Ανάλυση και Μέτρα Αντιμετώπισης για Παραβίασης Απομόνωσης σε Ενεργειακούς Μετατροπείς
Οι Πιο Ευρέως Χρησιμοποιούμενες Διατρόφοι: Υγράνθρωπες και Ξηρές Σε Ένθετο Διατρόφοι
Οι δύο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες διατρόφοι σήμερα είναι οι υγράνθρωπες διατρόφοι και οι ξηρές σε ένθετο διατρόφοι. Το σύστημα μόλυβδωσης μιας διατρόφου, το οποίο αποτελείται από διάφορα μαλακώδη υλικά, είναι θεμελιώδες για την ορθή λειτουργία της. Η διάρκεια ζωής μιας διατρόφου καθορίζεται κυρίως από τη διάρκεια ζωής των μαλακώδων υλικών (υγράνθρωπο-χαρτί ή ένθετο).
Στην πράξη, οι περισσότερες αποτυχίες διατρόφων είναι αποτέλεσμα βλάβης του συστήματος μόλυβδωσης. Οι στατιστικές δείχνουν ότι οι αποτυχίες που σχετίζονται με τη μόλυβδωση αντιπροσωπεύουν πάνω από το 85% όλων των ατυχημάτων διατρόφων. Οι κατάλληλα διατηρούμενες διατρόφοι, με έμφαση στη διαχείριση της μόλυβδωσης, μπορούν να επιτευχθούν εξαιρετικά μακρές διαρκείες ζωής. Συνεπώς, η προστασία της κανονικής λειτουργίας της διατρόφου και η ενίσχυση της λογικής διατήρησης του συστήματος μόλυβδωσης μπορούν σε μεγάλο βαθμό να εξασφαλίσουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής της διατρόφου, με την προληπτική και προβλεπτική διατήρηση να είναι κλειδί για την αύξηση της διάρκειας ζωής και της αξιοπιστίας της παροχής ρεύματος.
1.Αποτυχίες Μαλακώδους Χαρτιού Μόλυβδωσης
Στις υγράνθρωπες διατρόφους, τα κύρια μαλακώδη υλικά είναι το υγράνθρωπο και τα ξηρά μαλακώδη υλικά, συμπεριλαμβανομένου του χαρτιού, του πλακάριου και των ξύλινων μπλοκ. Η γήρανση της μόλυβδωσης της διατρόφου αναφέρεται στη διάσπαση αυτών των υλικών λόγω περιβαλλοντικών παραγόντων, που οδηγεί σε μείωση ή απώλεια της ισχύος μόλυβδωσης.
Η μαλακώδης χαρτιού μόλυβδωση είναι μία από τις βασικές συστατικές του συστήματος μόλυβδωσης των υγράνθρωπων διατρόφων, συμπεριλαμβανομένου του χαρτιού, των πλακαρίων, των ποδιών, των ρολών και των δεσμών. Το κύριο συστατικό είναι το κυτταρόζανη με το χημικό τύπο (C6H10O5)n, όπου n αντιπροσωπεύει το βαθμό πολυμεροποίησης (DP). Το νέο χαρτί συνήθως έχει DP περίπου 1300, το οποίο μειώνεται σε περίπου 250 όταν η μηχανική αντοχή μειωθεί περισσότερο από το μισό.
Όταν είναι εξαιρετικά γηρασμένο με DP 150-200, το υλικό φτάνει στο τέλος της ζωής του. Καθώς το χαρτί μόλυβδωσης γηράσκει, το DP και η τάση διάρρηξης του μειώνονται σταδιακά, παράγοντας νερό, CO, CO2 και φουρφούραλ (φουραν αλν). Αυτά τα προϊόντα γήρανσης είναι σε μεγάλο βαθμό επιβλαβή για την ηλεκτρική εξοπλισμό, μειώνοντας την τάση διάρρηξης και την όγκια αντίσταση του χαρτιού μόλυβδωσης, ενώ αυξάνουν την διελκτική απώλεια και μειώνουν την τάση διάρρηξης, με δυνατότητα διάβρωσης των μεταλλικών συστατικών.
Η μαλακώδης μόλυβδωση εμφανίζει μη επανόρθωση χαρακτηριστικά γήρανσης, με μηχανική και ηλεκτρική αντοχή να μην είναι ανακτήσιμη. Επειδή η διάρκεια ζωής της διατρόφου εξαρτάται κυρίως από τη διάρκεια ζωής των μαλακώδων υλικών, τα μαλακώδη υλικά των υγράνθρωπων διατρόφων πρέπει να έχουν εξαιρετικά ηλεκτρικά μαλακώδη χαρακτηριστικά και μηχανικά χαρακτηριστικά, με αργή παρακμή της απόδοσης κατά τη διάρκεια ετών λειτουργίας—επιδεικνύοντας καλά χαρακτηριστικά γήρανσης.
1.1 Ιδιότητες Υλικών Βελόνων Χαρτιού
Το υλικό βελόνων χαρτιού μόλυβδωσης είναι το πιο σημαντικό μαλακώδη συστατικό στις υγράνθρωπες διατρόφους. Οι βελόνες χαρτιού είναι το βασικό στερεό συστατικό των φυτών. Σε αντίθεση με τα μεταλλικά ηλεκτροδιαχωρητικά, που έχουν πλούσια ελεύθερα ηλεκτρόνια, τα μαλακώδη υλικά έχουν σχεδόν καθόλου ελεύθερα ηλεκτρόνια, με τον μικρό ηλεκτρικό ρεύμα να προέρχεται κυρίως από ιονική διάχυτη. Το κυτταρόζανη αποτελείται από άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο. Λόγω των ομίλων υδροξυλού στη μοριακή του δομή, το κυτταρόζανη έχει τη δυνατότητα να σχηματίσει νερό, δίνοντας στις βελόνες χαρτιού υγροσυμπληρωματικές ιδιότητες.
