چگونه جل سیلیکا نقش ماده خوارکننده رطوبت را در سیستم تهویه ترانسفورماتور ایفا میکند
نقش جل کلسیم سیلیکات در سیستم تنفسی ترانسفورماتورها
جل کلسیم سیلیکات (Silica Gel) یک جاذب معمول با ویژگیهای هیدروفوبیک بسیار خوب است که به طور گسترده در تجهیزات برق برای خشک کردن و پیشگیری از رطوبت استفاده میشود. در سیستم تنفسی ترانسفورماتورها، جل کلسیم سیلیکات عمدتاً برای جذب رطوبت از هوای وارد شده به ظرف ترانسفورماتور عمل میکند، که از ورود آب به روغن و مواد دی الکتریک محافظت میکند و در نتیجه عملکرد دی الکتریک ترانسفورماتور را حفظ میکند.
1. اصل کار جل کلسیم سیلیکات
مکانیسم جذب: جل کلسیم سیلیکات دارای تعداد زیادی میکروپور در سطح خود است که میتواند مولکولهای آب را از هوا جذب کند. وقتی هوای از طریق تنفسگر ترانسفورماتور عبور میکند، رطوبت توسط جل کلسیم سیلیکات جذب میشود و هوای خشک به ظرف وارد میشود.
معکوسپذیری: فرآیند جذب جل کلسیم سیلیکات معکوسپذیر است. وقتی این ماده اشباع رطوبت میشود، میتوان با گرم کردن آن رطوبت جذب شده را آزاد کرد و ظرفیت هیدروفوبیک آن را بازیابی کرد. این امر امکان استفاده مجدد از جل کلسیم سیلیکات را فراهم میکند و عمر مفید آن را افزایش میدهد.
2. کاربرد جل کلسیم سیلیکات در سیستم تنفسی ترانسفورماتورها
تنفسگر: ترانسفورماتورها معمولاً با یک تنفسگر (که همچنین به عنوان تنفسگر خشککن شناخته میشود) مجهز هستند که ظرف روغن را به محیط اطراف متصل میکند. در داخل تنفسگر، جل کلسیم سیلیکات هوای وارد شده را فیلتر میکند و مطمئن میشود که فقط هوای خشک به ظرف وارد شود. با تغییر دما در داخل ترانسفورماتور، فشار درون ظرف نیز تغییر میکند و موجب تبادل گاز بین ظرف و محیط اطراف میشود. جل کلسیم سیلیکات در تنفسگر رطوبت را از هوا جذب میکند و از ورود هوای مرطوب به ظرف جلوگیری میکند.
سیستم بستهبندی: در برخی از ترانسفورماتورها، جل کلسیم سیلیکات به عنوان یک خشککن در سیستم بستهبندی استفاده میشود تا از ورود رطوبت از مناطق نامناسب بستهبندی جلوگیری کند.
پیامدهای کنترل رطوبت ناکافی
اگر کنترل رطوبت در یک ترانسفورماتور ناکافی باشد، رطوبت میتواند به ظرف وارد شود و در روغن ترانسفورماتور حل شود یا بر روی مواد دی الکتریک ترسیده شود، که میتواند به یک مجموعه از مشکلات منجر شود که عملکرد و عمر مفید ترانسفورماتور را به شدت تحت تأثیر قرار میدهد. زیرا پیامدهای اصلی کنترل رطوبت ناکافی عبارتند از:
1. تضعیف عملکرد دی الکتریک
تأثیر بر مواد دی الکتریک: رطوبت مقاومت دی الکتریک هم روغن ترانسفورماتور و هم مواد دی الکتریک جامد (مانند کاغذ و لیف) را کاهش میدهد. با افزایش محتوای رطوبت، ثابت دی الکتریک مواد دی الکتریک افزایش مییابد و ولتاژ شکست کاهش مییابد، که احتمال بروز تخلخلهای جزئی یا کوتاهمدار را افزایش میدهد.
سرعتبخشی به پیری: رطوبت همچنین پیری مواد دی الکتریک را تسریع میکند و عمر مفید ترانسفورماتور را کاهش میدهد. در شرایط دمای بالا، رطوبت میتواند با محصولات اکسیداسیون در روغن ترکیبات اسیدی را تشکیل دهد که مواد دی الکتریک را بیشتر خورد میکند.
2. تخریب کیفیت روغن
رطوبت زائد در روغن: وقتی رطوبت به روغن ترانسفورماتور وارد میشود، ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی روغن را تغییر میدهد. رطوبت واکنشهای اکسیداسیون در روغن را تقویت میکند و ترکیبات اسیدی و رسوبات را تولید میکند که ظرفیت ضد اکسیداسیون و کارایی خنکسازی روغن را کاهش میدهد.
کاهش انتقال حرارت: رطوبت هدایت حرارتی روغن را کاهش میدهد و تبدیل حرارت ترانسفورماتور را تحت تأثیر قرار میدهد. این امر میتواند به افزایش دماهای عملیاتی منجر شود که پیری و خرابی مواد دی الکتریک را تسریع میکند.
