المحولات من النوع الجاف: الأنواع والعزل والتطبيقات|ياوي

A محول من النوع الجافينقل الطاقة الكهربائية دون استخدام زيت المحولات التقليدي للعزل والتبريد. وبدلاً من ذلك، يتم استخدام مواد عازلة صلبة، أو الراتنج، أو الهواء، أو الغاز في بعض التصميمات الخاصة.

وهذا يجعل المحولات من النوع الجاف خيارًا عمليًا للعديد من التركيبات الداخلية والحساسة للبيئة. ستجدها غالبًا في المباني التجارية والمصانع ومراكز البيانات والمستشفيات ومشاريع الطاقة المتجددة وأنظمة السكك الحديدية وغيرها من المرافق التي تهم فيها السلامة من الحرائق وظروف التركيب.

ومع ذلك، لا يوجد تصميم واحد يناسب كل مشروع. محولات من النوع الراتنجي، محولات VPI، محولات معزولة بالبولي أريلامين، SF₆المحولات المعزولة بالغاز، والمحولات الجافة من النوع -الكبلي، جميعها تتخذ طرقًا مختلفة قليلًا فيما يتعلق بالعزل والتبريد.

لذلك، عندما يقول شخص ما "محول من النوع الجاف"، فمن المفيد أن نسأل ما هو النوع الذي يقصده بالفعل.

ما هو محول النوع الجاف؟

A محول من النوع الجافيستخدم العزل غير السائل-لعزل اللفات والقلب. وبما أن المحول لا يزال ينتج الحرارة من فقدان القلب والملفات، فإنه يحتاج أيضًا إلى نظام تبريد مناسب للحفاظ على درجة الحرارة تحت السيطرة.

يحتوي المحول النموذجي من النوع الجاف على قلب مغناطيسي، ولفائف ذات جهد عالي-، ولف ذات جهد منخفض-، ونظام عزل، وأطراف توصيل، ودعامات ميكانيكية، وترتيب تبريد. اعتمادًا على التصميم، قد يتم أيضًا تضمين أجهزة استشعار درجة الحرارة والمراوح والعلبة ومعدات الحماية.

إحدى المزايا الواضحة هي عدم وجود خزان زيت محولات تقليدي. وهذا يزيل خطر تسرب الزيت ويمكن أن يجعل المحولات الجافة مناسبة تمامًا للغرف الكهربائية الداخلية والمناطق التي يكون فيها العزل السائل غير مرغوب فيه.

ومع ذلك، فإن كلمة "جاف" لا تعني عدم الحاجة إلى الصيانة-. لا يزال المحول بحاجة إلى التهوية المناسبة والفحص والتنظيف ومراقبة درجة الحرارة والحماية. بيئة التثبيت يمكن أن تحدث فرقا كبيرا.

الراتنج-النوع الجاف-المحولات النوعية

محولات من النوع الراتنجي-النوع الجاف-تستخدم على نطاق واسع في أنظمة الطاقة الصناعية والتجارية. يشكل الراتنج جزءًا رئيسيًا من عزل الملفات ويساعد على حماية الموصلات من الرطوبة والغبار والتلوث والضغط الميكانيكي.

هناك العديد من التقنيات التي تعتمد على الراتنج-، وهي ليست كلها متماثلة تمامًا.

الراتنج-الصب المملوء

مع البنية المملوءة بالراتنج، يتم إحاطة اللف أو ملئه بالراتنج العازل. بمجرد شفاء الراتنج، فإنه يشكل بنية عازلة صلبة حول اللف.

يمكن أن يكون هذا مفيدًا في البيئات التي تشكل فيها الرطوبة أو التلوث مصدرًا للقلق. على سبيل المثال، قد تحتوي المنشآت الصناعية على غبار أو رطوبة أو ملوثات محمولة بالهواء والتي يمكن أن تسبب مشاكل لأنظمة الملفات الأقل-حماية.

