การใช้งานอุปกรณ์หายใจของหม้อแปลงที่ไม่ต้องบำรุงรักษาในสถานีไฟฟ้า

ปัจจุบันตัวดูดความชื้นแบบดั้งเดิมถูกใช้อย่างแพร่หลายในหม้อแปลงไฟฟ้า ความสามารถในการดูดซับความชื้นของเจลซิลิกา ยังคงถูกประเมินโดยบุคลากรการดำเนินงานและการบำรุงรักษาผ่านการสังเกตการเปลี่ยนสีของเม็ดเจลซิลิกาด้วยตาเปล่า การตัดสินใจที่เป็นอัตวิสัยของบุคลากรมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่ง แม้ว่าจะมีการกำหนดไว้อย่างชัดเจนว่าควรเปลี่ยนเจลซิลิกาในตัวดูดความชื้นของหม้อแปลงเมื่อมีการเปลี่ยนสีเกินสองในสามแล้ว ก็ยังไม่มีวิธีการเชิงปริมาณที่แม่นยำในการกำหนดว่าความสามารถในการดูดซับลดลงมากเพียงใดในแต่ละขั้นตอนของการเปลี่ยนสี

นอกจากนี้ระดับทักษะของบุคลากรการดำเนินงานและการบำรุงรักษามีความแตกต่างกันอย่างมาก ส่งผลให้การระบุด้วยสายตามีความคลาดเคลื่อนอย่างมาก ผู้ผลิตและบุคคลบางรายได้ทำการวิจัยที่เกี่ยวข้อง เช่น การตรวจวัดปริมาณความชื้นในอากาศหลังจากผ่านการกรองด้วยเจลซิลิกา หรือการตรวจสอบน้ำหนักของเจลซิลิกาแบบเรียลไทม์ มีการใช้คอมพิวเตอร์ฝังตัวสำหรับการควบคุม การตรวจจับ และการส่งข้อมูล เพื่อควบคุมการทำให้ร้อนและกำจัดความชื้นออกจากเจลซิลิกาโดยอัตโนมัติ

1. การวิเคราะห์สถานะเทคโนโลยีปัจจุบัน
1.1 การวิจัยตัวดูดความชื้นของหม้อแปลงโดยสถาบันต่างประเทศ
มาเป็นเวลานาน บนพื้นฐานของการวิจัยทางวิชาการและการประยุกต์ใช้งานจริงในต่างประเทศ การตรวจวัดปริมาณความชื้นในอากาศหลังจากเจลซิลิกาดูดซับความชื้น ถือว่าเป็นวิธีที่พบได้ทั่วไปที่สุด กว้างขวางที่สุด และมีประสิทธิภาพที่สุดในการประเมินระดับความอิ่มตัวของเจลซิลิกา อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ยังไม่สามารถกำหนดระดับความอิ่มตัวของความชื้นในเจลซิลิกาได้โดยตรง โดยสามารถบ่งชี้ได้เพียงลักษณะคุณภาพเท่านั้น—ผ่านวิธีทางอ้อม—ว่าความสามารถในการดูดซับลดลงแล้ว และจำเป็นต้องทำการบำบัดกำจัดความชื้น

บริษัท MR ปัจจุบันมีผลิตภัณฑ์ที่คล้ายกันเพื่อแก้ไขปัญหานี้ โดยใช้หลักการเซ็นเซอร์ความชื้นในการประเมินระดับความชื้นของเจลซิลิกา โดยใช้เจลซิลิกาสีขาว (ชนิดไม่แสดงสี) ข้อเสียรวมถึง: เซ็นเซอร์ความชื้นมีแนวโน้มที่จะเสียหายเมื่อสัมผัสกับความชื้นอิ่มตัว (ควบแน่นกลายเป็นหยดน้ำ) เจลซิลิกาสีขาวไม่อนุญาตให้ผู้ใช้ตรวจสอบผลการดูดซับความชื้นด้วยตาเปล่า และกระบวนการกำจัดความชื้น/การฟื้นฟูไม่สามารถตรวจสอบได้

