدميرها بأمان. [ بحاجة لمصدر ] إحدى الطرق التي يمكن استخدامها لاستعادة زيت المحولات الملوث بثنائي الفينيل متعدد الكلور هي تطبيق نظام إزالة ثنائي الفينيل متعدد الكلور، والذي يُسمى أيضًا نظام إزالة الكلور من ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

تستخدم أنظمة إزالة ثنائي الفينيل متعدد الكلور مستحلبًا قلويًا لنزع ذرات الكلور من الجزيئات الأخرى في تفاعل كيميائي. يؤدي هذا إلى تكوين زيت محول خالٍ من ثنائي الفينيل متعدد الكلور وحمأة خالية من ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يمكن بعد ذلك فصل الاثنين عن طريق جهاز الطرد المركزي. يمكن التخلص من الحمأة كنفايات صناعية عادية غير ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يتم استعادة زيت المحول المعالج بالكامل، بما يتوافق مع المعايير المطلوبة، دون أي محتوى ثنائي الفينيل متعدد الكلور يمكن اكتشافه. وبالتالي، يمكن استخدامه كسائل عازل في المحولات مرة أخرى. [11]

تختلط ثنائيات الفينيل متعدد الكلور والزيت المعدني في جميع النسب، وفي بعض الأحيان يتم استخدام نفس المعدات (البراميل والمضخات والخراطيم وما إلى ذلك) لأي نوع من السوائل، لذا فإن تلوث زيت المحولات بثنائيات الفينيل متعدد الكلور لا يزال يشكل مصدر قلق. على سبيل المثال، بموجب اللوائح الحالية، يمكن أن تتسبب تركيزات ثنائيات الفينيل متعدد الكلور التي تتجاوز 5 أجزاء في المليون في تصنيف الزيت باعتباره نفايات خطرة في كاليفورنيا. [12]

اختبار وجودة الزيت

تتعرض زيوت المحولات لضغوط كهربائية وميكانيكية أثناء تشغيل المحول. بالإضافة إلى ذلك، هناك تلوث ناتج عن التفاعلات الكيميائية مع اللفات والعزل الصلب الآخر، والذي يحفزه ارتفاع درجة حرارة التشغيل . تتغير الخصائص الكيميائية الأصلية لزيت المحولات تدريجيًا، مما يجعله غير فعال للغرض المقصود منه بعد سنوات عديدة. [13] يتم اختبار الزيت في المحولات الكبيرة والأجهزة الكهربائية بشكل دوري لخصائصه الكهربائية والكيميائية، للتأكد من أنه مناسب للاستخدام الإضافي. في بعض الأحيان يمكن تحسين حالة الزيت عن طريق الترشيح والمعالجة. يمكن تقسيم الاختبارات إلى:

  1. تحليل الغاز المذاب
  2. تحليل الفوران
  3. تحليل ثنائي الفينيل متعدد الكلور
  4. الاختبارات الكهربائية والفيزيائية العامة:
    • اللون والمظهر
    • جهد الانهيار
    • محتوى الماء
    • الحموضة (قيمة التحييد)
    • عامل تبديد العازل
    • المقاومة
    • الرواسب والطمي
    • نقطة الوميض
    • نقطة الصب
    • كثافة
    • اللزوجة الحركية

تتوفر تفاصيل إجراء هذه الاختبارات في المعايير الصادرة عن اللجنة الكهروتقنية الدولية ، ASTM International ، المعيار الدولي ، المعايير البريطانية ، ويمكن إجراء الاختبار بأي من الطرق. لا تهدف اختبارات الفوران والـ DGA على وجه التحديد إلى تحديد جودة زيت المحول، ولكن لتحديد أي تشوهات في اللفات الداخلية للمحول أو العزل الورقي للمحول، والتي لا يمكن اكتشافها بطريقة أخرى دون إجراء إصلاح كامل للمحول. الفواصل الزمنية المقترحة لهذه الاختبارات هي:

  • الاختبارات العامة والجسدية - مرتين في السنة
  • تحليل الغازات المذابة - سنويا
  • اختبار الفوران - مرة كل سنتين، بشرط أن يكون المحول قيد التشغيل لمدة 5 سنوات على الأقل.

الاختبار في الموقع

يمكن إجراء بعض اختبارات زيت المحولات في الميدان باستخدام أجهزة اختبار محمولة. تتطلب الاختبارات الأخرى، مثل الغاز المذاب، عادةً إرسال عينة إلى المختبر. يمكن توصيل أجهزة الكشف عن الغاز المذاب الإلكترونية عبر الإنترنت بالمحولات المهمة أو المتعثرة لمراقبة اتجاهات توليد الغاز بشكل مستمر.

