เฮ้! ในฐานะซัพพลายเออร์ของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังแบบจุ่มน้ำมัน ฉันได้รับคำถามมากมายเมื่อเร็วๆ นี้เกี่ยวกับกลไกการเสื่อมสภาพของวัสดุฉนวนในหม้อแปลงเหล่านี้ ฉันคิดว่าฉันจะใช้เวลาสักครู่เพื่อแยกแยะให้คุณ
ก่อนอื่น เรามาพูดถึงสาเหตุที่ฉนวนมีความสำคัญมากในหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังแบบแช่น้ำมัน วัสดุฉนวนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาความสมบูรณ์ทางไฟฟ้าของหม้อแปลงไฟฟ้า ป้องกันการลัดวงจรระหว่างอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ และช่วยให้หม้อแปลงทำงานอย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ
วัสดุฉนวนมีสองประเภทหลักที่ใช้ในหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังแบบจุ่มน้ำมัน: ฉนวนแข็ง (โดยปกติจะเป็นกระดาษหรือกระดานกด) และฉนวนของเหลว (น้ำมันหม้อแปลง) วัสดุทั้งสองนี้มีอายุมากขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป และการทำความเข้าใจว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไรเป็นกุญแจสำคัญในการรับประกันประสิทธิภาพในระยะยาวของหม้อแปลง
อายุของฉนวนแข็ง
ฉนวนแข็ง เช่น กระดาษและกระดานกด ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเซลลูโลส เซลลูโลสเป็นโพลีเมอร์ที่ประกอบด้วยหน่วยกลูโคส เมื่อเวลาผ่านไป ปัจจัยหลายประการอาจทำให้เซลลูโลสเสื่อมโทรมได้
ปัจจัยหลักประการหนึ่งคือความร้อน เมื่อหม้อแปลงทำงาน จะทำให้เกิดความร้อนเนื่องจากการสูญเสียทางไฟฟ้า อุณหภูมิสูงจะเร่งการย่อยสลายด้วยความร้อนของเซลลูโลส สายโซ่เซลลูโลสแตกตัวเป็นโมเลกุลเล็กๆ และกระบวนการนี้เรียกว่าไพโรไลซิส เมื่อโซ่ขาด ความแข็งแรงทางกลของฉนวนจะลดลง ซึ่งหมายความว่าฉนวนจะเปราะมากขึ้นและมีแนวโน้มที่จะแตกหรือฉีกขาดมากขึ้น ซึ่งอาจทำให้ไฟฟ้าเสียหายได้
อีกปัจจัยที่สำคัญคือความชื้น ความชื้นสามารถทะลุผ่านฉนวนแข็งได้ และทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ไฮโดรไลซิสเป็นปฏิกิริยาทางเคมีที่น้ำทำลายพันธะในโมเลกุลเซลลูโลส ความชื้นแม้เพียงเล็กน้อยก็สามารถเร่งกระบวนการชราได้อย่างมาก ความชื้นสามารถเข้าสู่หม้อแปลงได้หลายวิธี เช่น การปิดผนึกที่ไม่เหมาะสมในระหว่างการผลิต การหายใจเอาอากาศชื้น หรือเนื่องจากการออกซิเดชั่นของน้ำมันหม้อแปลงซึ่งสามารถผลิตน้ำเป็นผลพลอยได้
ออกซิเดชั่นยังมีบทบาทในการเสื่อมสภาพของฉนวนแข็งอีกด้วย ออกซิเจนในอากาศสามารถทำปฏิกิริยากับเซลลูโลสได้ โดยเฉพาะที่อุณหภูมิสูง ออกซิเดชันอาจทำให้ฉนวนเปราะและเปลี่ยนสีได้ นอกจากนี้ยังลดความเป็นฉนวนของฉนวนซึ่งเป็นการวัดความสามารถในการทนต่อความเครียดทางไฟฟ้าโดยไม่พังทลาย
การเสื่อมสภาพของฉนวนเหลว (น้ำมันหม้อแปลง)
น้ำมันหม้อแปลงไฟฟ้าเป็นน้ำมันแร่ที่มีคุณสมบัติเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม อย่างไรก็ตาม มันก็มีอายุมากขึ้นตามกาลเวลาเช่นกัน
