کاربرد تنفس‌کننده‌های ترانسفورماتور بدون نیاز به نگهداری در زیرстанسیون‌ها
در حال حاضر، تنفس‌دهنده‌های سنتی به طور گسترده در ترانسفورماتورها استفاده می‌شوند. قابلیت جذب رطوبت سیلیکاژل هنوز توسط کارکنان عملیات و نگهداری از طریق مشاهده بصری تغییر رنگ حباب‌های سیلیکاژل قضاوت می‌شود. قضاوت ذهنی کارکنان نقش تعیین‌کننده‌ای دارد. اگرچه به طور واضح تعریف شده است که سیلیکاژل در تنفس‌دهنده‌های ترانسفورماتور باید زمانی که بیش از دو سوم آن رنگ می‌گیرد جایگزین شود، هنوز روش دقیق کمی برای تعیین کاهش ظرفیت جذب در مراحل خاص تغییر رنگ وجود ندارد.
علاوه بر این، سطح مهارت کارکنان عملیات و نگهداری به طور قابل توجهی متفاوت است، که منجر به اختلافات بزرگ در تشخیص بصری می‌شود. برخی سازمان‌ها و افراد تحقیقات مرتبطی انجام داده‌اند، مانند اندازه‌گیری محتوای رطوبت هوا پس از فیلتراسیون سیلیکاژل یا نظارت وزنی زنده سیلیکاژل. کامپیوترهای تعبیه‌شده برای کنترل، تشخیص و انتقال داده استفاده می‌شوند تا به طور خودکار گرم کردن و حذف رطوبت از سیلیکاژل را کنترل کنند.
۱.تحلیل وضعیت فنی فعلی
۱.۱ تحقیقات روی تنفس‌دهنده‌های ترانسفورماتور توسط مؤسسات خارجی
در طول سال‌های متمادی، بر اساس تحقیقات علمی و کاربردهای عملی خارجی، اندازه‌گیری محتوای رطوبت هوا پس از جذب سیلیکاژل به عنوان روش معمول، گسترده و موثر برای ارزیابی سطح اشباع سیلیکاژل در نظر گرفته شده است. با این حال، این روش هنوز نمی‌تواند به طور مستقیم مقدار رطوبت اشباع سیلیکاژل را کمی کند؛ فقط از طریق روش‌های غیرمستقیم نشان می‌دهد که ظرفیت جذب کاهش یافته و نیاز به درمان خشکی وجود دارد.
شرکت MR در حال حاضر محصول مشابهی را در این زمینه ارائه می‌دهد که از اصول تشخیص رطوبت برای ارزیابی سطح مرطوبی سیلیکاژل استفاده می‌کند و از سیلیکاژل سفید (نوع غیرنشان‌دهنده) استفاده می‌کند. نقاط ضعف آن شامل: حسگرهای رطوبت در مواجهه با رطوبت اشباع (تبدیل به قطرات آب) ممکن است خراب شوند، سیلیکاژل سفید اجازه نمی‌دهد که کاربران به طور بصری تأثیر جذب رطوبت را تأیید کنند و فرآیند خشکی/تجدید حیات نمی‌تواند تأیید شود.
ABB نیز راه حل مشابهی با ساختار دو لوله‌ای ارائه می‌دهد. در حین عملیات، یک شیر الکترومغناطیسی یک لوله را به کانال تنفس رزرووار متصل می‌کند در حالی که لوله دیگر مورد خشکی و تجدید حیات قرار می‌گیرد. با این حال، به دلیل حجم بزرگ، وزن زیاد و هزینه بالا، برای بازسازی تنفس‌دهنده‌های سنتی موجود در محل مناسب نیست.
