مخزن روغن ترانسفورماتور: انواع، ساختار و عملکرد توضیح داده شده

آشنایی با مخزن نگهدارنده روغن ترانسفورماتور

مخزن نگهدارنده روغن یک دستگاه ذخیره‌سازی روغن حیاتی برای ترانسفورماتورها است. هنگامی که بار ترانسفورماتور افزایش یافته و دمای روغن بالا می‌رود، روغن عایق‌بندی درون دانه به دلیل گرم شدن منبسط می‌شود و روغن اضافه به مخزن نگهدارنده جریان می‌یابد. برعکس، هنگامی که دما کاهش می‌یابد، روغن درون مخزن نگهدارنده به دانه بازمی‌گردد. این فرآیند اجازه تنظیم خودکار سطح روغن را می‌دهد و مخزن نگهدارنده همچنین نقش‌های ذخیره‌سازی و تأمین روغن را ایفا می‌کند تا دانه همواره پر از روغن بماند.

در همان زمان، مخزن نگهدارنده مساحت تماس روغن ترانسفورماتور با هوا را کاهش می‌دهد. رطوبت، غبار و رسوبات روغن اکسیده از هوا در فخ مخزن نگهدارنده که در قسمت پایین آن قرار دارد تجمع می‌یابند، این امر به طور قابل توجهی تخریب روغن ترانسفورماتور را کند می‌کند.

ساختار مخزن نگهدارنده روغن

بدنه مخزن نگهدارنده یک ظرف استوانه‌ای است که از صفحات فولادی لحیم شده ساخته شده و حجم آن حدود ۱۰٪ ظرفیت کل دانه است. این مخزن به صورت افقی در بالای دانه نصب شده و از طریق یک خط لوله و رله گازی به دانه اصلی متصل می‌شود، این اتصال اجازه می‌دهد تا سطح روغن با تغییرات دما آزادانه بالا و پایین بروند. در شرایط عملیاتی عادی، حداقل سطح روغن در مخزن نگهدارنده باید بالاتر از قسمت بالایی بوشینگ ولتاژ بالا باشد؛ برای بوشینگ‌های با ساختار متصل، حداقل سطح روغن باید بالاتر از قسمت بالایی بوشینگ باشد. یک نمایانگر سطح روغن (یا شاخص سطح روغن) در کنار مخزن نگهدارنده نصب شده است تا تغییرات سطح روغن را به صورت واقعی نظارت کند.

انواع مخزن نگهدارنده روغن

در حال حاضر، سه نوع اصلی مخزن نگهدارنده روغن ترانسفورماتور وجود دارد:

• مخزن نگهدارنده نوع کپسولی: شامل یک کپسول لاستیکی درونی است که روغن ترانسفورماتور را از اتمسفر خارج جدا می‌کند و فضای لازم برای منبسط شدن و انقباض حرارتی فراهم می‌کند.

• مخزن نگهدارنده نوع دیافراگمی: از یک دیافراگم لاستیکی برای جدا کردن روغن از هوا استفاده می‌کند و حجم لازم برای منبسط شدن و انقباض حرارتی را فراهم می‌کند.

• مخزن نگهدارنده نوع پیچیده: از یک دستگاه منبسط کننده فلزی به شکل پیچیده برای جدا کردن روغن از اتمسفر و تطبیق تغییرات حجم روغن استفاده می‌کند. مخازن نگهدارنده پیچیده به دو نوع داخلی روغن و خارجی روغن تقسیم می‌شوند، که نوع داخلی روغن عملکرد بهتری دارد اما اندازه بزرگتری دارد.

روش‌های بسته‌بندی مخزن نگهدارنده روغن

• مخزن نگهدارنده نوع باز (نبسته): روغن ترانسفورماتور مستقیماً به هوا در اتمسفر خارج معرض است. این طراحی بسته‌بندی ضعیفی دارد و روغن آسان‌تر به رطوبت و اکسیداسیون می‌رسد، که باعث افزایش محتوای رطوبت و گاز می‌شود و عملکرد ایمن ترانسفورماتور را تحت تأثیر قرار می‌دهد. این نوع بیشتر منسوخ شده و فقط در برخی ترانسفورماتورهای ولتاژ پایین و ظرفیت کوچک یافت می‌شود.

• مخزن نگهدارنده نوع کپسولی: با یک کپسول مقاوم به روغن درون مخزن نگهدارنده تجهیز شده است تا روغن را از هوا جدا کند. کپسول از طریق یک لوله تنفسی و مواد خشک‌کن ارتباط با اتمسفر دارد و با تغییرات سطح روغن منبسط و انقباض می‌یابد. با این حال، کپسول آسیب‌پذیر به پیری و ترک خوردگی است و اجازه می‌دهد رطوبت و هوا وارد روغن شوند، که باعث تخریب روغن، کاهش عملکرد عایق‌بندی و افزایش ضریب دی الکتریکی می‌شود. تعویض منظم سیلیکا گل مورد نیاز است و در موارد شدید ممکن است فیلترسازی روغن یا تعمیرات با قطع برق لازم باشد. استفاده از آن به تدریج کاهش یافته است.

