Hoe speelt silicagel de rol van hygroscopisch middel in het ventilatiesysteem van een transformatie?

De rol van silicagel in transformatorenademhalingsystemen

Silicagel (Silica Gel) is een veelgebruikt absorbent met uitstekende hygroscopische eigenschappen, die breed wordt toegepast in elektrische apparatuur voor drooglegging en vochtvoorkoming. In ademhalingsystemen van transformatoren fungeert silicagel voornamelijk om vocht uit de lucht die het transformatorreservoir binnenkomt te absorberen, waardoor water niet in de olie en isolatiematerialen kan treden, en daarmee de isolatieprestaties van de transformator beschermt.

1. Werking van silicagel

• Adsorptiemechanisme: Silicagel heeft een groot aantal microporiën op zijn oppervlak, die watermoleculen uit de lucht kunnen adsorberen. Wanneer lucht door de ademhaling van de transformator stroomt, wordt het vocht door de silicagel geabsorbeerd, zodat droge lucht het reservoir kan binnengaan.

• Reversibiliteit: Het adsorptieproces van silicagel is omkeerbaar. Wanneer het verzadigd is met vocht, kan het worden geregenereerd door verhitting, waarbij het geabsorbeerde water wordt vrijgegeven en de hygroscopische capaciteit wordt hersteld. Dit maakt het mogelijk om silicagel te hergebruiken, waardoor de levensduur ervan wordt verlengd.

2. Toepassing van silicagel in ademhalingsystemen van transformatoren

Ademhaling: Transformatoren zijn meestal uitgerust met een ademhaling (ook bekend als een desiccant ademhaling) die het oliereservoir met de atmosfeer verbindt. Binnen de ademhaling filtert de silicagel de inkomende lucht, zodat alleen droge lucht het reservoir kan binnengaan. Wanneer de interne temperatuur van de transformator verandert, fluctueert ook de druk binnen het reservoir, wat gasuitwisseling tussen het reservoir en de buitenomgeving veroorzaakt. De silicagel in de ademhaling absorbeert vocht uit de lucht, waardoor vochtige lucht het reservoir niet kan binnengaan.

Afsluitingssysteem: In sommige transformatoren wordt silicagel ook gebruikt als desiccant in het afsluitingssysteem om te voorkomen dat vocht via slecht afgesloten delen het reservoir binnendringt.

Gevolgen van onvoldoende vochtcontrole

Als de vochtcontrole in een transformator ontoereikend is, kan vocht het reservoir binnendringen en zich oplossen in de transformatorolie of op de isolatiematerialen afzetten, wat een reeks problemen kan veroorzaken die de prestaties en levensduur van de transformator ernstig kunnen beïnvloeden. Hieronder staan de belangrijkste gevolgen van onvoldoende vochtcontrole:

1. Degradatie van isolatieprestaties

• Invloed op isolatiematerialen: Vocht vermindert de diëlektrische sterkte van zowel de transformatorolie als vaste isolatiematerialen (zoals papier en vezels). Naarmate de vochtgehalte toeneemt, stijgt de diëlektrische constante van de isolatiematerialen, en de doorslaande spanning daalt, waardoor partiële ontladingen of kortsluitingen meer waarschijnlijk worden.

• Versnelde ouderdomsverslijting: Vocht versnelt ook het ouderdomsproces van isolatiematerialen, waardoor de levensduur van de transformator verkort. Bij hoge temperaturen kan vocht zich combineren met oxidatieproducten in de olie om zuurstofhoudende stoffen te vormen, die de isolatiematerialen verder aantasten.

2. Verslechtering van de oliekwaliteit

• Overmatig vocht in de olie: Wanneer vocht de transformatorolie binnendringt, verandert dit de fysieke en chemische eigenschappen van de olie. Vocht bevordert oxidatiereacties in de olie, die zuurstofhoudende stoffen en neerslag genereren, waardoor de antioxidatieve capaciteit en de koelcapaciteit van de olie verminderen.

• Verstoord warmteoverdracht: Vocht vermindert de thermische geleidbaarheid van de olie, waardoor de warmteafgifte van de transformator wordt beïnvloed. Dit kan leiden tot hogere werktemperaturen, wat de ouderdomsverslijting en schade aan isolatiematerialen versnelt.

3. Partiële ontlading en boogschade

• Partiële ontlading: Vocht vermindert de doorslaande spanning van de olie, vooral in hoogspanningstransformatoren, waardoor de kans op partiële ontlading toeneemt. Partiële ontlading beschadigt niet alleen isolatiematerialen, maar kan ook leiden tot boogschade, waardoor de transformator plotseling stilvalt.

• Boogschade: Ernstige vochtinbreng kan leiden tot boogschade, die potentieel kan resulteren in branden of explosies, wat significante veiligheidsrisico's voor het elektriciteitsnetwerk met zich meebrengt.

4. Corrosie van kern en windingen

• Corrosie van metalen componenten: Vocht dat het transformatorreservoir binnendringt, kan in contact komen met metalen componenten zoals de kern en windingen, wat corrosie veroorzaakt. Dit effect wordt versneld wanneer de olie zuurstofhoudende stoffen bevat, waardoor de mechanische sterkte van de metalen componenten wordt verzwakt en de normale werking van de transformator wordt beïnvloed.

• Windingvervorming: Vocht kan de isolatielaag van de windingen doen verzachten of uitzetten, wat kan leiden tot windingvervorming of kortsluitingen. In ernstige gevallen moeten de windingen mogelijk worden vervangen, wat de onderhoudskosten verhoogt.

5. Invloed op de betrouwbaarheid van de transformator

• Verminderde betrouwbaarheid: Door de degradatie van de isolatieprestaties, de verslechtering van de oliekwaliteit en andere problemen, kan de transformator frequente storingen ervaren, wat onderbrekingen voor onderhoud vereist, wat de stabiliteit en betrouwbaarheid van het elektriciteitsnetwerk kan beïnvloeden.

• Verkorte levensduur: Lange-termijn onvoldoende vochtcontrole kan de ouderdomsverslijting van de transformator versnellen, waardoor de levensduur wordt verkort en de kosten voor onderhoud en vervanging toenemen.

Zorg voor effectieve vochtcontrole

Om effectieve vochtcontrole te waarborgen en de bovenstaande problemen te voorkomen, zijn de volgende maatregelen nodig:

• Regelmatige inspectie van de staat van de silicagel: Silicagel verandert van kleur (meestal van blauw naar roze) wanneer het vocht absorbeert. Het moet tijdig worden vervangen of geregenereerd wanneer het verzadigd is, om de hygroscopische capaciteit te behouden.

• Handhaving van ademhalingsventilatie: Zorg ervoor dat de ademhaling vrij blijft, zodat lucht door de silicagel kan stromen voor juiste drooglegging. Vermijd blokkades die de luchtstroom kunnen belemmeren.

• Versterking van de afsluiting: Inspecteer regelmatig het afsluitingssysteem van de transformator om ervoor te zorgen dat het reservoir goed is afgesloten, waardoor vocht niet via slecht afgesloten delen kan binnendringen.

• Bemonstering van de vochtgehalte in de olie: Neem periodiek monsters van de transformatorolie en analyseer de vochtgehalte om onvoldoende vochtcontrole vroeg te detecteren en correctieve maatregelen te nemen.

• Installatie van ontvochtigingsapparatuur: Voor grote transformatoren of transformatoren die in vochtige omgevingen werken, overweeg dan ontvochtigingsapparatuur (zoals droge luchtgeneratoren) te installeren om de vochtcontrole te verbeteren.

Samenvatting

Silicagel speelt een cruciale rol in ademhalingsystemen van transformatoren door vocht effectief te absorberen uit de lucht die het reservoir binnengaat, waardoor de isolatieprestaties en de oliekwaliteit van de transformator beschermd worden. Als de vochtcontrole onvoldoende is, kan vocht het reservoir binnendringen, wat een reeks problemen kan veroorzaken, zoals degradatie van de isolatieprestaties, verslechtering van de oliekwaliteit, partiële ontlading, corrosie van metalen componenten en verminderde betrouwbaarheid en levensduur van de transformator. Daarom is het essentieel om de goede staat van de silicagel te waarborgen en effectieve vochtcontrolemaatregelen te implementeren om de veilige en stabiele werking van transformatoren te garanderen.