حل افزایش قابلیت اطمینان AIS/CT در شرایط سخت با رطوبت و آلودگی بالا

​

​پیش‌زمینه کاربرد​
پست‌های موجود در مناطق ساحلی، پارک‌های صنعتی شیمیایی و مناطق با ابزار فراوان نمک‌انداز در محیط‌های بسیار سخت مشخص می‌شوند که دارای رطوبت هوا پایدار بالا (RH > ۸۵٪) و غلظت‌های بالای نمک و آلودگی‌های صنعتی هستند. چنین محیط‌هایی چالش‌های قابل توجهی برای ترانسفورماتورهای جریان (CTs) داخل تجهیزات AIS ایجاد می‌کنند:

1. ​ترکیدگی عایق:​​ رطوبت و آلودگی‌ها (نمک، گرد و غبار، آروزه‌های شیمیایی) که به سطوح عایقی متصل می‌شوند و در آن حل می‌شوند، لایه‌های رسانا تشکیل می‌دهند که مقاومت سطحی را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهند و خطر ایجاد ضربه سطحی (ضربه آلودگی) را افزایش می‌دهند.
2. ​تبلور داخلی:​​ در طول تغییرات دما، رطوبت داخل حفره به سادگی می‌تواند به حد اشباع برسد و قطرات آب تشکیل می‌دهد که مستقیماً به قابلیت اطمینان بلندمدت اتصالات الکتریکی داخلی و مواد عایقی تهدید می‌کند.
3. ​آبستنی شدن اجزای فلزی:​​ عوامل خوردگی مانند یون‌های کلرید و دی‌اکسید سولفید ریزش فلزات پوششی و اتصالات را تسهیل می‌کنند که منجر به کاهش تمامیت ساختاری، تحریک رسانایی الکتریکی و حتی خطر شکست می‌شود.

CTهای AIS معمولی در چنین محیط‌هایی نرخ شکست قابل توجهی دارند که عمر تجهیزات را کوتاه می‌کند و عملکرد امن و پایدار شبکه برق را تهدید می‌کند. این راه‌حل به طور خاص با اقدامات تقویت قابلیت اطمینان این مشکلات را هدف قرار می‌دهد.

​راه‌حل‌های اصلی​

​۱. فناوری عایق‌سازی مرکب ضدآب​

• ​فناوری اصلی:​​ پوشاندن سطوح عایق‌های خارجی CT و اجزای عایقی مهم با ماده FEP (فلورید اتیلن پروپیلن).
• ​ویژگی‌های کلیدی:​​
• ​ضدآب بسیار قوی:​​ زاویه تماس استاتیک ​**>۱۱۰°**. آب به صورت قطرات مشخص روی سطح تشکیل می‌شود و از گسترش و نفوذ موثر جلوگیری می‌کند.
• ​مقاومت پایدار در برابر آلودگی:​​ حتی در شرایط آلودگی شدید (مثلاً محیط شبیه‌سازی شده نمک‌انداز)، پوشش ویژگی‌های مهاجرت ضدآب عالی را حفظ می‌کند و از تشکیل لایه آب رسانا جلوگیری می‌کند.
• ​مقاومت حجمی/سطحی بالا:​​ پس از آزمون گرمایش نمکی ۴۸۰ ساعته (ASTM B117 یا معادل)، مقاومت سطحی بیش از ۱۰¹² اهم باقی می‌ماند که بسیار بیشتر از مواد عایقی رزین اپوکسی یا سرامیک معمولی است و مقاومت در برابر ضربه آلودگی را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.
• ​مزیت:​​ خطر ضربه آلودگی را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد و پایداری عایقی بلندمدت را در محیط‌های با رطوبت و آلودگی بالا تضمین می‌کند.

​۲. سیستم کنترل فعال ضد تبلور​

• ​فناوری اصلی:​​ یک عنصر گرمایشی خودتنظیم با ضریب دمای مثبت (PTC) در داخل حفره/کامره CT یکپارچه شده و با یک سنسور رطوبت با دقت بالا برای تشکیل یک سیستم کنترل حلقه بسته مرتبط می‌شود.
• ​حالت عملکرد:​​
• سنسورهای رطوبت رطوبت نسبی (RH) حفره را در زمان واقعی می‌سنجد.
• وقتی RH > ۸۵٪ (آستانه قابل تنظیم) تشخیص داده می‌شود، سیستم کنترل به طور خودکار عنصر گرمایشی PTC را فعال می‌کند.
• عنصر گرمایشی با قدرت اسمی ~۱۵W عمل می‌کند و به طور ملایم دمای هوا داخلی را افزایش می‌دهد.
• ​هدف کنترل:​​ دمای حفره را همیشه > دمای نقطه تبلور + ۵° سانتیگراد نگه می‌دارد.
• ​حفاظت کلیدی:​​ کنترل دقیق دما مطمئن می‌کند که رطوبت نسبی داخلی به طور قابل توجهی کمتر از حد اشباع (مثلاً آستانه ۸۵٪ RH) باقی بماند و تشکیل قطرات آب را کاملاً جلوگیری می‌کند.
• ​مزیت:​​ خطرات مرتبط با تبلور از جمله جذب رطوبت توسط عایق داخلی، خوردگی اجزای فلزی و خوردن مدار الکتریکی را حذف می‌کند.