لكن جودة الراتنج مهمة. الكثير، في الواقع. يمكن أن تؤدي الفراغات أو الشقوق أو الهواء المحتبس أو سوء المعالجة إلى إضعاف نظام العزل وقد تساهم في التفريغ الجزئي في تطبيقات الجهد العالي-.

صب الراتنج

صب الراتنجهي عملية تصنيع يتم فيها وضع اللف داخل قالب وإدخال الراتنج العازل حوله. ثم تتم معالجة الراتنج تحت ظروف خاضعة للرقابة.

قد تبدو العملية واضحة ومباشرة، ولكن هناك الكثير مما يحدث خلف الكواليس. يجب التحكم بعناية في درجة حرارة الراتنج واللزوجة وظروف الفراغ ووقت المعالجة وسمك العزل.

يساعد الصب الجيد على تقليل جيوب الهواء الداخلية والعيوب الأخرى. وهذا أمر مهم لأنه حتى العيوب الصغيرة داخل العزل عالي الجهد-يمكن أن تصبح مشكلة بعد سنوات من الإجهاد الكهربائي والحراري.

لف الراتنج

في ألف الراتنجيصبح الراتينج جزءًا مهمًا من نظام العزل المتعرج. يمكن دمج موصلات النحاس أو الألومنيوم مع الراتنج أو الألياف الزجاجية أو الورق العازل أو الفيلم العازل.

يحتاج اللف إلى التعامل مع كل من الإجهاد الكهربائي والميكانيكي. عندما يتم تحميل المحول بشكل كبير، يتم تسخين الملف. عندما ينخفض ​​​​الحمل، فإنه يبرد. تحدث هذه الدورة مرارًا وتكرارًا أثناء التشغيل العادي.

ولهذا السبب، يحتاج نظام العزل إلى أداء كهربائي جيد بالإضافة إلى قوة ميكانيكية كافية لتحمل التمدد الحراري والانكماش.

التشريب بالضغط الفراغي بالراتنج

التشريب بالضغط الفراغي بالراتنج (VPI)هي تقنية عزل راتنجية أخرى تستخدم في المحولات من النوع الجاف.

أثناء VPI، يتم تعريض الملف للراتنج تحت ظروف فراغ وضغط يتم التحكم فيها. وهذا يسمح للراتنج باختراق هيكل العزل بشكل أكثر فعالية مع المساعدة في تقليل الهواء المحبوس.

بعد المعالجة، يصبح الملف أقوى ميكانيكيًا ومحميًا بشكل أفضل من الرطوبة والتأثيرات البيئية.

يتم أحيانًا ذكر VPI وصب الراتنج معًا، لكنهما ليسا نفس عملية التصنيع. يختلف هيكل اللف وطريقة الإنتاج، لذا يعتمد الاختيار على التطبيق المقصود للمحول.

المحولات المعزولة بالبولي أريلامين

المحولات المعزولة بالبولي أريلاميناستخدام مواد البوليمر المعتمدة على البولي أريلامين-كجزء من نظام العزل.

إن البولي أريلامين عبارة عن بوليمر-عالي الأداء وله خصائص كهربائية وحرارية مفيدة. في بناء المحولات، يمكن لعزل البوليمر المتقدم أن يوفر مرونة إضافية عند تصميم هياكل الملفات المدمجة وأنظمة العزل.

يمكن أخذ هذا النوع من المحولات بعين الاعتبار عندما يكون العزل الكهربائي الجيد والأداء الحراري والبناء المدمج أمرًا مهمًا.

ومع ذلك، سيكون من الخطأ الحكم على المحول من خلال المادة العازلة وحدها. التصميم الأساسي، واختيار الموصل، وترتيب اللف، والتبريد، وجودة التصنيع، وظروف التشغيل كلها تعمل معًا.

في المشروعات الواقعية-، فإن نظام العزل الكامل هو ما يهم.