Επιπλέον, αυτοί οι ομίλοι υδροξυλού μπορούν να θεωρηθούν κέντρα περιβαλλόμενα από διάφορα διασταύρωσης μόρια (όπως οξέα και νερό), συνδεδεμένα με υδρογόνους δεσμούς, κάνοντας τις βελόνες ευάλωτες σε βλάβη. Οι βελόνες χαρτιού περιέχουν επίσης συνήθως περίπου 7% επικρίματα, συμπεριλαμβανομένου του υγρού. Λόγω της κολλοειδούς φύσης των βελόνων, αυτό το υγρό δεν μπορεί να αφαιρεθεί εντελώς, επηρεάζοντας την απόδοση των βελόνων χαρτιού.
Οι πολικές βελόνες εύκολα απορροφούν υγρό (το νερό είναι ένα ισχυρά πολικό μέσο). Όταν οι βελόνες χαρτιού απορροφούν νερό, η αλληλεπίδραση μεταξύ των ομίλων υδροξυλού αδυναμώνει, προκαλώντας ταχεία παρακμή της μηχανικής αντοχής υπό συνθήκες αστάθειας της δομής των βελόνων. Γι' αυτό, τα συστατικά χαρτιού μόλυβδωσης συνήθως υποβάλλονται σε στεγνωτική ή κενό εξατμιστήρα πριν από την εμβάπτηση με υγράνθρωπο ή ηλεκτρικό βερνίκι.
Ο σκοπός της εμβάπτησης είναι να διατηρήσει τις βελόνες υγρές, εξασφαλίζοντας υψηλότερη μόλυβδωση και χημική σταθερότητα, με την προσθήκη μηχανικής αντοχής. Επιπλέον, η σφραγίση του χαρτιού με βερνίκι μειώνει την απορρόφηση υγρού, προστατεύει το υλικό από την οξείδωση και γεμίζει κενά για να μειώσει τις φυσαλίδες που μπορεί να επηρεάσουν την απόδοση της μόλυβδωσης και να προκαλέσουν μερική διάρρηξη και ηλεκτρική διάρρηξη. Ωστόσο, κάποιοι πιστεύουν ότι η εμβάπτηση με βερνίκι ακολουθούμενη από εμβάπτηση σε υγράνθρωπο μπορεί να προκαλέσει κάποιο μέρος του βερνίκι να διαλύεται στο υγράνθρωπο, επηρεάζοντας την απόδοση του υγράνθρωπου, απαιτώντας προσοχή σε τέτοιες εφαρμογές βερνίκι.
Προφανώς, οι διαφορετικές συνθέσεις υλικών βελόνων και οι διαφορετικές ποιοτικές επιπέδων των ίδιων συνθέσεων βελόνων έχουν διαφορετικές επιπτώσεις και ιδιότητες. Για παράδειγμα, το βαμβάκι έχει το υψηλότερο περιεχόμενο βελόνων, το κάνναβι έχει τις ισχυρότερες βελόνες, και ορισμένα εισαγόμενα πλακάρια μόλυβδωσης με καλύτερη επεξεργασία εμφανίζουν σημαντικά καλύτερη απόδοση σε σύγκριση με ορισμένα εγχώρια χαρτιά. Οι περισσότερες διατρόφες μόλυβδωσης χρησιμοποιούν διάφορες μορφές χαρτιού (όπως ταινίες χαρτιού, πλακάρια και πιεστικά χαρτιά) για μόλυβδωση.
Ως εκ τούτου, η επιλογή ποιοτικών υλικών βελόνων χαρτιού μόλυβδωσης είναι σημαντική κατά την κατασκευή και τη διατήρηση των διατρόφων. Το χαρτί βελόνων προσφέρει ειδικά πλεονεκτήματα, συμπεριλαμβανομένης της πρακτικότητας, της χαμηλής κόστους, της εύκολης επεξεργασίας, της απλής σχηματικής και επεξεργασίας σε μέτριες θερμοκρασίες, του ελαφρού βάρους, της μετριού μηχανικής αντοχής και της εύκολης απορρόφησης εμβαπτικών υλικών (όπως ηλεκτρικό βερνίκι και υγράνθρωπο).
1.2 Μηχανική Αντοχή Υλικών Χαρτιού Μόλυβδωσης
Για τις υγράνθρωπες διατρόφους που επιλέγουν υλικά χαρτιού μόλυβδωσης, τα πιο σημαντικά παράγοντα πέρα από τη σύνθεση βελόνων, την πυκνότητα, τη διασπωρικότητα και την ομοιογένεια περιλαμβάνουν απαιτήσεις μηχανικής αντοχής όπως η τάση διάρρηξης, η τάση διάρρηξης, η τάση διάρρηξης και η αντοχή:
Τάση Διάρρηξης: Η μέγιστη ένταση που μπορούν να αντέξουν οι βελόνες χαρτιού υπό τάση χωρίς να διαρραγούν.
Τάση Διάρρηξης: Μέτρο της δυνατότητας των βελόνων χαρτιού να αντέξουν πίεση χωρίς να διαρραγούν.
Τάση Διάρρηξης: Η δύναμη που απαιτείται για να διαρραγούν οι βελόνες χαρτιού πρέπει να πληροί τα σχετικά πρότυπα.
Ανθεκτικότητα: Η δύναμη του χαρτιού όταν πλιέται ή του καρτόνα όταν κάμπτεται πρέπει να εξασφαλίζει τις αντίστοιχες απαιτήσεις.
Η απόδοση της στερεής μόνωσης μπορεί να εκτιμηθεί μέσω δειγματοληψίας για τη μέτρηση του βαθμού πολυμεροποίησης του χαρτιού ή του καρτόνα, ή μέσω υψηλών αποδόσεων υγροσκόπησης για τη μέτρηση της περιεκτικότητας φουρφουράλης στο λάδι.