​۳. طراحی ساختاری ضدآب​

• ​به‌روزرسانی مواد:​​
• ​پوشش اصلی:​​ از فولاد ضدزنگ ۳۱۶L استفاده می‌کند که مقاومت بسیار بهتری در برابر خوردگی سوراخی و خوردگی شکاف در محیط‌های حاوی کلرید (مثلاً نمک‌انداز، اتمسفر شیمیایی) نسبت به فولاد ضدزنگ معمولی ۳۰۴ یا فولاد کربنی دارد.
• ​بهبود سطح:​​ یک پوشش آند تسلبی AlMg₃ (آلیاژ آلومینیوم-منگنز) به نقاط اتصال کلیدی یا مناطق آسیب‌پذیر اعمال می‌شود. این پوشش محافظت کاتدی فعال ارائه می‌دهد و مقاومت کلی در برابر خوردگی را افزایش می‌دهد.
• ​اعتبارسنجی قابلیت اطمینان:​​ طراحی ساختاری کامل باید آزمون‌های سختگیرانه مطابق استاندارد آزمون گرمایش نمکی ISO ۹۲۲۷ Class C5-H (محیط‌های صنعتی و دریایی بسیار خوردگی‌زا) را عبور کند که معمولاً نیاز به هزاران ساعت آزمون دارد. این بالاترین رتبه بین‌المللی محیط خوردگی است.
• ​افزایش عمر:​​ نسبت به فولاد کربنی یا پوشش‌های سطحی استاندارد، عمر مقاومت در برابر خوردگی ساختار به طور کلی حداقل ۳ برابر افزایش می‌یابد.
• ​مزیت:​​ عمر ساختاری تجهیزات را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد، محیط‌های خوردگی بسیار شدید را تحمل می‌کند و قابلیت اطمینان بلندمدت قدرت مکانیکی و اتصالات الکتریکی را تضمین می‌کند.

​مزایای کلی​

• ​تطابق دقیق سناریو:​​ این راه‌حل به طور خاص برای رفع نقاط دردناک قابلیت اطمینان CTهای AIS در محیط‌های بسیار سخت طراحی شده است، از جمله پست‌های ساحلی، پست‌های پارک‌های شیمیایی، مناطق نمک‌انداز و مناطق صنعتی با آلودگی بالا.
• ​افزایش قابل توجه قابلیت اطمینان:​​ از طریق سه نوآوری فناوری کلیدی (عایق‌سازی ضدآب، کنترل فعال ضد تبلور، مقاومت قوی در برابر خوردگی)، زمان میان خرابی (MTBF) تجهیزات می‌تواند به بیش از ۲۵۰,۰۰۰ ساعت (حدود ۲۸.۵ سال) افزایش یابد.
• ​امنیت و کارایی اقتصادی:​​
• ​تحقيق امنیت شبکه:​​ خطرات خرابی CT به دلیل ضربه عایق، خوردن مدار به دلیل تبلور و خوردگی ساختاری را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد و از خروج‌های غیرمنتظره و حوادث امنیتی عمده جلوگیری می‌کند.
• ​افزایش فواصل نگهداری:​​ نیاز به نگهداری و تعویض مکرر ناشی از مشکلات محیطی را کاهش می‌دهد و هزینه‌های چرخه حیات (LCC) را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.
• ​افزایش بازده سرمایه‌گذاری (ROI):​​ سرمایه‌گذاری یک‌باره مزایای بلندمدت را ارائه می‌دهد و پشتیبانی قوی برای عملکرد پایدار شبکه در محیط‌های بسیار سخت ارائه می‌کند.
• ​کاهش زیان‌های خروج از کار:​​ خروج از کار منطقه‌ای ناشی از خرابی CT را جلوگیری می‌کند و مزایای اقتصادی قابل توجهی را ایجاد می‌کند - به ویژه برای مصرف‌کنندگان صنعتی و مدنی حیاتی (مثلاً جلوگیری از زیان‌های تخمینی ۰.۵-۱ میلیون یا بالاتر برای خروج از کار ۱۰ ساعته).

• عملکرد دقت و خطی خوب: طراحی انعطاف‌پذیر، راحت است تا نیازهای مورد نیاز را برآورده کند و نسبت به ترانزیت‌های سریع تأثیر کمتری دارد.