• مخزن نگهدارنده نوع دیافراگمی: از یک ساختار دیافراگمی ساخته شده از دو لایه پارچه نایلونی که با لاستیک کلوروپرن پوشیده شده و از بیرون با نایلون پوشانده شده است. با این حال، نیازهای بالایی برای فرآیندهای نصب و نگهداری دارد و مشکلاتی مانند نشت روغن و آسیب به قطعات لاستیکی می‌تواند ایمنی، قابلیت اطمینان و تمیزی عملیاتی تامین برق را تحت تأثیر قرار دهد. استفاده از آن نیز به تدریج کاهش یافته است.

• مخزن نگهدارنده نوع پیچیده فلزی (داخلی روغن) بسته: از یک عنصر الاستیک فلزی به عنوان جبران‌کننده استفاده می‌کند، یک فناوری پخته که بیش از ۲۰ سال در سیستم‌های برق استفاده شده است و فناوری جبران‌کننده‌های فلزی صفحه‌ای استفاده شده در ترانسفورماتورهای اندازه‌گیری را گسترش می‌دهد.

• مخزن نگهدارنده عمودی داخلی روغن: از بلورهای فلزی به عنوان ظروف روغن استفاده می‌کند، چندین بلور به صورت موازی و عمودی روی یک پایه نصب شده‌اند، یک پوشش گرد از بیرون اضافه شده و جبران حجم روغن از طریق حرکت عمودی بلورها انجام می‌شود، با ظاهر بیشتر مستطیلی.

• مخزن نگهدارنده افقی خارجی روغن: از بلورهای فلزی به عنوان کیسه هوا استفاده می‌کند، به صورت افقی درون سیلندر مخزن نگهدارنده قرار داده شده است، روغن عایق‌بندی بین سمت خارجی بلورها و سیلندر پر شده است و داخل بلورها به هوا خارجی متصل است. جبران حجم روغن از طریق منبسط شدن و انقباض بلورها و تغییر حجم داخلی مخزن نگهدارنده انجام می‌شود، با ظاهر سیلندری افقی.

ویژگی‌های مخزن نگهدارنده روغن پیچیده فلزی

• جوهره‌ای درونی با یک جاذب فشار به عنوان دستگاه محافظ فشار تجهیز شده است که می‌تواند تأثیر افزایش ناگهانی فشار داخلی روغن را بر بدنه مخزن نگهدارنده کاهش دهد. هنگامی که فشار به حد محدوده می‌رسد، جوهره پاره می‌شود و فشار را آزاد می‌کند، بدنه ترانسفورماتور را محافظت می‌کند و قابلیت اطمینان عملیاتی را افزایش می‌دهد - یک ویژگی منحصر به فرد که در سایر مخازن نگهدارنده یافت نمی‌شود.

• جوهره از یک یا چند واحد بلور تشکیل شده و یک پوشش محافظ خارجی دارد. بیرون جوهره به اتمسفر مواجه است، این امر تسهیل تشعشع گرما و تهویه را فراهم می‌کند، گردش روغن را بهبود می‌بخشد، دمای داخلی روغن را کاهش می‌دهد و قابلیت اطمینان عملیاتی را افزایش می‌دهد.

• نمایانگر سطح روغن همزمان با منبسط شدن و انقباض جوهره حرکت می‌کند و حساسیت بالایی دارد. تغییرات سطح روغن می‌تواند مستقیماً از طریق یک پنجره مشاهده در پوشش محافظ مشاهده شود، این امر خواندن دقیق و قابل اعتماد را فراهم می‌کند. یک سوئیچ محدوده هشدار سطح روغن روی پوشش محافظ نصب شده است که نیازهای عملیات بدون نظارت را برآورده می‌کند.

• عدم وجود سطح روغن کاذب: مخازن نگهدارنده سنتی قادر به خارج کردن کامل هوا نیستند، که ممکن است باعث سطح روغن کاذب شود. این طراحی با حرکت حساس جوهره و یک صفحه فولادی تعادلی که فشار مثبت کوچکی ایجاد می‌کند، به طور موثر هوا داخلی را تا زمانی که سطح روغن مورد نظر به دست آید خارج می‌کند و سطح روغن کاذب را حذف می‌کند.

• بلورهای منبسط کننده فلزی برای دانه‌های تغییر دهنده تاپ چنجر مناسب نیستند: تغییر دهنده تاپ چنجر، یک مؤلفه کلیدی ترانسفورماتور است که در طول عملیات بر اساس شرایط بار مکرراً ولتاژ را تنظیم می‌کند. چشمه‌های القایی که در طول تنظیم ایجاد می‌شوند منجر به تجزیه روغن و تولید گاز می‌شوند. حجم محدود بلورهای منبسط کننده فلزی کاملاً بسته شده از آزاد شدن گاز جلوگیری می‌کند و نیاز به خارج کردن گاز مکرر در محل را دارد. بنابراین، سازندگان و کاربران از استفاده از بلورهای منبسط کننده فلزی کاملاً بسته شده برای مخازن نگهدارنده کوچک تغییر دهنده تاپ چنجر توصیه نمی‌کنند.