Αυτό βοηθά στην ανάλυση αν τα εσωτερικά σφάλματα του μετασχηματιστή περιλαμβάνουν στερεή μόνωση ή αν το χαμηλό-θερμοκρασιακό υπερθέρμανση προκαλεί τοπική γήρανση της μόνωσης των στροφών, ή για την εκτίμηση του βαθμού γήρανσης της στερεής μόνωσης. Κατά τη λειτουργία και την συντήρηση των υλικών μόνωσης από χαρτονήματα, πρέπει να δοθεί προσοχή στον έλεγχο της ρυθμισμένης φορτίας του μετασχηματιστή, εξασφαλίζοντας καλή ατμοσφαιρική κυκλοφορία και αποδόσεις θερμότητας στο περιβάλλον λειτουργίας, προστατεύοντας την υπερβολική θερμοκρασιακή αύξηση του μετασχηματιστή και την έλλειψη λαδιού στην κάδο. Πρέπει επίσης να ληφθούν μέτρα για την πρόληψη της μολύνσεως και της κατάρρευσης του λαδιού, που θα μπορούσαν να επιταχύνουν τη γήρανση των νημάτων, παρεμποδίζοντας την απόδοση, τη διάρκεια ζωής και την ασφαλή λειτουργία της μόνωσης του μετασχηματιστή.
1.3 Κατάρρευση Υλικών Χαρτονήματος
Αυτό περιλαμβάνει κυρίως τρία στοιχεία:
Εμπρυόνηση Νημάτων: Το υπερβολικό θερμόκαμπος που προκαλεί την απομόνωση του υγρού από τα υλικά νημάτων επιταχύνει την εμπρυόνηση των νημάτων. Τα εμπρυόνητα, αποσπασμένα χαρτιά μπορούν να οδηγήσουν σε αποτυχία μόνωσης και ηλεκτρικά ατυχήματα υπό μηχανική ταλάντωση, ηλεκτροδυναμικό άλμα και επιδρομικά ροπαλίδια.
Μείωση της Μηχανικής Δύναμης των Υλικών Νημάτων: Η μηχανική δύναμη των υλικών νημάτων μειώνεται με την παράταση της χρονικής διάρκειας θέρμανσης. Όταν το θέρμανση του μετασχηματιστή προκαλεί την εξαγωγή του υγρού από τα υλικά μόνωσης, οι τιμές της αντίστασης μόνωσης μπορεί να αυξηθούν, αλλά η μηχανική δύναμη θα μειωθεί σημαντικά, καθιστώντας το χαρτί μόνωσης αδύναμο σε μηχανικές δυνάμεις από ρεύματα σύντομης σύνδεσης ή επιδρομικές φορτίες.
Συστολή Υλικών Νημάτων: Μετά την εμπρυόνηση, τα υλικά νημάτων συστέλλονται, μειώνοντας την συμπίεση και μπορεί να προκαλέσει μετακίνηση. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε μετατόπιση και τριβή των στροφών του μετασχηματιστή υπό ηλεκτρομαγνητική ταλάντωση ή επιδρομική τάση, βλάπτοντας τη μόνωση.
2. Αποτυχίες Υγρής Μόνωσης Λαδιού
Ο μετασχηματιστής με μόνωση λαδιού εφηύρθη από τον Αμερικανό επιστήμονα Thompson το 1887 και προώθηση σε εφαρμογές μετασχηματιστών από την General Electric και άλλους το 1892. Η υγρή μόνωση που αναφέρεται εδώ είναι η μόνωση λαδιού μετασχηματιστή.
2.1 Χαρακτηριστικά Μετασχηματιστών με Λάδι:
① Σημαντική βελτίωση της ηλεκτρικής αντοχής μόνωσης, μείωση της απόστασης μόνωσης και μείωση του όγκου της εξοπλισμού; ② Μεγάλη βελτίωση της αποτελεσματικής θερμοδιακόλυψης και απόδοσης, αύξηση της επιτρεπόμενης πυκνότητας ρεύματος στα ηγεμονικά, μείωση του βάρους της εξοπλισμού. Η θερμότητα από τον λειτουργικό πυρήνα του μετασχηματιστή μεταφέρεται μέσω θερμοκύκλωσης του λαδιού μετασχηματιστή στο περίβλημα και τον ψυκτικό για αποδοσιμότητα, έτσι βελτιώνοντας την αποτελεσματική ψύξη; ③ Η μόνωση με λάδι και το σφράγισμα μειώνουν την οξείδωση κάποιων εσωτερικών συστατικών και συναρμολογιών, επεκτείνοντας τη διάρκεια ζωής.
2.2 Ιδιότητες του Λαδιού Μετασχηματιστή
Το λάδι μετασχηματιστή που λειτουργεί πρέπει να διαθέτει σταθερές, εξαιρετικές ιδιότητες μόνωσης και θερμοδιακόλυψης. Οι κύριες ιδιότητες περιλαμβάνουν την ισχύ μόνωσης (tan δ), την ισχύριση, την θερμοκρασία άλειψης και την οξειδωτική τιμή. Το λάδι μόνωσης που προέρχεται από πετρελαϊκά είναι μίγμα διάφορων υδρογονανθράκων, υφάσματος, οξέων και άλλων ενδείξεων με ιδιότητες που δεν είναι εξ ολοκλήρου σταθερές. Υπό την επίδραση της θερμοκρασίας, ηλεκτρικού πεδίου και φωτεινών επιδράσεων, το λάδι συνεχίζει να οξειδώνεται. Σε φυσιολογικές συνθήκες, αυτή η διαδικασία οξείδωσης προχωρά αργά. Με κατάλληλη συντήρηση, το λάδι μπορεί να διατηρήσει την απαιτούμενη ποιότητα χωρίς να γηράσει για έως και 20 χρόνια. Ωστόσο, τα μέταλλα, οι ενδείξεις και τα αέρια που εισάγονται στο λάδι επιταχύνουν την οξείδωση, επιδεινώνοντας την ποιότητα του λαδιού, σκοτεινίζοντας το χρώμα, καθιστώντας το αδιαφανές, αυξάνοντας την περιεκτικότητα σε υγρασία, οξειδωτική τιμή και την περιεκτικότητα σε άνθρακα, έτσι διαβρώνοντας τις ιδιότητες του λαδιού.