۱.۲ تحقیقات روی تنفس‌دهنده‌های ترانسفورماتور توسط مؤسسات داخلی
برخی شرکت‌های داخلی تنفس‌دهنده‌های بدون نگهداری را توسعه داده‌اند. این دستگاه‌ها از اندازه‌گیری وزن زنده برای ایجاد مدل‌های اشباع رطوبت سیلیکاژل و گرم کردن خشکی بر اساس زمان استفاده می‌کنند. با استفاده از نظریه کنترل فازی، آنها خشکی هوای ایده‌آل و خشکی علمی را محقق می‌کنند. برای اطمینان از تطابق لوازم تنفس‌دهنده با طول عمر ترانسفورماتور، از پردازنده‌های میکرویی نظامی و سیستم عامل VxWorks همراه با مولفه‌های حسگر و اجرایی بسیار پایدار استفاده می‌شود. این واقعاً عملیات بدون نگهداری را برای تنفس‌دهنده‌های ترانسفورماتور محقق می‌کند، کارایی و ایمنی کاری در محل را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد و قابلیت اطمینان سیستم‌های تأمین برق را افزایش می‌دهد.
۱.۳ دو دیدگاه موجود درباره جایگزینی تنفس‌دهنده‌های سنتی
در حال حاضر در صنعت برق هیچ توافق یکپارچه‌ای درباره تأثیر جایگزینی سیلیکاژل در تنفس‌دهنده‌های ترانسفورماتور اصلی بر حفاظت بوخولتز (گاز) وجود ندارد. در حالی که به طور کلی قبول شده است که در زمان جایگزینی سیلیکاژل، حفاظت گاز سنگین باید از حالت "قطع" به حالت "هشدار" تغییر کند، اختلاف قابل توجهی در مورد چگونگی بازپیکربندی حفاظت پس از جایگزینی وجود دارد.
یک دیدگاه معتقد است که جایگزینی سیلیکاژل تنفس‌دهنده ممکن است منجر به قطع غلط حفاظت گاز شود؛ بنابراین، پس از جایگزینی، ترانسفورماتور باید ۲۴ ساعت عملیات آزمایشی (با حفاظت گاز سنگین در حالت هشدار) داشته باشد قبل از بازگشت به حالت قطع.
دیدگاه دیگر استدلال می‌کند که پس از تکمیل جایگزینی سیلیکاژل، هیچ تأثیر بیشتری بر حفاظت گاز سنگین نخواهد بود، بنابراین حفاظت باید فوراً به حالت قطع بازگردد.
در حال حاضر، یک شرکت تأمین برق روش زیر را اتخاذ کرده است: قبل از جایگزینی، آنها از تأییدیه توزیع درخواست می‌کنند تا لینک حفاظت گاز سنگین را از حالت قطع به حالت سیگنال تغییر دهند؛ پس از تکمیل، آنها دوباره از تأییدیه توزیع درخواست می‌کنند تا آن را به حالت قطع بازگردانند. آنها تأیید می‌کنند که یک سر لینک حفاظت گاز سنگین -۱۱۰V دارد در حالی که سر دیگر بی‌ولتاژ است قبل از بازگشت لینک.
۱.۴ وضعیت کاربرد فعلی تنفس‌دهنده‌های ترانسفورماتور
شرکت تأمین برق در حال حاضر از دو نوع تنفس‌دهنده استفاده می‌کند: کانتینرهای شیشه آلی جداپذیر و کانتینرهای غیرجداپذیر. برای تنفس‌دهنده‌های جداپذیر، فرآیند جایگزینی نیازمند دقت بالای عملگران در مورد رویه‌ها و گشتاور پیچ است؛ در غیر این صورت، شیشه آلی به راحتی آسیب می‌بیند. کل فرآیند وقت‌گیر است و جایگزینی‌های مکرر معمولاً منجر به ختم بد اتصالات می‌شود که اجازه می‌دهد هوا مرطوب غیرفلترشده وارد رزرووار شود و ممکن است منجر به ورود رطوبت به روغن ترانسفورماتور شود.