سادس₆المحولات المعزولة بالغاز

سادس₆المحولات المعزولة بالغازاستخدم سداسي فلوريد الكبريت (SF₆) الغاز بدلاً من العزل السائل التقليدي.

سادس₆يتمتع بقوة عازلة عالية وقد تم استخدامه لسنوات عديدة في المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي-. تحت ضغط مناسب وداخل حاوية مصممة بشكل صحيح، يمكنها توفير عزل فعال مع دعم تصميمات المعدات المدمجة.

ومع ذلك، س.ف₆تأتي الأنظمة أيضًا مع بعض المتطلبات الخاصة.

خصائص العزل من SF₆الغاز

واحدة من المزايا الرئيسية لSF₆هو أدائها العازل القوي. يمكنه توفير عزل كهربائي فعال بين المكونات النشطة عندما يكون ضغط الغاز وتصميم المعدات مناسبين.

ولكنها ليست مجرد حالة وضع SF₆داخل حاوية معدنية واصفا ذلك بأنه تم. ضغط الغاز، ودرجة الحرارة، وتوزيع المجال الكهربائي، وتصميم العلبة، وضيق الغاز كلها تحتاج إلى اهتمام دقيق.

تبديد الحرارة من SF₆تبريد الغاز والمحولات

تولد المحولات الحرارة بغض النظر عما إذا كان وسط العزل هو الزيت أو الهواء أو الراتنج أو الغاز.

في سادس₆المحول المعزول بالغاز، تنتقل الحرارة من القلب والملفات إلى الغاز ومن ثم يجب نقلها عبر العلبة ونظام التبريد.

اعتمادًا على تصميم المحول، قد يستخدم التبريد تدوير الغاز الطبيعي، أو تدوير الغاز القسري، أو ترتيب تبريد خارجي.

ولذلك فإن التصميم الحراري لا يقل أهمية عن التصميم العازل. قد يتمتع المحول بعزل ممتاز ولكنه لا يزال يواجه مشاكل إذا لم تتمكن من إزالة الحرارة بشكل فعال.

سادس₆مكونات المحولات المعزولة بالغاز

التكوين الدقيق يعتمد على الشركة المصنعة والتطبيق، ولكن SF₆يمكن أن تشتمل المحولات المعزولة بالغاز على القلب، والملفات، والعلبة المملوءة بالغاز، والأطراف أو البطانات، ومعدات مراقبة الغاز، وأجهزة التحكم في الضغط، ومعدات التبريد، وأنظمة الحماية.

مراقبة ضغط الغاز مهمة بشكل خاص. إذا تسرب الغاز وانخفض الضغط عن المستوى المطلوب، فقد يتأثر أداء العزل.

سادس₆تأثير الاحتباس الحراري

هناك أيضًا قضية بيئية لا ينبغي إغفالها.

سادس₆وهو غاز دفيئة قوي للغاية ويمكن أن يبقى في الغلاف الجوي لفترة طويلة. ونتيجة لذلك، يحتاج المصنعون والمشغلون إلى إيلاء اهتمام وثيق لمنع التسرب، واستعادة الغاز، وإعادة التدوير، و-التعامل مع نهاية-العمر الافتراضي.

أصبحت اللوائح البيئية أيضًا أكثر أهمية في شراء المعدات الكهربائية. للمشاريع التي تفكر في SF₆التكنولوجيا، فمن المنطقي تقييم فوائدها التقنية ومتطلباتها البيئية.

كابل-نوع جاف-نوع محولات

محولات النوع -النوع الجاف-الكابلاستخدم الكابلات المعزولة أو الموصلات الشبيهة بالكابلات-كجزء من نظام اللف.

بدلاً من استخدام الموصلات العارية أو الشريطية التقليدية، تم دمج تقنية الكابلات المعزولة في اللف. يمكن أن يساعد ذلك في تحقيق ترتيبات عزل معينة، وفي بعض التصميمات، إنشاء أكثر إحكاما.