ออกซิเดชันเป็นสาเหตุสำคัญของความชราของน้ำมัน เมื่อน้ำมันสัมผัสกับออกซิเจน โดยเฉพาะที่อุณหภูมิสูง น้ำมันจะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน กระบวนการออกซิเดชันก่อให้เกิดผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันต่างๆ เช่น กรด เปอร์ออกไซด์ และตะกอน ผลิตภัณฑ์ออกซิเดชั่นเหล่านี้อาจส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพของหม้อแปลง ตัวอย่างเช่น กรดสามารถกัดกร่อนชิ้นส่วนโลหะภายในหม้อแปลงไฟฟ้า และกากตะกอนสามารถอุดตันช่องระบายความร้อน ทำให้ประสิทธิภาพการทำความเย็นของหม้อแปลงลดลง
ความเครียดจากความร้อนเป็นอีกปัจจัยหนึ่ง อุณหภูมิสูงอาจทำให้น้ำมันแตกตัวเป็นโมเลกุลไฮโดรคาร์บอนที่มีขนาดเล็กลง สิ่งนี้สามารถเปลี่ยนความหนืดและคุณสมบัติไดอิเล็กทริกของน้ำมันได้ หากความหนืดเปลี่ยนแปลงมากเกินไป อาจส่งผลต่อการไหลของน้ำมันเพื่อจุดประสงค์ในการทำความเย็น และการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติไดอิเล็กทริกอาจทำให้ไฟฟ้าเสียได้
การปนเปื้อนก็เป็นปัญหาเช่นกัน อนุภาคจากฉนวนแข็ง เศษโลหะจากส่วนประกอบหม้อแปลง และแม้แต่ฝุ่นจากสิ่งแวดล้อมก็สามารถปนเปื้อนน้ำมันได้ สารปนเปื้อนเหล่านี้สามารถทำหน้าที่เป็นเส้นทางนำไฟฟ้า ซึ่งเพิ่มความเสี่ยงที่ไฟฟ้าขัดข้อง
ปฏิสัมพันธ์ระหว่างฉนวนของแข็งและของเหลว
การเสื่อมสภาพของฉนวนที่เป็นของแข็งและของเหลวไม่เป็นอิสระกัน พวกมันมีปฏิสัมพันธ์กันระหว่างกระบวนการชรา
เมื่อฉนวนแข็งมีอายุมากขึ้นและปล่อยผลิตภัณฑ์ที่เสื่อมสภาพออกไป ผลิตภัณฑ์เหล่านี้สามารถละลายในน้ำมันหม้อแปลงได้ ผลิตภัณฑ์ที่ย่อยสลายจากฉนวนแข็งสามารถเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของน้ำมันได้มากขึ้น ในทางกลับกัน ผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันของน้ำมัน เช่น กรด สามารถโจมตีฉนวนแข็งได้ ทำให้กระบวนการไฮโดรไลซิสและออกซิเดชันเร็วขึ้น
ผลกระทบของอายุต่อประสิทธิภาพของหม้อแปลง
การเสื่อมสภาพของวัสดุฉนวนมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังแบบแช่น้ำมัน
เมื่อฉนวนมีอายุมากขึ้น ความเป็นฉนวนจะลดลง ซึ่งหมายความว่าหม้อแปลงไฟฟ้ามีแนวโน้มที่จะเกิดไฟฟ้าขัดข้องมากขึ้น ไฟฟ้าขัดข้องอาจทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร ซึ่งอาจทำให้หม้อแปลงเสียหายและถึงขั้นไฟฟ้าดับได้
คุณสมบัติทางกลของฉนวนแข็งก็ลดลงเช่นกัน ซึ่งอาจนำไปสู่การเคลื่อนที่ของขดลวดภายในหม้อแปลงไฟฟ้า ซึ่งอาจทำให้เกิดความเครียดทางไฟฟ้าเพิ่มเติมและความเสียหายต่อฉนวนเพิ่มเติมได้
การเสื่อมสภาพของน้ำมันหม้อแปลงสามารถลดประสิทธิภาพการทำความเย็นได้ หากน้ำมันมีความหนืดมากเกินไปหรือหากช่องระบายความร้อนอุดตันด้วยตะกอน ความร้อนที่เกิดขึ้นในหม้อแปลงไฟฟ้าจะไม่สามารถกระจายออกไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ สิ่งนี้อาจทำให้อุณหภูมิของหม้อแปลงสูงขึ้นอีก ซึ่งจะช่วยเร่งกระบวนการชราภาพในวงจรที่เลวร้าย
