عالية الرطوبة/عالية التلوث AIS؟ حل تحسين موثوقية المحول لظروف صعبة

الخلفية التطبيقية
تواجه المحولات الكهربائية (CTs) داخل معدات التحويل الهوائي (AIS) في المناطق الساحلية، والمناطق الصناعية الكيميائية، والمناطق ذات الضباب المالح العالي بيئات قاسية تتميز برطوبة جوية عالية مستمرة (RH > 85%) وتركيزات عالية من الملح والتلوث الصناعي. مثل هذه البيئات تمثل تحديات كبيرة لهذه المحولات:

تدهور العزل: تتجمع الرطوبة والتلوث (الملح، الغبار، الهباء الكيميائي) على سطوح العزل وتذوب عليها لتشكل طبقات موصلة، مما يقلل بشكل كبير من مقاومة السطح ويؤدي إلى حدوث البرق السطحي (البرق الناجم عن التلوث).
تكاثف الدخان داخليًا: خلال التقلبات الحرارية، يمكن أن تصل الرطوبة داخل الحجرة بسهولة إلى التشبع، مما يؤدي إلى تكوين قطرات ماء تهدد بشكل مباشر الموثوقية الطويلة الأمد للوصلات الكهربائية الداخلية والمواد العازلة.
صدأ المكونات المعدنية: تعمل المواد المسببة للتآكل مثل أيونات الكلور والثاني أكسيد الكبريت على تسريع صدأ الأغطية المعدنية والوصلات، مما يؤدي إلى تقليل الصلابة البنيوية والتوصيل الكهربائي وحتى خطر الانكسار.

تعاني المحولات الكهربائية التقليدية (AIS CTs) من معدلات فشل أعلى بكثير في مثل هذه البيئات، مما يقصر عمر المعدات ويعرض التشغيل الآمن والاستقراري للشبكة الكهربائية للخطر. تهدف هذه الحلول بشكل خاص إلى معالجة هذه القضايا من خلال تحسينات موثوقية.

الحلول الأساسية

1. تقنية العزل المركب المقاوم للماء

التكنولوجيا الأساسية: طلاء سطوح العوازل الخارجية للمحولات الكهربائية والمكونات العازلة الرئيسية بمادة الفلوروإيثيلين البروبلين (FEP).
الخصائص الرئيسية:

مقاومة للماء استثنائية: زاوية الاتصال الثابتة **>110°**. يتكون الماء على السطح على شكل قطرات مميزة، مما يمنع انتشاره ويقاوم الترطيب والاختراق بشكل فعال.
مقاومة مستمرة للتلوث: حتى تحت ظروف التلوث الشديدة (مثل البيئة المحاكاة للضباب المالح)، تحتفظ الطبقة بالخصائص الممتازة للمقاومة للماء، مما يمنع تشكيل فيلم مائي موصل متواصل للتلوث.
مقاومة حجمية / سطحية عالية: بعد اختبار رذاذ الملح الصارم لمدة 480 ساعة (ASTM B117 أو ما يعادله)، تظل مقاومة السطح أعلى من 10¹² Ω، مما يتجاوز بشكل كبير المواد العازلة التقليدية مثل راتنج الإبوكسي أو الخزف، مما يحسن بشكل كبير مقاومة البرق الناجم عن التلوث.

الفائدة: يقلل بشكل كبير من خطر البرق الناجم عن التلوث، مما يضمن الاستقرار طويل الأمد للعزل في البيئات ذات الرطوبة والتلوث العالي.

2. نظام التحكم النشط في منع التكاثف

التكنولوجيا الأساسية: دمج عنصر تسخين ذاتي التنظيم (PTC) ذو معامل حراري إيجابي داخل حجرة المحول الكهربائي، مرتبطة بمستشعر رطوبة عالي الدقة لتشكيل نظام تحكم مغلق.
نمط العمل:

يقوم المستشعرات برصد الرطوبة النسبية (RH) داخل الحجرة بشكل فعلي.
عندما يتم اكتشاف RH > 85% (عتبة قابلة للتكوين)، يقوم نظام التحكم بتنشيط عنصر التسخين PTC تلقائيًا.
يعمل عنصر التسخين (قوة اسمية ~15W)، مما يرفع برفق درجة حرارة الهواء الداخلية.
هدف التحكم: الحفاظ على درجة حرارة الحجرة دائمًا > درجة نقطة الندى + 5°C.