2.3 Αιτίες Κατάρρευσης του Λαδιού Μετασχηματιστή
Η κατάρρευση του λαδιού μετασχηματιστή μπορεί να χωριστεί σε στάδια μόλυνσης και κατάρρευσης με βάση την ένταση.
Η μόλυνση αναφέρεται στην ενσωμάτωση υγρασίας και ενδείξεων στο λάδι - αυτές δεν είναι προϊόντα οξείδωσης. Το μολυσμένο λάδι υφίσταται μειωμένη απόδοση μόνωσης, μειωμένη ισχύ του ηλεκτρικού πεδίου κατάρρευσης και αυξημένη γωνία ηλεκτρικών απώλειων.
Η κατάρρευση αποτελείται από την οξείδωση του λαδιού. Αυτή η οξείδωση δεν αναφέρεται μόνο στην οξείδωση υδρογονανθράκων σε καθαρό λάδι, αλλά περιλαμβάνει επίσης την επιτάχυνση της οξείδωσης από τις ενδείξεις στο λάδι, ειδικά τα μέταλλα χαλκού, σιδήρου και αλουμινίου.
Το οξυγόνο προέρχεται από τον αέρα μέσα στον μετασχηματιστή. Ακόμη και σε πλήρως σφραγισμένους μετασχηματιστές, περίπου 0,25% οξυγόνο παραμένει. Το οξυγόνο έχει υψηλή λύση, έτσι καταλαμβάνει υψηλό ποσοστό μεταξύ των διαλυμένων αερίων στο λάδι.
Κατά την οξείδωση του λαδιού μετασχηματιστή, η υγρασία ως καταλύτης και η θερμότητα ως επιταχυντής προκαλούν την παραγωγή οξειδωμένων κατάλοιπων. Αυτό επηρεάζει την απόδοση κυρίως μέσω: μεγάλων σωματιδίων κατάλοιπων υπό την επίδραση του ηλεκτρικού πεδίου. Τα κατάλοιπα εστιάζονται στις πιο ισχυρές περιοχές ηλεκτρικού πεδίου, δημιουργώντας συνεκτικές "γέφυρες" μεταξύ της μόνωσης του μετασχηματιστή. Η μη ομοιόμορφη παραγωγή κατάλοιπων δημιουργεί μακροσκελή ζώνες που μπορεί να συντονίζονται με τις γραμμές του ηλεκτρικού πεδίου, εμποδίζοντας την θερμοκρασιακή απόδοση, επιταχύνοντας την γήρανση των υλικών μόνωσης, μειώνοντας την αντίσταση μόνωσης και το επίπεδο μόνωσης.
2.4 Διαδικασία Κατάρρευσης του Λαδιού Μετασχηματιστή
Κατά την κατάρρευση του λαδιού, τα βασικά προϊόντα περιλαμβάνουν περοξειδούχα, οξέα, αλκοόλ, καιτόνες και οξειδωμένα κατάλοιπα.
Στο πρώιμο στάδιο κατάρρευσης: Το λάδι παράγει περοξειδούχα που αντιδρούν με τα υλικά μόνωσης από νήματα για τη δημιουργία οξειδωμένου κελλούλου, μειώνοντας τη μηχανική δύναμη των νημάτων μόνωσης, προκαλώντας εμπρυόνηση και συστολή της μόνωσης. Τα παραγόμενα οξέα είναι βαρύνοντα οξέα. Αν και λιγότερο εροσιβόμενα από τα μεταλλικά οξέα, η ταχύτητα αύξησης και η επίδρασή τους στα οργανικά υλικά μόνωσης είναι σημαντική.
Μεταγενέστερο στάδιο κατάκωμας: Η διαμόρφωση λάσπης συμβαίνει όταν οι οξέα επιβλαβεύουν το χάλυβα, το ασήμι, την επιφανειακή βερνίκη και άλλα υλικά, αντιδρώντας για να σχηματίσουν λάσπη, ένα πυκνό, πολυμερές διαγωνιστικό υλικό. Μετατρέπεται μετριοπαθώς σε πετρέλαιο και σχηματίζεται γρήγορα υπό την επιρροή ηλεκτρικού πεδίου, προσκολλώντας σε επιφανειακά υλικά ή στα άκρα του διασπαστικού σκάφους, καταναλώνοντας στους λαδόδουχους σωλήνες και τα φτερά του ψυγείου, αυξάνοντας τη θερμοκρασία λειτουργίας του διασπαστικού και μειώνοντας την ηλεκτρική αντοχή.
Η διαδικασία οξείδωσης του πετρελαίου αποτελείται από δύο βασικές συνθήκες αντίδρασης: πρώτον, υπερβολικά υψηλή οξειδωτική τιμή στον διασπαστικό, που καθιστά το πετρέλαιο οξείδωσης, και δεύτερον, οι οξείδιοι που είναι διαλυμένοι στο πετρέλαιο μετατρέπονται σε συνθήκες που δεν είναι διαλύσιμες στο πετρέλαιο, επιβαρύνοντας σταδιακά την ποιότητα του πετρελαίου του διασπαστικού.