تعد المحولات الجافة من النوع -الكبلي بشكل عام أكثر تخصصًا من المحولات المصبوبة القياسية المصنوعة من الراتنج. يمكن أخذها في الاعتبار عندما يكون للمشروع متطلبات محددة للجهد أو العزل أو المساحة أو اللف.

يجب أن يتعامل عزل الكابل مع الإجهاد الكهربائي والحرارة والقوى الميكانيكية والتغيرات المتكررة في درجات الحرارة. لذا مرة أخرى، يعد التصميم الحراري وجودة العزل أمرًا مهمًا.

كيفية اختيار المحول المناسب من النوع الجاف

اختيار الحقمحول من النوع الجافيبدأ بالنظام الكهربائي، وليس كتيب المنتج.

يجب التحقق من السعة المقدرة، والجهد الأولي والثانوي، والتردد، والممانعة، ومجموعة المتجهات، ومستوى العزل، وارتفاع درجة الحرارة، وطريقة التبريد، ودرجة الحرارة المحيطة، وارتفاع التثبيت، وتصنيف العلبة، والمعايير المطبقة.

البيئة لا تقل أهمية.

قد يعرض المصنع المحول للغبار أو الرطوبة أو المواد الكيميائية أو الاهتزازات أو الأحمال المتغيرة. قد يتمتع مركز البيانات بتحميل عالٍ مستمر، وتوافقيات، وكثافة طاقة عالية، وحاجة قوية للتوسع المستقبلي.

بالنسبة للتركيبات الداخلية، من السهل التغاضي عن التهوية بشكل خاص. يمكن تصميم المحول بشكل صحيح ويظل ساخنًا للغاية إذا لم تتمكن الغرفة الكهربائية من إزالة الحرارة الكافية.

تبريد المحولات من النوع الجاف

يعد التبريد أحد العوامل الرئيسية في تصميم المحولات الجافة.

تستخدم العديد من المحولات من النوع الجافتبريد، بمعنى تبريد الهواء الطبيعي. يتم نقل الحرارة المتولدة في القلب واللفات من خلال هيكل المحول ويتم إطلاقها في الهواء المحيط.

للحصول على تقييمات أكبر أو أحمال أثقل،تبريد التركيز البؤري التلقائي، أو يمكن استخدام التبريد القسري بالهواء. تعمل المراوح على زيادة تدفق الهواء وتساعد على إزالة الحرارة بشكل أكثر فعالية.

تؤثر طريقة التبريد على ارتفاع درجة الحرارة وقدرة التحميل المستمر. لكن تهوية الغرفة مهمة أيضًا. يمكن لغرفة المحولات سيئة التهوية أن تقلل من الأداء العملي حتى للمحولات ذات التصميم الجيد-.

تطبيقات المحولات من النوع الجاف

تُستخدم المحولات من النوع الجاف في نطاق واسع من التطبيقات، بما في ذلك المباني التجارية والمصانع والمستشفيات ومراكز البيانات ومراكز التسوق والمباني الشاهقة- والأنفاق وأنظمة السكك الحديدية ومشاريع الطاقة المتجددة ومرافق البنية التحتية.

إنها جذابة بشكل خاص عندما يؤدي تجنب زيت المحولات إلى تبسيط التخطيط للسلامة من الحرائق-أو تقليل المخاوف بشأن تسرب السوائل.

قد تستخدم مشاريع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح أيضًا محولات من النوع الجاف لبعض تطبيقات تحويل الطاقة وتوزيعها. يعتمد الاختيار النهائي على الجهد والسعة وملف الحمل والظروف البيئية ومواصفات المشروع.

المحولات من النوع الجاف مقابل الزيت-المحولات المغمورة

ولا تعتبر أي من التقنيتين أفضل تلقائيًا.