لتحديد الخاصية العازلة للزيت العازل، يتم أخذ عينة زيت من الجهاز الذي يتم اختباره، ويتم قياس جهد انهياره في الموقع وفقًا لتسلسل الاختبار التالي:

  • في الوعاء، يتم وضع قطبين اختباريين متوافقين مع المعايير بمسافة خلوص نموذجية تبلغ 2.5 مم محاطين بالزيت العازل.
  • أثناء الاختبار، يتم تطبيق جهد اختبار على الأقطاب الكهربائية. يتم زيادة جهد الاختبار بشكل مستمر حتى جهد الانهيار بمعدل انحدار ثابت مثل 2 كيلو فولت/ثانية.
  • يحدث الانهيار في القوس الكهربائي، مما يؤدي إلى انهيار جهد الاختبار.
  • يتم إيقاف تشغيل جهد الاختبار تلقائيًا بعد اشتعال القوس مباشرةً.
  • إن الإغلاق السريع للغاية أمر بالغ الأهمية، حيث يجب الحد من الطاقة التي يتم جلبها إلى الزيت وحرقها أثناء التعطل، للحفاظ على التلوث الإضافي الناتج عن الكربنة عند أدنى مستوى ممكن.
  • يتم قياس قيمة الجذر التربيعي المتوسط ​​لجهد الاختبار في نفس لحظة الانهيار ويتم الإبلاغ عنها كجهد الانهيار.
  • بعد اكتمال الاختبار، يتم تحريك الزيت العازل تلقائيًا ويتم تنفيذ تسلسل الاختبار بشكل متكرر.
  • يتم حساب جهد الانهيار الناتج كقيمة متوسطة للقياسات الفردية.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ فرانك د. بيتروزيلا، الإلكترونيات الصناعية ، ص 51، جلينكو/ماكجرو هيل، 1996 ISBN  0028019962 .
  2. ^ جيل، بول (2009). صيانة واختبار معدات الطاقة الكهربائية (الطبعة الثانية). بوكا راتون: مطبعة سي آر سي. ص 193. رقم ISBN 978-1-57444-656-2.
  3. ^ هيرشلر، مارسيلو م. (2000). المواد العازلة الكهربائية: القضايا الدولية (الطبعة الإلكترونية). ويست كونشوهوكين، بنسلفانيا: ASTM. ص 82-95. رقم ISBN 978-0-8031-2613-8.
  4. ^ كينيث ر. إدواردز، المحولات ، الناشرون التقنيون الأمريكيون المحدودون، 1996 ISBN 0-8269-1603-1 ص 138-14 
  5. ^ "مقارنة السوائل". ميدل.
  6. ^ "شركة سيمنز تنتج أول محول كبير الحجم في العالم يستخدم الزيوت النباتية".
  7. ^ "زيت جوز الهند كبديل لزيت المحولات" (PDF) . ندوة ERU. نوفمبر 2001. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2015-09-23 . تم الاسترجاع في 2013-08-08 .
  8. ^ n'Cho, JS; Loiselle, L.; Fofana, I.; Beroual, A.; Aka-Ngnui, T. (2010). "Parameters impacting the electrical and thermal properties of transformer_oils". Parameters impacting the electrical and thermal properties of transformer_oils . مؤتمر حول العزل الكهربائي والظواهر العازلة. ص. 1-4. doi :10.1109/CEIDP.2010.5723967. ISBN 978-1-4244-9468-2. S2CID  22800355 . تم الاسترجاع في 6 فبراير 2022 .
  9. ^ "سلسلة PCB-RS – نظام إزالة PCB | HERING VPT: المعيار في تنقية الزيت وتكنولوجيا تجفيف المحولات" . تم الاسترجاع في 2020-05-20 .
  10. ^ بلاكمور، كارولين. "تصنيف ومعالجة نفايات ثنائي الفينيل متعدد الكلور" (PDF) . مختبر لورانس بيركلي الوطني . تم الاسترجاع في 20 أكتوبر 2017 .
  11. ^ "نظام إزالة الكلور من ثنائي الفينيل متعدد الكلور". Hering-VPT GmbH . تم الاسترجاع في 20 أكتوبر 2017 .
  12. ^ قانون كاليفورنيا للأنظمة، العنوان 22، القسم 66261
  13. ^ "تدهور زيت المحولات وتحلله - لماذا يعد تنقية زيت المحولات أمرًا ضروريًا؟".
  • المحولات المعزولة بالسوائل الأقل قابلية للاشتعال، فئة معيار الموافقة رقم 3990، شركة فاكتوري ميوتشوال ريسيرش كوربوريشن، 1997.
  • McShane CP (2001) الخصائص النسبية لمبردات العوازل الجديدة المقاومة للاحتراق القائمة على الزيوت النباتية لمحولات التوزيع والطاقة. IEEE Trans. on Industry Applications، المجلد 37، العدد 4، يوليو/أغسطس 2001، ص 1132-1139، العدد 0093-9994/01، 2001 IEEE.
  • "برنامج التحقق من التكنولوجيا البيئية"، وكالة حماية البيئة الأمريكية، واشنطن العاصمة، VS-R-02-02، يونيو 2002. [1]
  • دليل IEEE لتحميل المحولات المغمورة في الزيوت المعدنية، معيار IEEE C57.91-1995، 1996.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Transformer_oil&oldid=1251263488"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate