Hvordan spiller silikagel rollen som fuktighetstilleggsstoff i transformatorventilasjonssystem?

Silikagellets rolle i transformatorers pustesystemer

Silikagel (Silica Gel) er et vanlig brukt absorbentstoffer med fremragende fuktighetstilpasningsegenskaper, og det brukes vidt i kraftutstyr for tørring og fuktighetsforebygging. I transformatorers pustesystemer fungerer silikagel hovedsakelig ved å absorbere fuktighet fra luften som kommer inn i transformatorbeholderen, for å hindre at vann går inn i oljen og isoleringsmateriale, dermed beskytte transformatorens isolasjonsegenskaper.

1. Arbeidsprinsipp for silikagel

• Adsorpsjonsmekanisme: Silikagel har et stort antall mikroporer på overflaten, som kan adsorbere vannmolekyler fra luften. Når luft passerer gjennom transformatorpusteren, absorberes fuktigheten av silikagel, slik at tørr luft kan gå inn i beholderen.

• Reversibilitet: Adsorpsjonsprosessen til silikagel er reversibel. Når det blir mettet med fuktighet, kan det regenereres ved varme, ved å slippe ut den absorberte fuktigheten og gjenopprette sin fuktighetstilpasningsegenskap. Dette lar silikagel bli gjenbrukt, noe som utvider dens levetid.

2. Bruk av silikagel i transformatorers pustesystemer

Puster: Transformatorer er typisk utstyrt med en puster (også kjent som en tørkestofferpuster) som kobler oljetanken til atmosfæren. Innvendig i pusteren filtrerer silikagel inngående luft, for å sikre at kun tørr luft går inn i tanken. Når temperaturen inne i transformatoren endres, endrer også trykket i tanken, noe som fører til gassutveksling mellom tanken og miljøet utenfor. Silikagel i pusteren absorberer fuktighet fra luften, for å forhindre at fukt luft går inn i tanken.

Tettet system: I noen transformatorer brukes silikagel også som tørkestoffer i tettet system for å forhindre at fuktighet går inn i tanken gjennom dårlig tette områder.

Konsekvenser av utilstrekkelig fuktighetskontroll

Hvis fuktighetskontrollen i en transformator er utilstrekkelig, kan fuktighet gå inn i tanken og løses i transformatoroljen eller deponeres på isoleringsmateriale, noe som kan føre til en rekke problemer som kan alvorlig påvirke transformatorens ytelse og levetid. Nedenunder er de hovedkonsekvensene av utilstrekkelig fuktighetskontroll:

1. Forringelse av isolasjonsytelsen

• Påvirkning på isoleringsmateriale: Fuktighet reduserer dielektriske styrken av både transformatorolje og fast isoleringsmateriale (som papir og fiber). Når fuktinnholdet øker, øker dielektrisk konstanten til isoleringsmaterialet, og brytningspanningen minsker, noe som gjør partielle utslipp eller kortslutter mer sannsynlige.

• Forhastet aldring: Fuktighet fremskynder også aldringsprosessen til isoleringsmateriale, noe som forkorter transformatorens levetid. Under høytemperaturforhold kan fuktighet kombinere seg med oksidasjonsprodukter i oljen for å danne surstoff, noe som ytterligere korroderer isoleringsmateriale.

2. Forverring av oljekvaliteten

• Overflødig fuktighet i oljen: Når fuktighet går inn i transformatoroljen, endrer den fysisk og kjemisk egenskaper til oljen. Fuktighet fremmer oksidasjonsreaksjoner i oljen, som genererer surstoff og nedfall, noe som reduserer oljens antioksidantkapasitet og kjøleffektivitet.

• Forringet varmetransfer: Fuktighet reduserer termisk ledningsevne til oljen, noe som påvirker transformatorens varmeavgiøring. Dette kan føre til høyere driftstemperaturer, noe som fremskynder aldringen og skaden av isoleringsmateriale.

3. Partielle utslipp og buelaster

• Partielle utslipp: Fuktighet senker brytningspanningen til oljen, spesielt i høyspændingstransformatorer, noe som øker sannsynligheten for partielle utslipp. Partielle utslipp skader ikke bare isoleringsmateriale, men kan også føre til buelaster, noe som kan føre til plutselige transformatorstopp.

• Buelaster: Alvorlig fuktighet kan føre til buelaster, potensielt til branner eller eksplosjoner, noe som utgjør betydelige sikkerhetsrisikoer for strømsystemet.

4. Korrosjon av kjernestab og vindinger

• Korrosjon av metallkomponenter: Fuktighet som går inn i transformatorbeholderen kan komme i kontakt med metallkomponenter som kjernestab og vindinger, noe som fører til korrosjon. Denne effekten er forsterket når oljen inneholder surstoff, noe som svekker mekanisk styrke til metallkomponenter og påvirker transformatorens normale operasjon.

• Vindingdeformering: Fuktighet kan føre til at isoleringslagene til vindinger blir myke eller svulmer, noe som fører til vindingdeformering eller kortslutter. I alvorlige tilfeller kan vindinger måtte byttes ut, noe som øker vedlikeholdsomkostninger.

5. Påvirkning på transformatorfiabilitet

• Hyppige stopp: Pga. forringet isolasjonsytelse, forverret oljekvalitet og andre problemer, kan transformator oppleve hyppige feil, noe som krever stopp for vedlikehold, noe som kan påvirke stabiliteten og fiabiliteten til strømsystemet.

• Forkortet levetid: Langvarig utilstrekkelig fuktighetskontroll kan fremskynde aldringen av transformator, noe som forkorter levetiden og øker vedlikeholds- og erstatningskostnadene.

Sikring av effektiv fuktighetskontroll

For å sikre effektiv fuktighetskontroll og unngå ovennevnte problemer, er følgende tiltak nødvendige:

• Regelmessig inspeksjon av silikageltilstand: Silikagel endrer farge (vanligvis fra blå til rosa) når den absorberer fuktighet. Den bør erstattes eller regenereres umiddelbart når den blir mettet for å opprettholde dens fuktighetstilpasningsegenskaper.

• Oppretthold pusterventilasjon: Sørg for at pusteren holder seg ublokkert, slik at luft kan passere gjennom silikagel for riktig tørring. Unngå blokkeringer som kan forhindre luftflyt.

• Styrk tettet: Insiper regelbundet transformatorens tettet system for å sikre at tanken er godt tettet, for å forhindre at fuktighet går inn gjennom dårlig tette områder.

• Overvåk fuktinnhold i oljen: Periodisk prøvetaking og analyse av fuktinnhold i transformatoroljen for å oppdage utilstrekkelig fuktighetskontroll tidlig og ta korrigerende tiltak.

• Installer avfuktningstiltak: For store transformatorer eller de som opererer i fuktige miljøer, vurder å installere avfuktningstiltak (som tørreluftsgeneratorene) for å forbedre fuktighetskontrollen.

Sammenfattning

Silikagel spiller en avgjørende rolle i transformatorers pustesystemer ved å effektivt absorbere fuktighet fra luften som går inn i tanken, for å beskytte transformatorens isolasjonsytelse og oljekvalitet. Hvis fuktighetskontrollen er utilstrekkelig, kan fuktighet gå inn i tanken, noe som fører til en rekke problemer som forringet isolasjonsytelse, forverret oljekvalitet, partielle utslipp, korrosjon av metallkomponenter, og redusert transformatorfiabilitet og levetid. Derfor er det essensielt å sikre god tilstand for silikagel og implementere effektive fuktighetskontrolltiltak for å opprettholde sikker og stabil drift av transformatorer.