تنفس‌دهنده‌های غیرجداپذیر از این مشکلات پرهیز می‌کنند اما مشکل دیگری دارند: دهانه پرکنی کوچک منجر به ریزش سیلیکاژل در زمان جایگزینی می‌شود که محیط را آلوده می‌کند.
در میان ۶۴ زیرстанیون شرکت، سیلیکاژل ۱۷۸ بار در سال ۲۰۱۵ جایگزین شد، که مجموعاً ۵۴۱ کیلوگرم بود. فرکانس جایگزینی در فصل بارانی به دلیل رطوبت بالا به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد و نیاز به نیروی انسانی و منابع مادی زیادی دارد. در مناطق کوهستانی، خطراتی مانند انهدام جاده‌ها و سقوط سنگ‌ها در فصل بارانی خطرات حمل و نقل را افزایش می‌دهند.
۲. اصل کار تنفس‌دهنده‌های بدون نگهداری ترانسفورماتور
سری JY-MXS از تنفس‌دهنده‌های بدون نگهداری روی رزرووار ترانسفورماتورهای روغنی نصب می‌شود. زمانی که روغن ترانسفورماتور به دلیل تغییرات بار یا دما منبسط یا انقباض می‌یابد، گاز در رزرووار از طریق ماده خشک‌کننده داخل تنفس‌دهنده بدون نگهداری عبور می‌کند، که گرد و رطوبت هوا را حذف می‌کند تا قدرت عایقی روغن ترانسفورماتور حفظ شود.
پس از استفاده طولانی، زمانی که ماده خشک‌کننده مرطوب می‌شود، تنفسگر به صورت خودکار تابعیت گرمایش را برای حذف رطوبت فعال می‌کند. سیستم عمدتاً شامل ظرف فیلتر، لوله شیشه‌ای، محور اصلی، سلول بار (سنسور وزن)، سنسورهای دما و رطوبت، المان گرمکن، برد کنترل و جلی سیلیکا می‌باشد.
وقتی که محافظ هوا می‌کشد، ابتدا از طریق یک فیلتر شبکه فلزی مسدوش شده عبور می‌کند که غبار را حذف می‌کند. هوا فیلتر شده سپس از طریق کámara de secado، جایی که رطوبت به طور کامل توسط ماده خشک‌کننده جذب می‌شود، می‌گذرد.
سطح اشباع جلی سیلیکا توسط یک سلول بار نصب شده در داخل تنفسگر اندازه‌گیری می‌شود. هنگامی که اشباع از یک آستانه پیش‌تعیین شده عبور می‌کند، المان‌های گرمکن فیبر کربنی در داخل کámara de secado فعال می‌شوند تا ماده خشک‌کننده را خشک کنند. بخار حاصل از طریق تراکم خارج می‌شود، از طریق شبکه فلزی عبور می‌کند، روی لوله شیشه‌ای تبخیر می‌شود و به فلنچ فلزی در پایین می‌رسد و از تنفسگر خارج می‌شود.
در صورت خرابی سنسور رطوبت، یک کنترل‌کننده تایمر در داخل جعبه کنترل اطمینان می‌دهد که گرمایش دوره‌ای با فواصل پیش‌تعیین شده فعال شود و عملکرد واقعاً بدون نگهداری را تضمین کند.
۳. کاربرد تنفسگرهای بدون نگهداری ترانسفورماتور
شرکت تأمین برق سری JY-MXS تنفسگرهای بدون نگهداری را بر روی تغییرات تاپ تحت بار (OLTC) و بدنه اصلی ترانسفورماتور اصلی شماره ۱ در دو زیرстанیون ۱۱۰ کیلوولت (زیرستان A و زیرستان B) نصب کرد.