ABB ก็มีโซลูชันที่คล้ายกันโดยใช้โครงสร้างท่อคู่ ขณะทำงาน วาล์วแม่เหล็กไฟฟ้าจะเชื่อมต่อท่อหนึ่งกับช่องระบายอากาศของถังขยาย ในขณะที่อีกท่อหนึ่งทำการกำจัดความชื้นและฟื้นฟู อย่างไรก็ตาม เนื่องจากขนาดใหญ่ น้ำหนักมาก และต้นทุนสูง ทำให้ไม่เหมาะสำหรับการปรับปรุงตัวดูดความชื้นแบบเดิมที่มีอยู่ในไซต์งาน

1.2 การวิจัยตัวดูดความชื้นของหม้อแปลงโดยสถาบันภายในประเทศ
บริษัทในประเทศบางแห่งได้พัฒนาตัวดูดความชื้นที่ไม่ต้องบำรุงรักษา อุปกรณ์เหล่านี้ใช้การชั่งน้ำหนักออนไลน์เพื่อกำหนดรูปแบบโมเดลความอิ่มตัวของความชื้นในเจลซิลิกาและการทำความร้อนเพื่อกำจัดความชื้นตามเวลา โดยประยุกต์ใช้ทฤษฎีการควบคุมแบบฟัซซี่ ทำให้สามารถทำให้อากาศแห้งได้อย่างมีประสิทธิภาพและกำจัดความชื้นได้อย่างเป็นระบบ เพื่อให้มั่นใจว่าอุปกรณ์เสริมของตัวดูดความชื้อเข้ากับอายุการใช้งานของหม้อแปลง จึงใช้ไมโครโปรเซสเซอร์เกรดทหารที่ทนทานและระบบปฏิบัติการ VxWorks พร้อมด้วยชิ้นส่วนเซ็นเซอร์และชิ้นส่วนขับเคลื่อนที่มีความมั่นคงสูง สิ่งนี้ทำให้ตัวดูดความชื้นของหม้อแปลงสามารถดำเนินการได้โดยไม่ต้องบำรุงรักษาอย่างแท้จริง ปรับปรุงประสิทธิภาพและความปลอดภัยของการทำงานในไซต์งานอย่างมาก และเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบจ่ายไฟ

1.3 ทัศนะสองประการที่มีอยู่ในปัจจุบันเกี่ยวกับการเปลี่ยนตัวดูดความชื้นแบบดั้งเดิม
ปัจจุบันยังไม่มีข้อสรุปร่วมกันในอุตสาหกรรมไฟฟ้าเกี่ยวกับผลกระทบของการเปลี่ยนเจลซิลิกาในตัวดูดความชื้นของหม้อแปลงหลักต่อการป้องกันบุชโฮลซ์ (ก๊าซ) แม้ว่าจะเห็นพ้องต้องกันโดยทั่วไปว่าระหว่างการเปลี่ยนเจลซิลิกา ต้องเปลี่ยนการป้องกันก๊าซหนักจากโหมด “ตัดวงจร” เป็นโหมด “สัญญาณเตือน” แต่ยังมีความไม่เห็นด้วยอย่างมากเกี่ยวกับวิธีการกำหนดค่าการป้องกันใหม่หลังจากการเปลี่ยน

ทัศนะหนึ่งมองว่า การเปลี่ยนเจลซิลิกาในตัวดูดความชื้นอาจทำให้เกิดการตัดวงจรผิดพลาดของระบบป้องกันก๊าซ ดังนั้นหลังจากการเปลี่ยน หม้อแปลงควรดำเนินการทดลองใช้งานเป็นเวลา 24 ชั่วโมง (โดยตั้งการป้องกันก๊าซหนักไว้ที่สัญญาณเตือน) ก่อนที่จะเปลี่ยนกลับเป็นโหมดตัดวงจร