3. تخلخلهای جزئی و خطاهای قوس الکتریکی
تخلخلهای جزئی: رطوبت ولتاژ شکست روغن را کاهش میدهد، به ویژه در ترانسفورماتورهای با ولتاژ بالا، که احتمال بروز تخلخلهای جزئی را افزایش میدهد. تخلخلهای جزئی نه تنها مواد دی الکتریک را خراب میکند بلکه میتواند به خطاهای قوس الکتریکی منجر شود و باعث توقف ناگهانی ترانسفورماتور شود.
خطاهای قوس الکتریکی: ورود رطوبت شدید میتواند به خطاهای قوس الکتریکی منجر شود که میتواند باعث آتشسوزی یا انفجار شود و خطرات ایمنی قابل توجهی برای سیستم برق ایجاد کند.
4. خوردگی هسته و پیچها
خوردگی قطعات فلزی: رطوبت وارد شده به ظرف ترانسفورماتور میتواند با قطعات فلزی مانند هسته و پیچها تماس پیدا کند و آنها را خورد کند. این تأثیر زمانی که روغن ترکیبات اسیدی دارد، تسریع میشود و قدرت مکانیکی قطعات فلزی را کاهش میدهد و عملکرد طبیعی ترانسفورماتور را تحت تأثیر قرار میدهد.
تغییر شکل پیچها: رطوبت میتواند لایههای دی الکتریک پیچها را نرم یا متورم کند و منجر به تغییر شکل یا کوتاهمدار پیچها شود. در موارد شدید، ممکن است نیاز به تعویض پیچها باشد که هزینههای نگهداری را افزایش میدهد.
5. تأثیر بر قابلیت اعتماد ترانسفورماتور
قطعات مکرر: به دلیل تضعیف عملکرد دی الکتریک، تخریب کیفیت روغن و مشکلات دیگر، ترانسفورماتور ممکن است با خطاهای مکرر مواجه شود و نیاز به توقف برای نگهداری داشته باشد که میتواند بر پایداری و قابلیت اعتماد سیستم برق تأثیر بگذارد.
کاهش عمر مفید: کنترل رطوبت ناکافی در طول زمان میتواند پیری ترانسفورماتور را تسریع کند و عمر مفید آن را کاهش دهد و هزینههای نگهداری و تعویض را افزایش دهد.
ضمان کنترل رطوبت مؤثر
برای ضمان کنترل رطوبت مؤثر و جلوگیری از مشکلات فوق، اقدامات زیر ضروری است:
بازرسی منظم وضعیت جل کلسیم سیلیکات: جل کلسیم سیلیکات وقتی رطوبت جذب میکند رنگ میتغییرد (معمولاً از آبی به صورتی). باید زمانی که اشباع رطوبت میشود به طور فوری تعویض یا بازیابی شود تا ظرفیت هیدروفوبیک آن حفظ شود.
حفظ بادکنک تنفسگر: مطمئن شوید که تنفسگر بدون مانع باقی بماند تا هوای از طریق جل کلسیم سیلیکات عبور کند و خشک شود. از موانعی که میتوانند جریان هوا را مسدود کنند پرهیز کنید.
تقویت بستهبندی: به طور منظم سیستم بستهبندی ترانسفورماتور را بازرسی کنید تا مطمئن شوید که ظرف به خوبی بسته شده است و رطوبت از طریق نقاط بستهبندی نامناسب وارد نشود.
نظارت بر محتوای رطوبت در روغن: به طور دورهای نمونهبرداری و تحلیل محتوای رطوبت در روغن ترانسفورماتور را انجام دهید تا کنترل رطوبت ناکافی را زودهنگام شناسایی کنید و اقدامات اصلاحی انجام دهید.
نصب تجهیزات خشککن: برای ترانسفورماتورهای بزرگ یا کسانی که در محیطهای مرطوب عمل میکنند، در نظر بگیرید تجهیزات خشککن (مانند ژنراتورهای هوا خشک) را نصب کنید تا کنترل رطوبت را افزایش دهید.
خلاصه
جل کلسیم سیلیکات نقش مهمی در سیستم تنفسی ترانسفورماتورها ایفا میکند با جذب مؤثر رطوبت از هوا که به ظرف وارد میشود، عملکرد دی الکتریک و کیفیت روغن ترانسفورماتور را محافظت میکند. اگر کنترل رطوبت ناکافی باشد، رطوبت میتواند به ظرف وارد شود و موجب مجموعهای از مشکلات مانند تضعیف عملکرد دی الکتریک، تخریب کیفیت روغن، تخلخلهای جزئی، خوردگی قطعات فلزی و کاهش قابلیت اعتماد و عمر مفید ترانسفورماتور شود. بنابراین، حفظ وضعیت خوب جل کلسیم سیلیکات و اجرای اقدامات کنترل رطوبت مؤثر برای حفظ عملکرد ایمن و پایدار ترانسفورماتور ضروری است.
