پایداری ترانسفورماتور برق: استراتژی دوگانه بر اساس بهینه‌سازی ماده عایق و مدیریت کیفیت روغن

Ⅰ. چالش‌های اصلی و اهداف

• چالش‌ها: در طول مدت عملکرد بلندمدت، ترانسفورماتورهای انتقال با دو مشکل اصلی مواجه می‌شوند: پیری مواد عایق (که منجر به کاهش قدرت عایق بودن و مقاومت حرارتی) و تخریب روغن ترانسفورماتور (افزایش محتوای رطوبت، تجمع آلاینده‌ها، افزایش عدد اسیدی و غیره)، که تهدید برای ایمنی تجهیزات و طول عمر آن‌ها است.
• اهداف: از طریق به‌روزرسانی مواد و تقویت مدیریت، به طور قابل توجهی پایداری عملکرد عایق بودن را افزایش داده، فرآیند تخریب روغن را مهار کرده و در نهایت قابلیت اطمینان عملکرد ترانسفورماتور را بهبود بخشیده، هزینه‌های نگهداری را کاهش داده و طول عمر آن را افزایش داده.

Ⅱ. توضیحات دقیق راه‌حل

1. بهینه‌سازی عملکرد مواد عایق بودن
• استفاده از مواد پایه با عملکرد بالا:
• پلاستیک تحت فشار: انتخاب کاغذ عایق سلولوزی جدید (مانند T-UPS بهینه شده) یا مواد عایق ساخته شده از الیاف مصنوعی (مانند الیاف پلی آرامید مانند Nomex) با پایداری حرارتی بسیار خوب (مانند رتبه حرارتی H یا بالاتر) و قابلیت مقاومت در برابر پیری. در مقایسه با مواد سنتی، آن‌ها در شرایط ضربه جریان کوتاه و شرایط عملکرد در دمای بالا، قدرت مکانیکی و عملکرد الکتریکی خود را بهتر حفظ می‌کنند.
• روغن عایق بودن: استفاده از روغن‌های معدنی با عملکرد بالا یا روغن‌های عایق ساخته شده از استرهای مصنوعی. روغن‌های تصفیه شده دارای محتوای سولفور کمتر و مقاومت اکسیداسیون بالاتر هستند؛ استرهای مصنوعی مزایای قابل توجهی دارند از جمله تجزیه‌پذیری زیستی بسیار خوب، نقطه انفجار فوق‌العاده بالا و ترکیب رطوبتی کم، که آن‌ها را برای محیط‌های سخت یا سناریوهایی با نیازهای ایمنی آتش سوزی بالا مخصوصاً مناسب می‌کند.
• بهبود طراحی ساختاری:
• بهینه‌سازی ساختاری: انجام طراحی دقیق (مانند شبیه‌سازی برای بهینه‌سازی توزیع میدان الکتریکی) برای اجزای کلیدی مانند موانع عایق بودن، حلقه‌های زاویه‌ای و جداکننده‌ها، تضمین کردن ضخامت لایه عایق بودن یکنواخت بدون نقاط ضعف یا تمرکز تنش ساختاری.
• کنترل فرآیند: اجرای دقیق فرآیندهای تغییر شکل در خلاء در طول تولید و مونتاژ برای تضمین تشبع کامل کاغذ عایق بودن، حذف نقص‌های داخلی مانند حباب‌ها و فضاهای خالی، در نتیجه بهبود قدرت عایق بودن کلی و پایداری عملکرد دی الکتریک.
2. افزایش مدیریت کیفیت روغن جامع
• نظارت پویا و نگهداری:
• آزمایش‌های منظم روغن: تأسیس روش‌های آزمایشی علمی خارج خط (مانند GB/T 7595/IEC 60422)، نظارت بر پارامترهای معمول از جمله ولتاژ تخریب، محتوای رطوبت میکرو، ضریب تلفات دی الکتریک (tan δ)، عدد اسیدی، تجزیه گازهای محلول (DGA) و غیره. اجرای واکنش سریع به نشانگرهای ناهماهنگ.
• فناوری نظارت آنلاین: نصب دستگاه‌های نظارت آنلاین برای پارامترهایی مانند محتوای رطوبت روغن، گازهای محلول و تعداد ذرات میکرو، امکان بصری‌سازی واقعی وضعیت روغن و انتقال از نگهداری مبتنی بر زمان به نگهداری مبتنی بر وضعیت.
• استراتژی‌های نگهداری کارآمد:
• پاکسازی و بازسازی: استفاده از واحدهای پردازش روغن در خلاء (با ماژول‌های تخلیه رطوبت، گاز و فیلتراسیون دقیق) برای فیلتراسیون دوره‌ای روغن برای حذف رطوبت، گازها و آلودگی‌های جامد. برای روغن‌های با عدد اسیدی یا tan δ بالا اما پیری نسبتاً ملایم، استفاده از بازسازی جاذبه (مانند صفحه مولکولی، درمان با سیلیکا ژل) یا فناوری پاکسازی روغن حرارتی برای بازیابی عملکرد و تمدید فواصل تغییر روغن.
• تعویض علمی روغن: اجرای دقیق رویه‌های تعویض روغن بر اساس مشخصات وقتی تخریب روغن شدید یا محصولات پیری نمی‌توانند به طور موثر حذف شوند. تضمین کردن که روغن جدید قبل از تزریق به استانداردها مطابقت دارد، و کنترل دقیق گرد و رطوبت در طول فرآیند تعویض.
• حفاظت روغن و محیط زیست:
• بهبود ختم: جایگزینی مواد سنتی با ختم‌های مقاوم در برابر پیری EPDM (مونومر دیئن اتیلن پروپیلن) یا فلوئورو الاستومر، بهینه‌سازی طراحی ساختار ختم برای رابط‌هایی مانند فلانژ، شیرها و بوشینگ‌ها. برای ترانسفورماتورهای بزرگ، تجهیز با مخازن محافظ نوع پیچ‌دار (با فناوری ختم دوگانه) برای جبران تغییرات حجم روغن، حفظ فشار مثبت و کاملاً جدا کردن از تجاوز هوای خارج و رطوبت.
• کنترل محیطی: نصب تنفس‌گرهای خشک کن با کارایی بالا (با استفاده از سیلیکا ژل/آلومینای فعال) در دهانه‌های مخزن، و بازرسی/تعویض منظم خشک کن برای تضمین عدم ورود رطوبت در طول تنفس. حفظ اتاق‌های ترانسفورماتور/حفره‌های روغن خشک و تمیز.

