چین اولین ترانسформاتور روغنی ۲۲۰ کیلوولت/۲۴۰ مگاوات: پژوهش و توسعه، مزایا و سهم دوگانه کربن

با پیشرفت مداوم فناوری عایق‌بندی ترانسفورماتورهای برق، محصولات ترانسفورماتور با روغن گیاهی که از روغن گیاهی سبز، محیط‌زیست‌دوستانه و با نقطه جوش بالا به عنوان مedium عایق استفاده می‌کنند، به تدریج ترانسفورماتورهای روغن معدنی را جایگزین می‌کنند. این ترانسفورماتورهای مبتنی بر روغن گیاهی به حداکثر حد کاهش دهنده‌ی تولید کربن و به طور موثر عمر مفید ترانسفورماتورهای برق را افزایش می‌دهند که این امر برای کمک به دستیابی به اهداف "دوجانبه کربن" اهمیت بسیاری دارد.

اخیراً، تحت رهبری یکی از اداره‌های تامین برق، نخستین ترانسفورماتور روغن گیاهی داخلی 220kV/240MVA با بالاترین سطح ولتاژ و ظرفیت بزرگ در چین، که توسط یک سازنده چینی ترانسفورماتور روغن گیاهی توسعه یافته است، موفق به عبور از آزمون‌های نوع شده است. این موضوع موقعیت رهبری داخلی سازندگان چینی ترانسفورماتور روغن گیاهی در زمینه ترانسفورماتورهای روغن گیاهی را بیشتر تثبیت می‌کند و نشان‌دهنده سطح جدیدی در طراحی و فناوری ساخت ترانسفورماتورهای روغن گیاهی چین است.

روغن عایق معدنی سنتی بیش از صد سال استفاده شده است، اما دارای ضعف‌هایی مانند نقطه جوش پایین، نرخ تجزیه کند، آلودگی محیط زیست آسان و قابلیت بار بیش از حد ضعیف است. در مقایسه با ترانسفورماتورهای روغن معدنی سنتی، ترانسفورماتورهای روغن گیاهی مزایایی مانند خطر آتش‌سوزی بسیار پایین، قابلیت بار بیش از حد قوی و هزینه‌ی چرخه‌ی عمر کمتر دارند. علاوه بر این، چون روغن گیاهی منبع تجدیدپذیری است که از دانه‌های گیاهی استخراج می‌شود، می‌تواند به طور موثر تولید کربن را نسبت به روغن معدنی کاهش دهد. علاوه بر این، ترانسفورماتورهای روغن گیاهی دامنه‌ی کاربرد گسترده‌تری نسبت به ترانسفورماتورهای روغن معدنی موجود دارند و به ویژه برای مناطقی با نیازهای بالای ایمنی آتش‌سوزی و حفاظت از محیط زیست مانند مناطق پرجمعیت و مناطق حفاظت محیطی مناسب هستند.

با توجه به مفهوم توسعه‌ی جدید، تمرکز بر مرزهای بازار و بر اساس تحقیقات علمی و نوآوری، سازنده چینی ترانسفورماتور روغن گیاهی از سال 2007 در تحقیق و توسعه و تولید ترانسفورماتورهای روغن گیاهی مشغول است. در سال 2017، پروژه‌ی ساخت و تولید سبز "یکپارچگی سیستم فناوری و فرآیند کلیدی سبز ترانسفورماتورهای محیط‌زیست‌دوستانه و دستگاه‌های محدودکننده‌ی فلزی عایق‌بندی شده با گاز محیط‌زیست‌دوستانه" که توسط وزارت صنعت و اطلاعات مأموریت داده شده بود را بر عهده گرفت. با تکیه بر این پروژه، محصولات ترانسفورماتور روغن گیاهی 10kV، 35kV و 110kV را توسعه داد و مجموعه‌ای نسبتاً کامل از محصولات را تشکیل داد. این محصولات به تدریج در شاندونگ، هنان، گوانگ‌دونگ، هوئی‌بی و شانشی استفاده شده‌اند و تاکنون به خوبی عمل کرده‌اند و تحسین بالای مشتریان را به دست آورده‌اند.

در سپتامبر 2019، سازنده چینی ترانسفورماتور روغن گیاهی موفق به کسب پروژه‌ی تحقیقاتی "بهینه‌سازی و کاربرد مهندسی ساختارهای عایق‌بندی و تảnش حرارتی ترانسفورماتورهای روغن گیاهی بزرگ‌مقیاس - تولید آزمایشی ترانسفورماتورهای روغن گیاهی 220kV و آزمایش‌های شبیه‌سازی ساختارهای عایق‌بندی نمونه" تحت شبکه‌ی برق جنوب چین شد. با رهبری اداره‌ی تامین برق، این پروژه به دنبال توسعه ترانسفورماتور روغن گیاهی 240MVA/220kV با بالاترین سطح ولتاژ و ظرفیت بزرگ در چین بود.

سازنده چینی ترانسفورماتور روغن گیاهی اهمیت زیادی به تحقیق و توسعه ترانسفورماتور عایق‌بندی 220kV می‌دهد. معاون مدیرعامل شرکت شخصاً مسئول کنترل فنی کلی و اجرای محصول پروژه است. "ما به طور کامل از مزایای فنی خود استفاده کرده و تیم‌های نخبه‌ی تحقیق و توسعه و طراحی را برای حل مشکلات کلیدی سازماندهی کرده‌ایم. به ویژه در مرحله‌ی شکست فنی، ما متخصصان فنی مرتبط را سازماندهی کردیم تا جزئیات فنی را یک به یک اجرا کنند و مشخصات محصول و فرآیند را یک به یک بررسی کنند"، گفت مسئول مربوطه.

