مواد العزل لمحولات الغمر في الزيت ونوع الجاف

العزل في المحولات المغمورة بالزيت

في المحولات المغمورة بالزيت الحديثة، يتم اتباع نهج واسع الانتشار لعزل الألفات ذات الجهد العالي. عادةً ما يتم طلاء السلك بمادة الينيل، ويتم إدخال ورق الكرافت بين كل طبقة من الألفة. توفر هذه التركيبة عزل كهربائي موثوق به وحماية ميكانيكية للألفات ذات الجهد العالي، مما يحميها من الانهيار الكهربائي والأضرار الفيزيائية.

بالنسبة للألفات ذات الجهد المنخفض، يتم استخدام استراتيجية عزل مختلفة. هنا يمكن ترك سلوك الموصلات عارية، مع وضع عزل ورقي بين الطبقات. تحقق هذه الطريقة توازنًا بين التكلفة والمتطلبات اللازمة للعزل في التطبيقات ذات الجهد المنخفض.

ومع ذلك، فإن مشهد مواد العزل للموصلات الشريطية في الألفات ذات الجهد المنخفض يتغير. تتجه الممارسة التقليدية للف الموصلات الشريطية بورق إلى التخلي عنها تدريجيًا. تظهر طلاءات البوليمر الصناعية وأغطية القماش الصناعية كبدائل مفضلة. توفر هذه المواد الحديثة متانة أفضل، وخصائص عزل كهربائي أفضل، ومقاومة محسنة للعوامل البيئية مقارنة بعزل الورق التقليدي.

قد قدمت دمج الأسلاك والأشرطة والموصلات الشريطية من الألمنيوم، جنبًا إلى جنب مع طلاءات الينيل، تحديات فريدة لشركات تصنيع المحولات التوزيعية. يتميز الألمنيوم بخاصية مميزة: عند تعرضه للهواء، يشكل طبقة أكسيد عازلة على سطحه بشكل تلقائي. يمكن لهذه الطبقة العازلة التي تتشكل ذاتيًا أن تعوق التوصيل الكهربائي. وبالتالي، عندما يكون هناك حاجة لإنشاء اتصالات كهربائية باستخدام موصلات الألمنيوم، يجب على الشركات المصنعة وضع طرق فعالة إما لإزالة هذه الطبقة الأكسيدية أو منع تكونها في نقاط الاتصال. هذا يتطلب اختيار المواد بدقة، وعمليات تصنيع دقيقة، وإجراءات صارمة لمراقبة الجودة لضمان التشغيل الموثوق للمحولات التوزيعية ذات المكونات المستندة إلى الألمنيوم.

التحديات والحلول المتعلقة بموصلات الألمنيوم في المحولات والعزل في المحولات الجافة

التحديات والإدارة لموصلات الألمنيوم في المحولات المغمورة بالزيت

إضافة إلى ذلك، يمتلك الألمنيوم المستخدم في الموصلات الكهربائية نسيجًا ناعمًا للغاية. عندما يتم تطبيق الضغط الميكانيكي عليه، يكون عرضة بشدة لمشاكل مثل التدفق البارد والتغير التفاضلي في التمدد. يشير التدفق البارد إلى التشوه البطيء للألمنيوم الناعم تحت الإجهاد الميكانيكي مع مرور الوقت، بينما يحدث التغير التفاضلي في التمدد عندما يتوسع أو ينكمش الألمنيوم بمعدل مختلف عن المكونات الأخرى في التجميع، مما قد يؤدي إلى اتصالات فضفاضة أو أعطال ميكانيكية.

لحل احتياجات الاتصال لأسلاك الألمنيوم، تم تطوير عدة طرق ربط متخصصة. يمكن استخدام اللحام بالقصدير، رغم أنه يتطلب تقنيات لحام خاصة ومذيبات لضمان رابطة جيدة. طريقة أخرى شائعة هي الضغط، والتي تتضمن استخدام ضاغطات خاصة. يتم تصميم هذه الضاغطات بحيث تخترق طلاء الينيل على السلك والطبقة الأكسيدية الطبيعية على سطح الألمنيوم. من خلال القيام بذلك، يتم إنشاء اتصال كهربائي موثوق. بالإضافة إلى ذلك، يتم حجب المناطق المرتبطة من الأكسجين، مما يمنع التأكسد المستقبلي ويضمن سلامة الاتصال على المدى الطويل.

بالنسبة للأشرطة أو الموصلات الشريطية من الألمنيوم، يقدم اللحام بالغاز غير القابل للتآكل (TIG) حلًا فعالًا للربط. يستخدم هذا النوع من اللحام كهرباء التنجستن غير القابلة للتآكل ودرع غاز غير قابل للتآكل لإنشاء رابطة عالية الجودة وقوية بين مكونات الألمنيوم. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا ربط الشرائح الألمنيومية بأطراف الاتصال النحاسية أو الألمنيومية الأخرى عبر اللحام البارد أو الضغط. يخلق اللحام البارد رابطة حالة صلبة دون الحاجة إلى ذوبان المواد، وهو مفيد لحفظ الخصائص الميكانيكية والكهربائية للموصلات. حتى بالنسبة لعمل الاتصالات المثبتة بالبراغي إلى الألمنيوم الناعم، طالما تم تنظيف منطقة الاتصال بدقة لإزالة أي أكسيد أو ملوثات، يمكن تحقيق اتصال آمن وموصِّل كهربائيًا.