بعد از بیش از یک سال عملکرد:
در زیرستان A، ترانسفورماتور اصلی شماره ۱ نیازی به تعویض جلی سیلیکا برای تنفسگرهای OLTC و بدنه اصلی نداشت. در مقابل، ترانسفورماتور اصلی شماره ۲ دارای ۵ تعویض تنفسگر بدنه اصلی (جمعاً ۱۵ کیلوگرم) و ۶ تعویض تنفسگر OLTC (جمعاً ۶ کیلوگرم) بود.
در زیرستان B، ترانسفورماتور اصلی شماره ۱ نیز نیازی به تعویض نداشت. ترانسفورماتور اصلی شماره ۲ دارای ۳ تعویض تنفسگر بدنه اصلی (جمعاً ۹ کیلوگرم) و ۵ تعویض تنفسگر OLTC (جمعاً ۵ کیلوگرم) بود.
داده‌های عملکردی و بررسی‌های میدانی نشان می‌دهند که تمامی عملکردهای تنفسگرهای بدون نگهداری به طور طبیعی انجام می‌شدند. وقتی جلی سیلیکا به سطح اشباع معینی می‌رسید، گرمکن بر اساس سیگنال‌های سنسور به طور سریع فعال می‌شد تا حبه‌ها را خشک کند. علاوه بر این، با تحلیل داده‌های وزنی شش ماهه، کنترل‌کننده الگویی از جذب رطوبت تشکیل داد و استراتژی ترکیبی از کنترل وزنی و زمان‌بندی را اجرا کرد، که منجر به کاهش حجم کار کارکنان، افزایش خودکاری و ارائه منافع اقتصادی و اجتماعی شد.
۴. نتیجه‌گیری
به طور خلاصه، نصب تنفسگرهای بدون نگهداری بر روی تغییرات تاپ تحت بار و بدنه اصلی ترانسفورماتورها در زیرستان‌ها موجب می‌شود:
گرم کردن مبتنی بر سنسور برای خشک کردن جلی سیلیکا اشباع شده،
نظارت دوردست و زنده از طریق قابلیت‌های ارتباطی،
قابلیت‌های تشخیص خودکار برای تسهیل نگهداری.
این ویژگی‌ها نشان می‌دهند که تنفسگرهای بدون نگهداری می‌توانند به طور کامل سیستم‌های سنتی را جایگزین کنند، نیازهای جذب رطوبت ترانسفورماتور را مؤثر بکار بگیرند و عملکرد واقعاً بدون نگهداری را تحقق بخشند. علاوه بر این، با حذف جایگزینی جلی سیلیکا، بحث طولانی درباره تنظیمات محافظ گاز سنگین پس از جایگزینی حل می‌شود.
استفاده از تنفسگرهای بدون نگهداری به شرکت تأمین برق اجازه می‌دهد تا شرایط ضمائم را آنلاین نظارت کند، وضعیت تجهیزات را به طور زنده دریافت کند و قبل از وقوع خرابی‌ها اقدامات پیشگیرانه انجام دهد - که از عملکرد ترانسفورماتور با بار کامل در حالی که خطرات پنهان وجود دارد جلوگیری می‌کند. این مسئله مشکل موجود در عدم توانایی تنفسگرهای سنتی برای پشتیبانی از نظارت آنلاین را پوشش می‌دهد.
علاوه بر این، این روش به طور قابل توجهی هزینه‌های کاری و هزینه‌های بازرسی معمول را کاهش می‌دهد، بازیافت زباله را ترویج می‌کند و خطر حوادث بزرگ ناشی از خرابی‌های ضمیمه‌های کوچک را کاهش می‌دهد. این امر به برنامه‌ریزی مؤثرتر و علمی‌تر فعالیت‌های نگهداری کمک می‌کند، هزینه‌های غیرضروری را حذف می‌کند، عملکرد پایدار و ایمن ترانسفورماتور را تضمین می‌کند و در نهایت اهداف افزایش بهره‌وری، کارایی، ایمنی و حفاظت از محیط زیست را تحقق می‌بخشد.