การติดตามและบรรเทาผลกระทบ
เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพในระยะยาวของหม้อแปลง การตรวจสอบอายุของวัสดุฉนวนเป็นสิ่งสำคัญ มีหลายวิธีในการตรวจสอบ
สำหรับฉนวนแข็ง สามารถวัดระดับการเกิดพอลิเมอไรเซชัน (DP) ได้ DP คือหน่วยวัดจำนวนเฉลี่ยของหน่วยกลูโคสในสายโซ่เซลลูโลส เมื่อฉนวนมีอายุมากขึ้น DP จะลดลง อีกวิธีหนึ่งคือการวัดสารประกอบฟูรานิกในน้ำมันหม้อแปลง สารประกอบฟูรานิกถูกสร้างขึ้นในระหว่างการย่อยสลายเซลลูโลส และความเข้มข้นของสารเหล่านี้ในน้ำมันสามารถบ่งบอกถึงอายุของฉนวนแข็งได้
สำหรับฉนวนของเหลว สามารถตรวจวัดเลขกรด ปริมาณน้ำ และความเป็นฉนวนได้อย่างสม่ำเสมอ เลขกรดบ่งบอกถึงปริมาณกรดในน้ำมันซึ่งเป็นสัญญาณของการเกิดออกซิเดชัน ปริมาณน้ำส่งผลต่อคุณสมบัติไดอิเล็กทริกของน้ำมัน และความแข็งแรงของไดอิเล็กทริกแสดงให้เห็นถึงความสามารถของน้ำมันในการทนต่อความเครียดทางไฟฟ้า
เพื่อบรรเทากระบวนการชรา สามารถดำเนินการได้หลายขั้นตอน การบำรุงรักษาหม้อแปลงไฟฟ้าที่อุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสมถือเป็นสิ่งสำคัญ ซึ่งสามารถทำได้โดยการตรวจสอบระบบระบายความร้อนที่ดี เช่น หม้อน้ำและพัดลม การควบคุมปริมาณความชื้นก็มีความสำคัญเช่นกัน ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้เครื่องดูดความชื้นเพื่อขจัดความชื้นออกจากอากาศที่เข้าสู่หม้อแปลงไฟฟ้า และตรวจสอบและบำรุงรักษาการปิดผนึกของหม้อแปลงอย่างสม่ำเสมอ
บทสรุป
โดยสรุป กลไกการเสื่อมสภาพของวัสดุฉนวนในหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังแบบจุ่มน้ำมันเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับปัจจัยหลายประการ เช่น ความร้อน ความชื้น ออกซิเดชัน และการปนเปื้อน การทำความเข้าใจกลไกเหล่านี้ถือเป็นสิ่งสำคัญในการรับประกันการทำงานที่เชื่อถือได้และระยะยาวของหม้อแปลงไฟฟ้า
หากคุณอยู่ในตลาดสินค้าคุณภาพสูงหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังแช่น้ำมัน-หม้อแปลงไฟฟ้า 110kv, หรือหม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูงพิเศษเราพร้อมให้ความช่วยเหลือ เรามีหม้อแปลงหลายประเภทที่ออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะของคุณ หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมหรือต้องการหารือเกี่ยวกับการซื้อที่อาจเกิดขึ้น โปรดติดต่อเราเพื่อขอการอภิปรายโดยละเอียด
อ้างอิง
- Lesieutre, BC, และ Sabau, AS (2007) การจัดการชีวิตของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง นิตยสารฉนวนไฟฟ้า IEEE, 23(6), 12 - 23
- Emsley, AM, และ Stevens, G. (2000) ฉนวนเซลลูโลสในหม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง การดำเนินการ IEE - วิทยาศาสตร์ การวัด และเทคโนโลยี, 147(3), 149 - 158
- Arrillaga, J. และวัตสัน NR (2003) คุณภาพระบบไฟฟ้า จอห์น ไวลีย์ แอนด์ ซันส์