حماية رئيسية: يضمن التحكم الدقيق في درجة الحرارة أن تبقى الرطوبة النسبية الداخلية أقل بكثير من التشبع (على سبيل المثال، عتبة 85% RH)، مما يمنع تمامًا تكوين قطرات الماء.
الفائدة: يقضي على المخاطر المرتبطة بالتكاثف، بما في ذلك امتصاص الرطوبة في العزل الداخلي، وصدأ الأجزاء المعدنية، والفواصل الكهربائية.

3. تصميم هيكلي مضاد للتآكل

ترقيات المواد:

الغلاف الرئيسي: يستخدم الفولاذ غير القابل للصدأ 316L، مما يوفر مقاومة أفضل بكثير للصدأ النقطي والتآكل في البيئات التي تحتوي على كلوريدات (مثل الضباب المالح، الأجواء الكيميائية) مقارنة بالفولاذ غير القابل للصدأ 304 أو الفولاذ الكربوني.
تحسين السطح: يتم تطبيق طلاء الألمنيوم-المغنيسيوم AlMg₃ (سبيكة الألمنيوم-المغنيسيوم) كأنود ضحية على نقاط الوصل الحرجة أو المناطق الهشة. يوفر هذا الطلاء حماية كاثودية نشطة، مما يعزز بشكل أكبر مقاومة التآكل بشكل عام.

تأكيد الموثوقية: يجب أن يمر التصميم الهيكلي الكامل باختبارات صارمة وفقًا لـ معيار اختبار الرذاذ المالح ISO 9227 الفئة C5-H (البيئات الصناعية والبحرية الأكثر تآكلاً)، والتي تتطلب عادة آلاف الساعات من الاختبار. وهذا يمثل أعلى تصنيف دولي للبيئات التآكلية.
تحسين العمر الافتراضي: مقارنة بالفولاذ الكربوني أو المعالجات السطحية القياسية، يتم زيادة عمر المقاومة للتآكل الهيكلي بأكثر من ثلاث مرات.
الفائدة: يمد الحياة الهيكلية للمعدات بشكل كبير، ويتحمل البيئات التآكلية القاسية، ويضمن الموثوقية طويلة الأمد لقوة الصلابة الميكانيكية والوصلات الكهربائية.

الفوائد الشاملة

تطابق دقيق للسيناريو: تم تصميم هذه الحلول خصيصًا لمعالجة نقاط الألم المتعلقة بالموثوقية للمحولات الكهربائية (AIS CTs) في البيئات القاسية للغاية، بما في ذلك محطات التحويل الساحلية، ومحطات التحويل في المناطق الصناعية الكيميائية، ومناطق الضباب المالح، والمناطق الصناعية الملوثة بشدة.
تحسين كبير في الموثوقية: من خلال ثلاثة ابتكارات تقنية رئيسية (العزل المقاوم للماء، السيطرة النشطة على منع التكاثف، مقاومة التآكل القوية)، يمكن رفع متوسط الوقت بين الأعطال (MTBF) إلى أكثر من 250,000 ساعة (حوالي 28.5 سنة).
السلامة والكفاءة الاقتصادية:

ضمان أمان الشبكة: يقلل بشكل كبير من مخاطر فشل المحولات الكهربائية بسبب البرق السطحي، والفواصل الناتجة عن التكاثف، وتآكل الهيكل، مما يمنع الانقطاعات غير المخطط لها والأحداث الأمنية الكبرى.
تمديد فترات الصيانة: يقلل من الحاجة المتكررة للصيانة والاستبدال بسبب القضايا البيئية، مما يخفض بشكل كبير تكلفة دورة الحياة (LCC).
تحسين عائد الاستثمار (ROI): يقدم الاستثمار مرة واحدة فوائد طويلة الأمد، مما يوفر دعمًا قويًا لتشغيل الشبكة المستقر في البيئات القاسية.
تقليل خسائر الانقطاع: يتجنب انقطاعات المنطقة الناتجة عن فشل المحولات الكهربائية، مما يحقق فوائد اقتصادية كبيرة - خاصة للمستهلكين الصناعيين والمدنيين الأساسيين (مثل تجنب خسائر تقدر بـ ¥0.5-1 مليون أو أكثر لحادث انقطاع مدته 10 ساعات).