2.5 Ανάλυση, Αξιολόγηση και Διατήρηση Πετρελαίου Διασπαστικού
① Κατάκωμα Επιφανειακού Πετρελαίου: Αλλάζουν και τα φυσικά και τα χημικά χαρακτηριστικά, μειώνοντας την ηλεκτρική απόδοση. Η δοκιμή της οξειδωτικής τιμής, της επιφανειακής έντασης, της κατάθεσης λάσπης και της οξειδωτικής τιμής που διαλύεται στο νερό μπορεί να καθορίσει αν υπάρχει αυτό το είδος ελαττωματικού. Η επεξεργασία ανανέωσης του πετρελαίου μπορεί να εξαλείψει τα προϊόντα κατάκωμα, αν και η διαδικασία μπορεί επίσης να αφαιρέσει φυσιολογικά αντιοξειδωτικά.
② Υγρανθρακική Συρρίκνωση Επιφανειακού Πετρελαίου: Το νερό είναι ένα ισχυρά διακεκλιμένο υλικό που εύκολα ιονίζεται και αναπτύσσεται υπό ηλεκτρικά πεδία, αυξάνοντας τον ηλεκτροδιαχυτικό ρεύματα στο επιφανειακό πετρέλαιο. Ακόμη και η μικρή υγρανθρακικότητα αυξάνει σημαντικά την ηλεκτρική απώλεια του επιφανειακού πετρελαίου. Η δοκιμή της υγρανθρακικότητας του πετρελαίου μπορεί να αναγνωρίσει αυτό το είδος ελαττωματικού. Η πίεση-τοπική ζώνη του πετρελαίου γενικά εξαλείφει την υγρανθρακικότητα.
③ Μικροβιακή Συρρίκνωση Επιφανειακού Πετρελαίου: Κατά την εγκατάσταση ή την επισήμανση του κύριου διασπαστικού, τα έντομα στα επιφανειακά συστατικά ή τα υπολείμματα ιδρώτη του ανθρώπου μπορεί να μεταφέρουν βακτήρια, μολύνοντας το επιφανειακό πετρέλαιο, ή το πετρέλαιο μπορεί να είναι ήδη μολυσμένο με μικρόβια. Οι κύριοι διασπαστικοί λειτουργούν συνήθως σε περιβάλλοντα 40-80°C, που είναι εξαιρετικά ευνοϊκά για την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή των μικροβίων. Επειδή τα λιθόζη και πρωτεΐνες στα μικρόβια και τα αποβλήτα τους έχουν πολύ χαμηλότερη επιφανειακή απόδοση από το επιφανειακό πετρέλαιο, αυξάνουν την ηλεκτρική απώλεια του πετρελαίου. Αυτό το ελαττωματικό είναι δύσκολο να αντιμετωπιστεί με επί τόπου περιστροφική επεξεργασία, καθώς κάποια μικρόβια παραμένουν πάντα στην επιφανειακή απομόνωση. Μετά την επεξεργασία, η επιφανειακή απομόνωση του διασπαστικού μπορεί να ανακτηθεί προσωρινά, αλλά το περιβάλλον λειτουργίας είναι ευνοϊκό για την επαναπρόσληψη των μικροβίων, που προκαλούν την ετήσια κατάκωμα της επιφανειακής απομόνωσης.
④ Αλκυδική Λάκα Επιφανειακής Απομόνωσης με Διακεκλιμένα Υλικά που Διαλύονται στο Πετρέλαιο: Υπό την επιρροή ηλεκτρικού πεδίου, τα διακεκλιμένα υλικά υποστούν διπόλια χαλάρωση πολάριση, καταναλώνοντας ενέργεια κατά τη διάρκεια των διαδικασιών AC πολάριση, αυξάνοντας την ηλεκτρική απώλεια του πετρελαίου. Αν και η επιφανειακή λάκα υποστούν επεξεργασία εξάλειψης πριν από την έξοδο από το εργοστάσιο, μπορεί να υπάρχει ανεπαρκής επεξεργασία. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα λειτουργίας, η ανεπαρκώς επεξεργασμένη λάκα σταδιακά διαλύεται στο πετρέλαιο, προοδευτικά καταστρέφοντας την επιφανειακή απόδοση. Η χρονική σημείωση αυτού του ελαττωματικού σχετίζεται με την εξασφάλιση της επεξεργασίας της λάκας, ένα ή δύο απορροφητικές επεξεργασίες μπορούν να επιτύχουν συγκεκριμένη αποτελεσματικότητα.
⑤ Πετρέλαιο μολυσμένο Μόνο με Νερό και Ξένα: Αυτός ο μολύνδας δεν αλλάζει τα βασικά χαρακτηριστικά του πετρελαίου. Το νερό μπορεί να αφαιρεθεί μέσω αποξηραντικών, τα ξένα μπορούν να αφαιρεθούν μέσω φίλτρων, το αέριο στο πετρέλαιο μπορεί να αφαιρεθεί μέσω κενοτοπικής συμπίεσης.
⑥ Σύνθεση Δύο ή Περισσότερων Διαφορετικών Πηγών Επιφανειακού Πετρελαίου: Τα χαρακτηριστικά του πετρελαίου πρέπει να συμμορφώνονται με τις αντίστοιχες προδιαγραφές, η συγκεκριμένη βαρύτητα, η θερμοκρασία κρύσιμου, η ισχύς και το σημείο ανάφλεξης πρέπει να είναι παρόμοια, και η σταθερότητα του μειγμένου πετρελαίου πρέπει να συμμορφώνεται με τις απαιτήσεις. Για το μειγμένο πετρέλαιο που έχει κατακωχθεί, απαιτούνται χημικές μεθόδους ανανέωσης για να χωρίσουν τα προϊόντα κατάκωμα και να επαναφέρουν τα χαρακτηριστικά.
3. Επιφανειακή Απομόνωση και Χαρακτηριστικά Κατηγορικών Διασπαστικών Με Εποξυδική Λάκα
Οι κατηγορικοί διασπαστικοί (αναφέρονται εδώ στους εποξυδικούς διασπαστικούς) χρησιμοποιούνται κυρίως σε τοποθεσίες με υψηλές απαιτήσεις πυρασφάλειας, όπως ψηλά κτίρια, αεροδρόμια και δεπόζιτα πετρελαίου.
