Как играе силикагел ролята на хигроскопичен агент в системата за вентилация на трансформатора?

Ролята на силикагел в дихателните системи на трансформаторите

Силикагел (Silica Gel) е често използван адсорбент с отлични хигроскопични свойства, широко приложение в електроустановките за осъществяване на сушка и предпазване от влажност. В дихателните системи на трансформаторите, силикагелът в основен план функционира като абсорбира влажността от въздуха, който влиза в резервоара на трансформатора, предотвратявайки проникването на вода в масло и изолационни материали, по този начин защитавайки изолационните свойства на трансформатора.

1. Работен принцип на силикагела

• Механизъм на адсорбция: Силикагелът има голям брой микропори на повърхността си, които могат да адсорбират водни молекули от въздуха. Когато въздухът преминава през дихателния апарат на трансформатора, влажността се абсорбира от силикагела, позволявайки на сухия въздух да влезе в резервоара.

• Обратимост: Процесът на адсорбция на силикагела е обратим. Когато стане насищен с влажност, може да бъде регенериран чрез нагряване, изпуская абсорбираната вода и възстановявайки своите хигроскопични способности. Това позволява на силикагела да бъде повторно използван, продължавайки неговия срок на полезност.

2. Приложение на силикагела в дихателните системи на трансформаторите

Дихателен апарат: Трансформаторите обикновено са оборудвани с дихателен апарат (известен още като десикантен дихателен апарат), който свързва маслен резервоар с атмосферата. Вътре в дихателния апарат, силикагелът филтрира входящия въздух, гарантирайки, че само сух въздух влиза в резервоара. С изменението на вътрешната температура на трансформатора, налягането в резервоара също варира, причинявайки газов обмен между резервоара и околната среда. Силикагелът в дихателния апарат адсорбира влажността от въздуха, предотвратявайки проникването на влажен въздух в резервоара.

Изоляционна система: В някои трансформатори, силикагелът се използва също като десикант в изоляционната система, за да се предотврати проникването на влажност в резервоара чрез слабо запечатени области.

Последствия от недостатъчното контролиране на влажността

Ако контролът на влажността в трансформатора е недостатъчен, влажността може да влезе в резервоара и да се разтвори в маслото на трансформатора или да се депонира в изолационните материали, довеждайки до редица проблеми, които могат сериозно да засегнат производителността и срока на полезност на трансформатора. Ето основните последствия от недостатъчното контролиране на влажността:

1. Деградация на изолационните свойства

• Въздействие върху изолационните материали: Влажността намалява диелектричната сила както на маслото на трансформатора, така и на твърдите изолационни материали (като хартия и влакна). С увеличаването на съдържанието на влажност, диелектричната константа на изолационните материали се увеличава, а напрежението на пробив се намалява, правейки частичните разряди или късо замыкания по-вероятни.

• Ускорена стареене: Влажността също ускорява процеса на стареене на изолационните материали, съкращавайки срока на полезност на трансформатора. В условия на високи температури, влажността може да се комбинира с продукти на окисление в маслото, формирайки кисели вещества, които допълнително кородират изолационните материали.

2. Влошаване на качеството на маслото

• Преизлишна влажност в маслото: Когато влажността влезе в маслото на трансформатора, тя променя физическите и химическите му свойства. Влажността насърчава окислителни реакции в маслото, генерирайки кисели вещества и осадки, които намаляват антиоксидантните способности и ефективността на охлаждането на маслото.

• Намалена теплопроводимост: Влажността намалява теплопроводимостта на маслото, влияйки на разпръскването на топлина от трансформатора. Това може да доведе до по-високи оперативни температури, ускоряващи стареенето и повредата на изолационните материали.

3. Частични разряди и дъгови дефекти

• Частични разряди: Влажността намалява напрежението на пробив на маслото, особено в трансформатори с високо напрежение, увеличавайки вероятността за частични разряди. Частичните разряди не само повреждат изолационните материали, но могат също да доведат до дъгови дефекти, причиняващи внезапно спиране на трансформатора.

• Дъгови дефекти: Сериозното проникване на влажност може да доведе до дъгови дефекти, потенциално причиняващи пожари или експлозии, представлявайки значителен риск за безопасността на електроустановката.

4. Корозия на ядрото и витките

• Корозия на металните компоненти: Влажността, влизайки в резервоара на трансформатора, може да се срещне с метални компоненти като ядрото и витките, причинявайки корозия. Този ефект се ускорява, когато маслото съдържа кисели вещества, ослабявайки механичната сила на металните компоненти и влияйки на нормалната работа на трансформатора.

• Деформация на витките: Влажността може да направи изолационните слоеве на витките меки или да ги разшири, довеждайки до деформация на витките или късо замыкания. В сериозни случаи, витките може да трябва да бъдат заменени, увеличавайки разходите за поддръжка.

5. Въздействие върху надеждността на трансформатора

• Често спиране: Поради деградацията на изолационните свойства, влошаването на качеството на маслото и други проблеми, трансформаторът може да изпитва чести дефекти, изискващи спиране за поддръжка, което може да засегне стабилността и надеждността на електроустановката.

• Съкращаване на срока на полезност: Дългосрочно недостатъчно контролиране на влажността може да ускори стареенето на трансформатора, съкращавайки неговия срок на полезност и увеличавайки разходите за поддръжка и замяна.

Осигуряване на ефективен контрол на влажността

За да се осигури ефективен контрол на влажността и за да се избегнат гореспоменатите проблеми, са необходими следните мерки:

• Редовна проверка на състоянието на силикагела: Силикагелът сменя цвета си (обикновено от синьо в розово), когато абсорбира влажност. Той трябва да бъде заменен или регенериран навреме, когато стане насищен, за да се поддържа неговата хигроскопична способност.

• Поддържане на проветряването на дихателния апарат: Обезпечете, че дихателният апарат остава свободен, позволявайки на въздуха да минава през силикагела за правилно изсушаване. Избегнете блокирането, което може да попречи на потока на въздуха.

• Засилване на запечатването: Редовно проверявайте запечатващата система на трансформатора, за да се уверите, че резервоарът е добре запечатан, предотвратявайки проникването на влажност чрез слабо запечатени области.

• Мониторинг на съдържанието на влажност в маслото: Периодично взимайте проби и анализирайте съдържанието на влажност в маслото на трансформатора, за да откривате рано недостатъчното контролиране на влажността и да предприемате коректиращи действия.

• Инсталиране на обезвлаеждаща техника: За големи трансформатори или тези, работещи в влажни среди, разгледайте инсталирането на обезвлаеждаща техника (като генератори на сух въздух), за да подобрите контрола на влажността.

Резюме

Силикагелът играе ключова роля в дихателните системи на трансформаторите, като ефективно абсорбира влажността от въздуха, влизащ в резервоара, защитавайки изолационните свойства и качеството на маслото на трансформатора. Ако контролът на влажността е недостатъчен, влажността може да влезе в резервоара, довеждайки до редица проблеми, като деградация на изолационните свойства, влошаване на качеството на маслото, частични разряди, корозия на металните компоненти и намалена надеждност и срок на полезност на трансформатора. Затова, осигуряването на добра състояние на силикагела и прилагането на ефективни мерки за контрол на влажността са съществени за поддържането на безопасна и стабилна работа на трансформаторите.