مواد العزل في المحولات الجافة

في مجال المحولات الجافة، يعد ممارسة قياسية تطبيق ختم أو طلاء حماية على الألفات باستخدام راتنج أو ورنيش. يعمل هذا كدرع ضد العديد من العوامل البيئية الضارة، مثل الرطوبة والغبار والغازات المسببة للتآكل، والتي يمكن أن تؤدي تدريجيًا إلى تدهور خصائص العزل للألفات المحول وتقليل الأداء العام والحياة العملية للمحول.

يمكن تصنيف الوسائط العازلة المستخدمة للألفات الأولية والثانوية في المحولات الجافة إلى الفئات التالية:

• الملف المصبوب: في هذا النوع، يتم تضمين الألفة في راتنج مصبوب، مما يوفر بنية عازلة قوية ودائمة. لا يقوم الراتنج المصبوب فقط بتغليف الموصلات ولكنه يوفر أيضًا قوة ميكانيكية وكهربائية ممتازة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب موثوقية عالية وحماية.

• المغلَّف تحت الضغط والسحب: تتضمن هذه الطريقة تغليف الألفات تحت ظروف الضغط والسحب. من خلال إزالة الهواء والملوثات الأخرى من عملية العزل، تضمن طبقة عزل أكثر تجانسًا وخالية من الفراغات، مما يعزز الأداء الكهربائي والحراري للمحول.

• المُشبَّع تحت الضغط والسحب: هنا، يتم غمر الألفات في راتنج عازل تحت ظروف الضغط والسحب. تسمح هذه العملية للراتنج بالاختراق العميق في بنية الألفة، ملء جميع الفجوات والمسام. نتيجة لذلك، توفر عزلًا محسنًا وقدرة على التبريد، مما يساهم في تشغيل المحول بكفاءة.

• المُغطى: تتضمن تقنيات الطلاء البسيطة تطبيق طبقة من المادة العازلة، مثل الورنيش أو مركب الطلاء المتخصص، مباشرة على الألفات. يعتبر هذا النوع من العزل نسبيًا بسيطًا ومنخفض التكلفة، ومناسبًا للتطبيقات التي تتطلب متطلبات عزل أقل صرامة.

الملف المصبوب

في طريقة العزل بالملف المصبوب، يتم أولاً تقوية الألفة حسب الحاجة أو وضعها داخل قالب. ثم يتم صبها في راتنج تحت ظروف الضغط والسحب. توفر هذه العملية العديد من المزايا الهامة. بما أن الألفة مغطاة تمامًا بعزل صلب، فإنها تقلل بشكل فعال من مستويات الصوت أثناء التشغيل. بالإضافة إلى ذلك، تقوم عملية الصب تحت الضغط والسحب بتعبئة الألفة بالراتنج، مما يزيل تمامًا أي فراغات. يمكن لهذه الفراغات، إذا كانت موجودة، أن تؤدي إلى حدوث تفريغ كرونا، مما يمكن أن يضعف العزل ويسبب مشاكل كهربائية مع مرور الوقت. مع نظام العزل الصلب الخاص بها، يتمتع ملف الألفة المصبوب بقوة ميكانيكية استثنائية، مما يمكّنه من تحمل الإجهادات الميكانيكية. كما يتمتع أيضًا بقوة قص قصيرة استثنائية، مما يضمن أداءً موثوقًا أثناء الأعطال الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك، هذا النوع من الألفة مقاوم للغاية للرطوبة والملوثات، مما يحمي المكونات الداخلية للمحول ويُمدّد عمره الافتراضي.

المغلَّف تحت الضغط والسحب

بالنسبة لعزل المغلَّف تحت الضغط والسحب، يتم تضمين الألفة في راتنج تحت ظروف الضغط والسحب. مماثلًا لعملية الصب، فإن تغليف الألفة بالراتنج بهذه الطريقة يزيل أي فراغات قد تؤدي إلى حدوث تفريغ كرونا. نتيجة لذلك، تستفيد الألفة من قوة ميكانيكية ممتازة، مما يسمح لها بالتحمل أمام الصدمات والاهتزازات الميكانيكية. كما أنها تتميز بقوة قص قصيرة عالية، مما يضمن تشغيلًا مستقرًا أثناء الظروف الكهربائية غير الطبيعية. توفر هذه طريقة العزل حماية قوية ضد تسرب الرطوبة والملوثات، مما يحافظ على سلامة الألفة والأداء العام للمحول.

المُشبَّع تحت الضغط والسحب

في تقنية العزل المُشبَّع تحت الضغط والسحب، يتم اختراق الألفة بالورنيش تحت ظروف الضغط والسحب. تقوم عملية الاختراق بتغطية الألفة بشكل كامل، مما يخلق طبقة حماية تحميها من الرطوبة والملوثات. هذا يساعد على الحفاظ على الخصائص الكهربائية والميكانيكية للألفة، مما يضمن تشغيلًا موثوقًا للمحول في ظروف بيئية مختلفة. على الرغم من أن مستوى الحماية قد يكون أقل شمولًا مقارنة ببعض الطرق الأخرى، إلا أنه لا يزال يقدم حماية كافية للكثير من التطبيقات.

المُغطى

تتضمن طريقة العزل المُغطى غمس الألفة في ورنيش أو راتنج. يوفر ملف الألفة المُغطى مستوى أساسيًا من الحماية ضد الرطوبة والملوثات، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في بيئات معتدلة حيث يكون خطر التعرض للعناصر القاسية منخفضًا نسبيًا. وعلى الرغم من أنه قد لا يوفر نفس مستوى الحماية الذي توفره طرق العزل الأكثر تعقيدًا، إلا أنه حل بسيط واقتصادي مناسب للتطبيقات ذات متطلبات العزل الأقل صرامة.