3.1 Τύποι Επιφανειακής Απομόνωσης Εποξυδικής Λάκας
Οι εποξυδικοί διασπαστικοί μπορούν να κατατασσόμενοι σε τρεις τύπους με βάση τα χαρακτηριστικά της διαδικασίας κατασκευής: εποξυδική-σίλικα με κενοτοπική χύση, εποξυδική-αναλκάλινη γυαλινή χυτή με κενοτοπική διαφορική πίεση, και αναλκάλινη γυαλινή χυτή με εμποτισμό.
① Εποξυδική-Σίλικα Μείγμα Κενοτοπικής Χύσης: Αυτοί οι διασπαστικοί χρησιμοποιούν σίλικα ως γεμίστης για την εποξυδική. Τα πλέξιμα που είναι επεξεργασμένα με επιφανειακή λάκα τοποθετούνται σε μολδαβίτες και χυτούνται με μείγμα εποξυδικής και σίλικα. Λόγω των προκλήσεων της διαδικασίας χύσης στην εκπλήρωση των απαιτήσεων ποιότητας, όπως τα υπόλοιπα φυσαλίδων, το τοπικό μη ομοιογένεια του μείγματος και η πιθανή τοπική θερμική τάση, αυτοί οι διασπαστικοί δεν είναι κατάλληλοι για υγρά, θερμά περιβάλλοντα και περιοχές με σημαντικές αλλαγές φορτίου.
② Εποξυδική Αναλκάλινη Γυαλινή Χυτή με Κενοτοπική Διαφορική Πίεση: Αυτό χρησιμοποιεί μικρά αναλκάλινα γυαλινά ίνες ή γυαλινά χαλία ως εξωτερική επιφανειακή απομόνωση μεταξύ των στρωμάτων πλέξιμα. Η εξωτερική επιφανειακή απομόνωση είναι συνήθως λεπτή, 1-3mm. Μετά την εύρεια μείγματος με την υλική εποξυδική, οι φυσαλίδες αφαιρούνται υπό υψηλή κενότητα πριν από τη χύση. Επειδή η λεπτότητα της επιφανειακής απομόνωσης είναι λεπτή, η κακή εμποτισμός μπορεί εύκολα να σχηματίσει σημεία μερικής διακύμανσης. Συνεπώς, το μείγμα υλικού χύσης πρέπει να είναι πλήρες, η κενοτοπική αφαίρεση αερίων πρέπει να είναι ολοκληρωμένη, και η χαμηλή ισχύς και η ταχύτητα χύσης πρέπει να ελέγχονται για να εξασφαλίσουν υψηλή ποιότητα εμποτισμού των πακέτων πλέξιμα κατά τη χύση.
③ Αναλκάλινη Γυαλινή Χυτή με Εμποτισμό: Αυτοί οι διασπαστικοί ολοκληρώνουν την επεξεργασία της επιφανειακής απομόνωσης και την εμποτισμό των πλέξιμα ταυτόχρονα κατά τη διάρκεια της πλεξίματος. Δεν απαιτούν μολδαβίτες πλέξιμα που απαιτούνται στις προηγούμενες δύο διαδικασίες εμποτισμού, αλλά απαιτούν υλικό λάκας χαμηλής ισχύος που δεν πρέπει να διατηρεί μικροφυσαλίδες κατά τη διάρκεια της πλεξίματος και του εμποτισμού.
3.2 Χαρακτηριστικά Επιφανειακής Απομόνωσης και Διατήρηση Κατηγορικών Διασπαστικών με Εποξυδική Λάκα
Το επίπεδο επιφανειακής απομόνωσης των κατηγορικών διασπαστικών δεν διαφέρει σημαντικά από τους διασπαστικούς που είναι εμποτισμένοι με πετρέλαιο, τα βασικά διαφορετικά σημεία είναι στην θερμοκρασία αύξησης και τη μέτρηση μερικής διακύμανσης.
① Χαρακτηριστικά Θερμοκρασίας: Οι μετασχηματιστές σε υφή έχουν υψηλότερα επίπεδα μέσης θερμοκρασίας ανόδου σε σύγκριση με τους βυθισμένους σε λάδι μετασχηματιστές, απαιτώντας υψηλότερη κατηγορία θερμοανθεκτικότητας των απομονωτικών υλικών. Ωστόσο, το μέσο επίπεδο θερμοκρασίας ανόδου δεν αντικατοπτρίζει την θερμοκρασία του πιο ζεστού σημείου στις στροφές. Όταν η κατηγορία θερμοανθεκτικότητας του απομονωτικού υλικού επιλέγεται μόνο βάσει του μέσου επιπέδου θερμοκρασίας ανόδου, ή επιλέγεται λανθασμένα, ή οι μετασχηματιστές σε υφή λειτουργούν υπό μακροχρόνιες συνθήκες υπερφόρτισης, η διάρκεια ζωής του μετασχηματιστή θα επηρεαστεί.
Επειδή η μετρημένη θερμοκρασία ανόδου του μετασχηματιστή συχνά δεν αντικατοπτρίζει την θερμοκρασία του πιο ζεστού σημείου, όταν είναι δυνατό, θερμοκρητομέτρα ίνφραρεντ θα πρέπει να ελέγξουν τα πιο ζεστά σημεία των μετασχηματιστών σε υφή κατά τη λειτουργία με μέγιστο φορτίο. Η κατεύθυνση και γωνία των ανεμιστήρων κύματος θα πρέπει να προσαρμοστούν ανάλογα για τον έλεγχο της τοπικής θερμοκρασίας ανόδου και την εγγύηση της ασφαλούς λειτουργίας του μετασχηματιστή.