อีกทัศนะหนึ่งโต้แย้งว่า เมื่อการเปลี่ยนเจลซิลิกาเสร็จสมบูรณ์แล้ว จะไม่มีผลกระทบต่อการป้องกันก๊าซหนักอีกต่อไป ดังนั้นการป้องกันควรกลับคืนสู่โหมดตัดวงจรทันที

ปัจจุบันบริษัทจ่ายไฟแห่งหนึ่งใช้ขั้นตอนดังต่อไปนี้: ก่อนการเปลี่ยน จะขออนุญาตจากศูนย์ควบคุมเพื่อเปลี่ยนการเชื่อมโยงการป้องกันก๊าซหนักจากโหมดตัดวงจรเป็นโหมดสัญญาณ จากนั้นเมื่อเสร็จสิ้น จะขออนุญาตจากศูนย์ควบคุมอีกครั้งเพื่อกลับคืนสู่โหมดตัดวงจร และตรวจสอบว่าปลายขั้วหนึ่งของลิงก์การป้องกันก๊าซหนักมีแรงดัน –110V ในขณะที่อีกปลายหนึ่งไม่มีแรงดัน ก่อนที่จะนำลิงก์กลับมาใช้งานอีกครั้ง

1.4 สถานะการใช้งานปัจจุบันของตัวดูดความชื้นหม้อแปลง
บริษัทจ่ายไฟปัจจุบันใช้ตัวดูดความชื้นสองประเภท ได้แก่ กระบอกแก้วอินทรีย์แบบถอดแยกได้ และกระบอกแบบถอดไม่ได้ สำหรับตัวดูดความชื้นแบบถอดแยกได้ ขั้นตอนการเปลี่ยนต้องการความแม่นยำสูงจากผู้ปฏิบัติงานในเรื่องขั้นตอนและแรงบิดของสกรู มิฉะนั้นกระจกอินทรีย์จะเสียหายได้ง่าย กระบวนการทั้งหมดใช้เวลานาน และการเปลี่ยนซ้ำ ๆ มักทำให้การปิดผนึกที่ข้อต่อไม่ดี ส่งผลให้อากาศชื้นที่ไม่ผ่านการกรองเข้าสู่ถังขยาย ซึ่งอาจทำให้น้ำมันหม้อแปลงมีความชื้นปนเปื้อนได้

ตัวดูดความชื้นแบบถอดไม่ได้หลีกเลี่ยงปัญหาเหล่านี้ แต่กลับมีปัญหาอีกประการหนึ่ง คือ ช่องเติมที่เล็กทำให้เจลซิลิกาหกกระจายระหว่างการเปลี่ยน ทำให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม

ในจำนวนสถานีไฟฟ้าย่อย 64 แห่งของบริษัท มีการเปลี่ยนเจลซิลิกาทั้งหมด 178 ครั้งในปี 2015 รวมน้ำหนัก 541 กิโลกรัม ความถี่ในการเปลี่ยนเพิ่มขึ้นอย่างมากในช่วงฤดูฝนเนื่องจากความชื้นสูง ต้องใช้แรงงานและทรัพยากรจำนวนมาก ในพื้นที่ภูเขา ความเสี่ยงเช่น ถนนถล่มและหินหล่นในช่วงฤดูฝนมีแนวโน้มเพิ่มขึ้น ทำให้การขนส่งมีความอันตรายมากยิ่งขึ้น

2. หลักการทำงานของตัวดูดความชื้นหม้อแปลงที่ไม่ต้องบำรุงรักษา
ตัวดูดความชื้นรุ่น JY-MXS ซีรีส์ที่ไม่ต้องบำรุงรักษาจะติดตั้งบนถังขยายของหม้อแปลงน้ำมัน ขณะที่น้ำมันหม้อแปลงขยายตัวหรือหดตัวเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของโหลดหรืออุณหภูมิรอบข้าง ก๊าซในถังขยายจะไหลผ่านสารดูดความชื้นภายในตัวดูดความชื้นที่ไม่ต้องบำรุงรักษา ซึ่งจะกำจัดฝุ่นและไอน้ำออกจากอากาศ เพื่อรักษาความแข็งแรงของฉนวนในน้ำมันหม้อแปลง