تیم تحقیق و توسعه توسط یک دانشجوی دکتری بازگشتی از ژاپن رهبری می‌شود. "با همکاری با بسیاری از تولیدکنندگان روغن گیاهی، ما با تحقیقات اساسی روغن گیاهی داخلی شروع کردیم، به طور متوالی مقاومت میدانی روغن گیاهی داخلی-سیستم عایق‌بندی کاغذ را تحت ولتاژ متناوب، ضربه‌ی برق و ولتاژ تغییر وضعیت آزمایش و تأیید کردیم و بر اساس داده‌های آزمایش، طراحی بهینه‌سازی عایق‌بندی محصول 240MVA/220kV را هدایت کردیم. ما آزمایش‌های سازگاری روغن گیاهی داخلی را انجام دادیم، سازگاری هر نوع ماده در ترانسفورماتور با روغن عایق‌بندی گیاهی داخلی را بررسی کردیم تا عملکرد بلندمدت پایدار محصول را تضمین کنیم. همچنین آزمایش‌های فرآیندی برای ترانسفورماتورهای روغن گیاهی داخلی انجام دادیم و مجموعه‌ای کامل از برنامه‌های فرآیندی از بازرسی ورودی روغن خام تا تحویل محصول را تشکیل دادیم"، گفت رهبر تیم.

تیم طراحی و توسعه توسط متخصصان طراحی با سابقه و معاون مهندس ارشد مؤسسه تحقیقاتی شرکت رهبری می‌شود. "ما متخصصان فنی را سازماندهی کردیم تا طرح طراحی را از جنبه‌هایی مانند محاسبه‌ی میدان مغناطیسی، شبیه‌سازی جریان، ارزیابی عایق‌بندی و توان تحمل نیروی کوتاه‌مداری تأیید کنند. با در نظر گرفتن خصوصیات روغن گیاهی، ما فقط پس از تأیید آزمایشی مولفه‌هایی مانند لوله‌های عایق‌بندی را انتخاب و به کار گرفتیم تا تضمین کنیم که محصول به طور بلندمدت قابل اعتماد است"، توضیح داد رهبر تیم طراحی. تیم طراحی به طور نزدیک نتایج تحقیقات اساسی را با طرح ترکیب کرد، تحقیقات را به طور کامل در طرح الکتریکی و ترتیب ساختاری ترانسفورماتور اعمال کرد و هدف‌های محصول شامل سبک‌وزن، اقتصادی و قابلیت اطمینان بالا را در حالی که حاشیه‌ی ایمنی را تضمین می‌کرد، به دست آورد.

به دلیل خاصیت محصول، در طول فرآیند تولید، متخصصان فنی راهنمایی دقیقی به کارکنان تولید کارگاهی ارائه دادند. در مراحل فرآیند مرتبط با روغن عایق، متخصصان فنی به طور کامل شرکت کردند، کنترل لایه‌ای و اجرای دقیق را انجام دادند تا قابلیت اطمینان و کیفیت محصول را تضمین کنند.

بعد از نزدیک به دو سال تحقیق علمی، شرکت در نهایت توانست مشکلات فنی کلیدی مانند طراحی و تأیید عایق‌بندی، بهینه‌سازی و تأیید افزایش دما و کنترل تخلیه‌ی محلی ترانسفورماتورهای روغن گیاهی بزرگ‌مقیاس را رفع کند و به طور کامل فناوری‌های کلیدی مانند روش‌های طراحی و تأیید و فرآیندهای تولید ترانسفورماتورهای روغن گیاهی بزرگ‌مقیاس را حل کند. نخستین ترانسفورماتور روغن گیاهی 220kV داخلی با حق امتیاز مستقل موفق به توسعه شد.

در زمینه ترانسفورماتورهای روغن گیاهی عایق، سازنده ترانسفورماتور روغن گیاهی چینی در هر دو سطح پژوهش و توسعه و تولید و سهم بازار رهبری صنعت داخلی را به دست آورده است که منجر به بهبود کلی سطح سبز شدن صنعت ترانسفورماتور چین می‌شود. در سپتامبر 2020، "فرآیند سبز برای ترانسفورماتورهای روغن گیاهی عایق" شرکت عنوان "محصول فناوری رهبر جدید برای ترویج توسعه با کیفیت بالای انرژی" را کسب کرد.

سازنده ترانسفورماتور روغن گیاهی چینی به اهداف ساخت "مبدأ" فناوری‌های اصلی و "رهبر زنجیره" زنجیره‌های صنعتی مدرن نظارت خواهد کرد، به خدمات راهبردهای ملی پایبند خواهد بود، رهبری توسعه صنعت و محرک نوآوری از طریق علم و فناوری را ادامه خواهد داد. این شرکت به هدف و مأموریت اولیه خود وفادار خواهد ماند، مسئولیت‌های یک شرکت مرکزی را ایفا خواهد کرد و تلاش‌های مستمری را برای تلاش به دست آوردن موقعیت یک ارائه‌دهنده جهانی راه‌حل‌های سیستم الکتریکی هوشمند انجام خواهد داد، به دستیابی به اهداف "دو کربن" و ساخت سیستم قدرت جدید کمک خواهد کرد و بنیان محکمی برای شروع موفق برنامه پنج‌ساله چهاردهم فراهم خواهد کرد.