② Χαρακτηριστικά Μερικής Διάβρωσης: Το μέγεθος της μερικής διάβρωσης σε μετασχηματιστές σε υφή σχετίζεται με την κατανομή του ηλεκτρικού πεδίου, την ομοιόμορφη μείξη της υφής, και την ύπαρξη υπολοίπων φυσαλίδων ή σπασμάτων της υφής. Το μέγεθος της μερικής διάβρωσης επηρεάζει την απόδοση, την ποιότητα και τη διάρκεια ζωής του μετασχηματιστή σε υφή. Συνεπώς, η μέτρηση και αποδοχή των επιπέδων μερικής διάβρωσης αποτελεί ολοκληρωμένη αξιολόγηση της διαδικασίας κατασκευής και ποιότητας. Οι μετρήσεις μερικής διάβρωσης θα πρέπει να γίνονται κατά την παράδοση των μετασχηματιστών σε υφή και μετά από μεγάλες επισκευές, με τις αλλαγές στη μερική διάβρωση να χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση της ποιότητας και της σταθερότητας της απόδοσης.
Καθώς οι ξηροί μετασχηματιστές γίνονται όλο και πιο ευρέως διαδεδομένοι, κατά την επιλογή μετασχηματιστών, θα πρέπει να κατανοηθεί εξαντλητικά η δομή της διαδικασίας κατασκευής, το σχεδιασμός απομόνωσης και η διάταξη απομόνωσης. Πρέπει να επιλέγονται προϊόντα από κατασκευαστές με πλήρεις διαδικασίες παραγωγής, αυστηρά συστήματα εγγυήσεως ποιότητας, αυστηρή διαχείριση παραγωγής και αξιόπιστη τεχνική απόδοση, προκειμένου να εξασφαλιστεί η ποιότητα και η θερμική διάρκεια ζωής των προϊόντων μετασχηματιστή, έτσι ώστε να βελτιωθεί η ασφαλής λειτουργία και η αξιοπιστία της παροχής ρεύματος.
4. Κύριοι Παράγοντες που Επηρεάζουν τις Αποτυχίες Απομόνωσης των Μετασχηματιστών
Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση απομόνωσης των μετασχηματιστών περιλαμβάνουν: θερμοκρασία, υγρασία, μεθόδους προστασίας του λαδιού, και επιπτώσεις υπερτάσης.
4.1 Επιπτώσεις της Θερμοκρασίας
Οι ηλεκτροδυναμικοί μετασχηματιστές χρησιμοποιούν απομόνωση λαδιού-χαρτί με διαφορετικές ισορροπικές σχέσεις μεταξύ της υγρασίας στο λάδι και το χαρτί σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Γενικά, όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, η υγρασία στο χαρτί μεταφέρεται στο λάδι· αντίθετα, το χαρτί απορροφά υγρασία από το λάδι. Συνεπώς, σε υψηλότερες θερμοκρασίες, η περιεχόμενη μικρού υγρασίας στο λάδι απομόνωσης είναι μεγαλύτερη· αντίθετα, η περιεχόμενη μικρού υγρασίας είναι μικρότερη.
Διαφορετικές θερμοκρασίες προκαλούν διαφορετικά επίπεδα ανοίγματος και σπασμού των κυκλών και την συνακόλουθη παραγωγή αερίων. Σε συγκεκριμένη θερμοκρασία, οι ρυθμοί παραγωγής CO και CO2 παραμένουν σταθεροί, πράγμα που σημαίνει ότι η περιεκτικότητα του λαδιού σε CO και CO2 αυξάνεται γραμμικά με το χρόνο. Καθώς η θερμοκρασία συνεχίζει να αυξάνεται, οι ρυθμοί παραγωγής CO και CO2 συχνά αυξάνονται εκθετικά. Συνεπώς, η περιεκτικότητα του λαδιού σε CO και CO2 σχετίζεται άμεσα με τη θερμική γήρανση του απομονωτικού χαρτιού και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ένας κριτήριος για την εκτίμηση των ανωμαλιών στα επίπεδα χαρτιού σε σφραγισμένους μετασχηματιστές.
Η διάρκεια ζωής του μετασχηματιστή εξαρτάται από το βαθμό γήρανσης της απομόνωσης, ο οποίος, στη σειρά του, εξαρτάται από τη λειτουργική θερμοκρασία. Για παράδειγμα, ένας βυθισμένος σε λάδι μετασχηματιστής σε νομική φορτία έχει μέση θερμοκρασία ανόδου στις στροφές 65°C και θερμοκρασία ανόδου του πιο ζεστού σημείου 78°C. Με μέση περιβαλλοντική θερμοκρασία 20°C, η θερμοκρασία του πιο ζεστού σημείου φτάνει στα 98°C, επιτρέποντας 20-30 χρόνια λειτουργίας. Εάν ο μετασχηματιστής λειτουργεί υπερφορτωμένος με αυξημένη θερμοκρασία, η διάρκεια ζωής μειώνεται ανάλογα.
Το Διεθνές Ηλεκτροτεχνικό Συμβούλιο (IEC) δηλώνει ότι για τους μετασχηματιστές με απομόνωση κλάσης A που λειτουργούν μεταξύ 80-140°C, για κάθε αύξηση 6°C της θερμοκρασίας, ο ρυθμός μείωσης της αποτελεσματικής διάρκειας ζωής της απομόνωσης του μετασχηματιστή διπλασιάζεται—γνωστή ως η κανόνας 6°C, ο οποίος δείχνει αυστηρότερες θερμικές περιορισμούς σε σύγκριση με τον προηγούμενα αποδεκτό κανόνα 8°C.
4.2 Επιπτώσεις της Υγρασίας
Η παρουσία υγρασίας επιταχύνει την κατάρρευση της κυτταρίνης. Συνεπώς, η παραγωγή CO και CO2 σχετίζεται με το περιεχόμενο υγρασίας του υλικού κυτταρίνης. Σε σταθερή υγρασία, υψηλότερο περιεχόμενο υγρασίας παράγει περισσότερο CO2· αντίθετα, χαμηλότερο περιεχόμενο υγρασίας παράγει περισσότερο CO.