غالبًا ما يكون المحول من النوع الجاف خيارًا جيدًا للغرف الكهربائية الداخلية والمرافق التجارية والأنفاق والمستشفيات ومراكز البيانات حيث تكون السلامة من الحرائق وغياب العزل السائل أمرًا مهمًا.

تظل المحولات المغمورة بالزيت- مستخدمة على نطاق واسع في المحطات الفرعية الخارجية ومحطات الطاقة والمرافق وأنظمة النقل والتوزيع ذات السعة العالية-. يوفر زيت المحولات عزلًا كهربائيًا ونقلًا فعالًا للحرارة، وهو ما يمكن أن يكون ميزة كبيرة لمحولات الطاقة الكبيرة.

في النهاية، يجب أن يعتمد القرار على المشروع الكامل-وليس على نوع المحول فقط.

المعايير وجودة التصنيع

موثوقةمحول من النوع الجافيعتمد على أكثر بكثير من المواد العازلة.

البناء الأساسي، وجودة الموصل، وتصميم اللف، ومعالجة الراتنج، والتجميع الميكانيكي، والتبريد، واختبار المصنع، كلها تؤثر على أداء المحولات وعمر الخدمة.

اعتمادًا على التطبيق، يمكن تصميم واختبار المحولات من النوع الجاف وفقًا لما يلي:إيك 60076-11، جنبا إلى جنب مع المعايير الوطنية المعمول بها ومواصفات المشروع.

قد تتضمن اختبارات المصنع النموذجية مقاومة الملف، ونسبة الجهد، والعزل، وعدم فقدان الحمل، وفقدان الحمل، والعزل الكهربائي، وارتفاع درجة الحرارة، ومستوى الصوت، واختبارات التفريغ الجزئي حيثما أمكن.

بالنسبة لمقاولي EPC وفرق المشتريات، فإن الأمر يستحق المقارنة بين السعر وتصنيف كيلو فولت أمبير. يمكن أن يكون لمحولين لهما نفس السعة المقدرة أنظمة عزل مختلفة تمامًا وجودة التصنيع وأداء التبريد وعمر الخدمة المتوقع.

خاتمة

المحول من النوع الجافيعد حلاً مهمًا للتوزيع الكهربائي الحديث، لا سيما عندما تكون التركيبات الداخلية والسلامة من الحرائق وحماية البيئة وتقليل الصيانة المرتبطة بالنفط -من الأولويات.

تستخدم المحولات من النوع الراتنجي-تقنيات مثلصب الراتنج، لف الراتنج، والتشريب بالضغط الفراغي للراتنج. المحولات المعزولة بالبولي أريلاميناستخدام مواد البوليمر المتقدمة لأنظمة العزل المتخصصة.سادس₆المحولات المعزولة بالغازتوفر أداءً عازلًا قويًا ولكنها تتطلب إدارة دقيقة للغاز بسببسادس₆تأثير الاحتباس الحراري. محولات النوع -النوع الجاف-الكابلاستخدم تقنية الكابلات المعزولة لتطبيقات لف أكثر تخصصًا.

التكنولوجيا الأكثر تعقيدًا ليست دائمًا الخيار الأفضل. في بعض الأحيان، يكون المحول المصبوب-الراتنجي التقليدي هو بالضبط ما يحتاجه المشروع. في حالات أخرى، قد يكون العزل المتخصص أو نظام اللف مناسبًا بشكل أفضل.

لمحول ياويالنهج العملي هو البدء بالنظام الكهربائي الفعلي وبيئة العمل. يجب أن تعمل كل من الجهد الكهربي والسعة والتبريد والعزل وظروف التثبيت ومتطلبات التشغيل-طويلة المدى معًا.

وهذا هو ما يحول المحول من النوع الجاف من منتج مدرج في ورقة المواصفات إلى معدات موثوقة يمكنها الحفاظ على تشغيل النظام الكهربائي يومًا بعد يوم.

اتصل الآن