หลังจากการใช้งานนานๆ เมื่อสารดูดความชื้นเริ่มเปียก อุปกรณ์ระบายอากาศจะทำงานโดยอัตโนมัติเพื่อเปิดฟังก์ชันการทำความร้อนเพื่อลบความชื้น ส่วนประกอบหลักของระบบได้แก่ กระบอกกรอง ท่อแก้ว แกนหลัก เซลล์โหลด (เซ็นเซอร์วัดน้ำหนัก) เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้น ขดลวดทำความร้อน แผงควบคุม และเจลซิลิกา

เมื่ออุปกรณ์เก็บรักษาสูบน้ำเข้าไป มันจะผ่านตาข่ายกรองโลหะเผาที่ทำให้ฝุ่นละอองถูกกำจัดออกเสียก่อน ลมที่ถูกกรองแล้วจะไหลผ่านห้องแห้ง ซึ่งความชื้นจะถูกดูดซับโดยสารดูดความชื้นอย่างเต็มที่

ระดับความอิ่มตัวของเจลซิลิกาถูกวัดโดยเซลล์โหลดที่ติดตั้งอยู่ภายในอุปกรณ์ระบายอากาศ ถ้าระดับความอิ่มตัวเกินค่าที่กำหนดไว้ ขดลวดทำความร้อนจากคาร์บอนไฟเบอร์ภายในห้องแห้งจะทำงานเพื่อทำให้สารดูดความชื้นแห้ง ไอน้ำที่เกิดขึ้นจะกระจายออกทางการพาความร้อน ผ่านตาข่ายโลหะ ควบแน่นบนท่อแก้ว และไหลลงมาที่แหวนเหล็กที่ด้านล่างเพื่อออกจากอุปกรณ์ระบายอากาศ

หากเซ็นเซอร์วัดความชื้นมีปัญหา ตัวควบคุมเวลาภายในกล่องควบคุมจะทำให้มีการทำความร้อนตามช่วงเวลาที่กำหนด เพื่อให้การทำงานไม่ต้องการการบำรุงรักษาจริงๆ

3. การประยุกต์ใช้อุปกรณ์ระบายอากาศแบบไม่ต้องบำรุงรักษา
บริษัทจำหน่ายไฟฟ้าติดตั้งอุปกรณ์ระบายอากาศแบบไม่ต้องบำรุงรักษา JY-MXS บนสวิตช์เปลี่ยนแทปขณะโหลด (OLTC) และตัวแปลงหลักหมายเลข 1 ที่สถานีไฟฟ้าแรงสูง 110 กิโลโวลต์สองแห่ง (สถานี A และสถานี B) ที่ตั้งอยู่ในพื้นที่ที่แตกต่างกัน

หลังจากการดำเนินงานมากกว่าหนึ่งปี:

• ที่สถานี A ตัวแปลงหลักหมายเลข 1 ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนเจลซิลิกาสำหรับอุปกรณ์ระบายอากาศทั้ง OLTC และตัวแปลงหลัก ในทางตรงกันข้าม ตัวแปลงหลักหมายเลข 2 ได้รับการเปลี่ยนอุปกรณ์ระบายอากาศของตัวแปลงหลักจำนวน 5 ครั้ง (รวม 15 กิโลกรัม) และ OLTC จำนวน 6 ครั้ง (รวม 6 กิโลกรัม)

• ที่สถานี B ตัวแปลงหลักหมายเลข 1 ก็ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนเช่นกัน ตัวแปลงหลักหมายเลข 2 ได้รับการเปลี่ยนอุปกรณ์ระบายอากาศของตัวแปลงหลักจำนวน 3 ครั้ง (รวม 9 กิโลกรัม) และ OLTC จำนวน 5 ครั้ง (รวม 5 กิโลกรัม)