Ⅲ. مزایای اجرایی و مزایا

• مزایای مستقیم: به طور قابل توجهی نرخ پیری سیستم عایق بودن را کاهش داده، قدرت عایق بودن بالا و پایدار را حفظ کرده؛ کاهش شدید تلفات دی الکتریک و ریسک‌های گرم شدن محلی ناشی از تخریب روغن؛ مهار موثر توسعه عیوب پنهان داخلی (مانند ورود رطوبت، تخلیه آلاینده‌ها).
• ارزش بلندمدت:
• قابلیت اطمینان افزایش یافته: کاهش قابل توجه نرخ قطعی غیر برنامه‌ای ناشی از مشکلات عایق بودن یا کیفیت روغن، تضمین توانایی تأمین برق شبکه مداوم.
• کارایی اقتصادی بهینه شده: تمدید فواصل تعمیرات عمده و تغییر روغن، کاهش مصرف منابع نگهداری؛ به طور قابل توجهی به تعویض یا جایگزینی‌های بزرگ‌مقیاس (افزایش ارزش چرخه عمر).
• افزایش طول عمر: تدابیر جامع مؤثر در تأخیر پیری اجزای کلیدی، امکان رسیدن یا فراتر رفتن از طول عمر طراحی ترانسفورماتور (افزایش طول عمر ۵ تا ۱۵ سال بسته به شرایط عملکرد).
• مطابقت ایمنی: رعایت الزامات اجباری برای عملکرد عایق بودن و مدیریت کیفیت روغن مشخص شده در مقررات آزمایش پیشگیرانه تجهیزات برق و قوانین محیط زیست.

Ⅳ. تضمین کیفیت و اجرایی

• انتخاب تامین کننده دقیق: خرید مواد کلیدی (کاغذ عایق بودن، روغن، ختم‌ها) از برندهای برتر دارای گواهینامه‌های معتبر (UL، VDE، CESI و غیره).
• رویه‌های عملیاتی استاندارد (SOP): توسعه مشخصات عملیاتی دقیق برای مدیریت عایق بودن، پر کردن روغن در خلاء، نصب ختم‌ها و نمونه‌برداری/آزمایش روغن، با اجباری‌سازی آموزش.
• پشتیبانی پلتفرم دیجیتال: استفاده از سیستم‌های مدیریت داده‌های نظارتی وضعیت برای تحلیل روند، امکان تصمیم‌گیری پیش‌بینی نگهداری.
• مشاوره متخصص: ارائه خدمات فنی حرفه‌ای تمام چرخه، از سفارش‌سازی راه‌حل تا راهنمایی مکانی.