Η παρουσία μικρού ποσοστού υγρασίας στο λάδι απομόνωσης είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τα χαρακτηριστικά απομόνωσης. Το μικρό ποσοστό υγρασίας στο λάδι απομόνωσης βλάπτει σημαντικά τόσο τα ηλεκτρικά όσο και τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του απομονωτικού μέσου. Η υγρασία μπορεί να μειώσει την τάση φωτιάς στο λάδι απομόνωσης, να αυξήσει τον συντελεστή διεθνικών απωλειών (tan δ), να επιταχύνει τη γήρανση του λαδιού απομόνωσης και να επιδεινώσει την απόδοση απομόνωσης. Η εκτέθεια των εξοπλισμών σε υγρασία μειώνει όχι μόνο την λειτουργική αξιοπιστία και τη διάρκεια ζωής των ηλεκτροδυναμικών εξοπλισμών, αλλά μπορεί επίσης να προκαλέσει ζημίες στον εξοπλισμό και ακόμα και να απειλήσει την προσωπική ασφάλεια.
4.3 Επιπτώσεις των Μεθόδων Προστασίας του Λαδιού
Το οξυγόνο στο λάδι του μετασχηματιστή επιταχύνει τις αντιδράσεις διάβρωσης της απομόνωσης, με το περιεχόμενο οξυγόνου να σχετίζεται με τις μεθόδους προστασίας του λαδιού. Επιπλέον, διαφορετικές μεθόδους προστασίας προκαλούν διαφορετικές συνθήκες διάλυσης και διάχυσης των CO και CO2 στο λάδι. Για παράδειγμα, το CO έχει χαμηλή διάλυση, επιτρέποντας την εύκολη διάχυση στον αέριο χώρο επιφάνειας του λαδιού σε ανοιχτούς μετασχηματιστές, συνήθως περιορίζοντας την κλίμακα CO σε λιγότερο από 300×10-6. Σε σφραγισμένους μετασχηματιστές, καθώς η επιφάνεια του λαδιού είναι απομονωμένη από τον αέρα, τα CO και CO2 δεν εξατμίζονται εύκολα, αποτελώντας υψηλότερα επίπεδα περιεκτικότητας.
4.4 Επιπτώσεις της Υπερτάσης
① Επιπτώσεις Παρατηρητικής Υπερτάσης: Οι τριφασικοί μετασχηματιστές κατά την κανονική λειτουργία παράγουν φάση-γη τάση 58% της φάση-φάση τάσης. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια μονοφασικών σφαλμάτων, η κύρια απομονωτική τάση αυξάνεται κατά 30% σε συστήματα με συνδεδεμένη ουδέτερη και κατά 73% σε συστήματα με ανυποδείξουμενη ουδέτερη, με πιθανότητα ζημίας της απομόνωσης.
② Επιπτώσεις Υπερτάσης Κεραυνού: Οι υπερτάσεις κεραυνού έχουν αιφνίδιες κατανομές τάσης που προκαλούν εξαιρετικά ανομαλή κατανομή τάσης στην οριζόντια απομόνωση (στροφή-στροφή, στρώμα-στρώμα, δίσκο-δίσκο), με πιθανότητα αποτυπώματος διάβρωσης στην απομόνωση και ζημία της στερεής απομόνωσης.
③ Οι επιπτώσεις της υπερτάσης από κατασκευή: Η υπερτάση από κατασκευή έχει σχετικά αδιάκοπες μετωπικές κύματα, που οδηγούν σε σχεδόν γραμμική κατανομή τάσης. Όταν τα κύματα υπερτάσης μεταφέρονται από ένα πλέξιμο σε άλλο, η τάση είναι περίπου ανάλογη με το λόγο των σπειρών μεταξύ των δύο πλεξίματων, προκαλώντας εύκολα επιβάρυνση και βλάβη της κυρίαρχης απομόνωσης ή της απομόνωσης φάσης-φάσης.
4.5 Ηλεκτροδυναμικές επιπτώσεις κατά την σύντομη σύνδεση
Τα ηλεκτροδυναμικά δυναμικά κατά την εξωτερική σύντομη σύνδεση μπορεί να μεταμορφώσουν τα πλέξιμα του μετατροπέα και να μετατοπίσουν τις αγωγούς, αλλάζοντας τις αρχικές αποστάσεις απομόνωσης, προκαλώντας θέρμανση της απομόνωσης, επιταχύνοντας την παλαιωση ή τη βλάβη που οδηγεί σε εκπέμψεις, αρκετούς και συνδέσεις σύντομης σύνδεσης.
5.Συμπέρασμα
Σε σύντομη έκθεση, η κατανόηση της απόδοσης της απομόνωσης του μετατροπέα ενέργειας και η εφαρμογή λογικών προσεγγίσεων λειτουργίας και συντήρησης έχει άμεση επίδραση στην ασφάλεια, τη διάρκεια ζωής και την αξιοπιστία της παροχής ενέργειας του μετατροπέα. Ως κρίσιμη κύρια εξοπλισμός στα συστήματα ενέργειας, το προσωπικό λειτουργίας, συντήρησης και διαχείρισης των μετατροπέων ενέργειας πρέπει να κατανοεί και να κυριαρχεί τη δομή, τις ιδιότητες των υλικών, την ποιότητα της διαδικασίας, τις μεθόδους συντήρησης και τις επιστημονικές τεχνολογίες διάγνωσης της απομόνωσης του μετατροπέα. Μόνο μέσω βελτιωμένης και λογικής διαχείρισης λειτουργίας μπορεί να εξασφαλιστεί η αποτελεσματικότητα, η διάρκεια ζωής και η αξιοπιστία της παροχής ενέργειας του μετατροπέα.