ข้อมูลการดำเนินงานและการตรวจสอบพบว่าฟังก์ชันทั้งหมดของอุปกรณ์ระบายอากาศแบบไม่ต้องบำรุงรักษาทำงานปกติ เมื่อเจลซิลิกามีระดับความอิ่มตัวถึงระดับหนึ่ง ฮีทเตอร์จะทำงานทันทีตามสัญญาณจากเซ็นเซอร์เพื่อทำให้สารดูดความชื้นแห้ง นอกจากนี้จากการวิเคราะห์ข้อมูลน้ำหนักในรอบ 6 เดือน ตัวควบคุมได้สร้างรูปแบบการดูดซับความชื้นและนำมาใช้ในการควบคุมผสมผสานระหว่างการควบคุมตามน้ำหนักและการควบคุมตามเวลา ลดภาระงานของพนักงาน ปรับปรุงการอัตโนมัติ และส่งผลดีทางเศรษฐกิจและสังคม

4. สรุป
โดยสรุป การติดตั้งอุปกรณ์ระบายอากาศแบบไม่ต้องบำรุงรักษาทั้งบนสวิตช์เปลี่ยนแทปขณะโหลดและตัวแปลงหลักในสถานีไฟฟ้าสามารถทำให้:

• การทำความร้อนโดยขับเคลื่อนด้วยเซ็นเซอร์เพื่อกำจัดความชื้นในเจลซิลิกา,

• การตรวจสอบแบบเรียลไทม์จากระยะไกลผ่านฟังก์ชันการสื่อสาร,

• ความสามารถในการวินิจฉัยตนเองเพื่อบรรเทาการบำรุงรักษา

คุณสมบัติเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์ระบายอากาศแบบไม่ต้องบำรุงรักษาสามารถทดแทนระบบแบบเดิมได้อย่างเต็มที่ แก้ไขปัญหาการดูดซับความชื้นของตัวแปลงหลักและบรรลุการทำงานแบบไม่ต้องบำรุงรักษา ทั้งนี้การไม่ต้องเปลี่ยนเจลซิลิกายังช่วยให้ปัญหาการตั้งค่าการป้องกันแก๊สหนักหลังการเปลี่ยนหายไป

การใช้อุปกรณ์ระบายอากาศแบบไม่ต้องบำรุงรักษานั้นทำให้บริษัทจำหน่ายไฟฟ้าสามารถตรวจสอบสภาพอุปกรณ์เสริมออนไลน์ ได้รับสถานะอุปกรณ์แบบเรียลไทม์ และดำเนินมาตรการป้องกันก่อนที่จะเกิดความเสียหาย—ป้องกันไม่ให้ตัวแปลงหลักทำงานภายใต้ภาระเต็มที่ขณะที่มีความเสี่ยงแฝงอยู่ ซึ่งช่วยเติมเต็มช่องว่างที่เกิดจากความสามารถในการตรวจสอบออนไลน์ของอุปกรณ์ระบายอากาศแบบเดิม

นอกจากนี้ยังลดค่าใช้จ่ายแรงงานและค่าใช้จ่ายในการตรวจสอบประจำอย่างมาก สนับสนุนการรีไซเคิลขยะ และลดความเสี่ยงของการเกิดอุบัติเหตุใหญ่จากการล้มเหลวของอุปกรณ์เสริมเล็กๆ น้อยๆ ทำให้สามารถวางแผนการบำรุงรักษาได้อย่างมีประสิทธิภาพ ประหยัดค่าใช้จ่ายที่ไม่จำเป็น รับประกันการทำงานที่ยั่งยืนและปลอดภัยของตัวแปลงหลัก และในที่สุดก็สามารถบรรลุเป้าหมายในการเพิ่มผลผลิต ประสิทธิภาพ ความปลอดภัย และการคุ้มครองสิ่งแวดล้อม