ما هو عزل المحولات؟
عندما يتعلق الأمر بنظام الطاقة، فإننا نفكر في الفوائد الإنتاجية الهائلة التي يجلبها وراحة الحياة، ولكن لا يسعنا إلا أن نولي اهتمامًا كبيرًا لقوته وسلامته، بعد كل شيء، يحمل لقب "النمر الكهربائي". في الاستخدام اليومي لمحولات الطاقة، يرتبط "العزل" بسلامته.
مبدأ اساسي
العزل هو مصطلح فيزيائي يشير إلى استخدام مواد غير موصلة لعزل أو لف الجسم المشحون، وذلك للحماية من تدابير السلامة الخاصة بالصدمات الكهربائية. إن عزل المحولات الكهربائية يهدف إلى منع حدوث تسرب التيار والانهيار، وضمان السلامة الكهربائية وموثوقية المحولات. ويتعلق الأمر بعزل لفائف المحولات والأنوية الحديدية والمكونات الأخرى بالأرض، وبين لفائف الطور المختلفة، وبين مستويات الجهد المختلفة.
نوع العزل
ينقسم عزل المحولات الكهربائية إلى عزل كامل وعزل متدرج. العزل الكامل هو حيث يتم عزل اللف بأكمله بنفس المستوى وهو مناسب للمحولات الصغيرة وتطبيقات السعة المنخفضة. ما يسمى بالعزل المتدرج (المعروف أيضًا باسم شبه العزل)، أي أن العزل الرئيسي لملف المحول بالقرب من منطقة النقطة المركزية أقل من العزل الرئيسي على جانب الإدخال. المحولات لفئات الجهد 35 كيلو فولت وما دونها معزولة بالكامل. يستخدم المحول المعزول المتدرج بشكل أساسي في نظام التأريض عالي التيار لشبكة الطاقة 110 كيلو فولت ومستوى الجهد العالي. بالمقارنة مع العزل الكامل، يمكن للعزل المتدرج تقليل حجم العزل الداخلي، بحيث يتم تقليل حجم المحول بالكامل، وخفض التكلفة، وهو أكثر اقتصادا. ومع ذلك، فإنه له أيضًا عيوب معينة، مثل من حيث السلامة، فهو ليس آمنًا مثل العزل الكامل.
هيكل عازل
يمكن تقسيم عزل المحولات من وجهة النظر الداخلية والخارجية إلى عزل خارجي وعزل داخلي.
يشير العزل الداخلي إلى العزل بين المكونات الإلكترونية المختلفة في خزان المحول، بما في ذلك بشكل أساسي عزل اللفات والرصاص وعزل مغير الصنبور. لا تتأثر أجزاء العزل هذه بشكل أساسي بالظروف الخارجية مثل الغلاف الجوي والتلوث والرطوبة والمواد الغريبة وما إلى ذلك. ينقسم العزل الداخلي إلى عزل رئيسي وعزل طولي. يشير العزل الأساسي إلى العزل بين اللفات والأرض، وبين المراحل وبين اللفات من نفس المرحلة ومستويات الجهد المختلفة. هذا هو الجزء الأكثر أهمية في العزل في المحول، والذي يؤثر بشكل مباشر على موثوقية التشغيل وتكلفة المنتج للمحول.
يشير العزل الخارجي إلى غلاف العزل وعزل الهواء خارج خزان زيت المحول، بما في ذلك غلاف العزل نفسه والعزل بين غلاف العزل ومسافة الفجوة الهوائية بين أنبوب العزل والجزء الأرضي. يتأثر استقرار العزل الخارجي بشكل كبير بالبيئة، ولكنه يتمتع بقدرة طبيعية معينة على التعافي.
طرق ومواد العزل
يعتمد عزل المحولات الكهربائية عادة على العزل المغمور بالزيت والعزل الجاف والعزل بالغاز وغيرها من الطرق. يستخدم العزل المغمور بالزيت بشكل أساسي للمحولات المغمورة بالزيت، والتي يمكنها ضمان عمل المحول بشكل طبيعي في ظل ظروف الجهد العالي، ولها أداء جيد في مقاومة الرطوبة والتبريد والصدمات وإطفاء القوس الكهربائي. يستخدم العزل الجاف والعزل الغازي بشكل أساسي في المحولات الجافة، ويتميز العزل الجاف بأنه ليس من السهل أن يتعرض للرطوبة، وليس من السهل إشعاله، وسهل الصيانة، ولكنه غير مناسب لبيئة الجهد العالي. يتمتع العزل الغازي بثابت عازل منخفض وأداء جيد لإطفاء القوس الكهربائي، ولكنه مكلف ويصعب إزالة الغاز في الوقت المناسب.
فيما يتعلق بالمواد العازلة، هناك مواد صلبة ومواد سائلة. المواد الصلبة مثل الورق العازل والورق العازل المموج وورق دينيسون وورق نومكس وما إلى ذلك، تتمتع هذه المواد بثبات حراري جيد ومقاومة للرطوبة. تتطلب المواد السائلة، مثل الزيوت العازلة، اختبارًا وصيانة منتظمة للجودة.
يمكن تقسيم مواد العزل أيضًا وفقًا لدرجة مقاومة الحرارة، والدرجات الشائعة هي A و E و B و F و H خمسة، ولكل درجة حد درجة حرارة تشغيل مسموح بها. الحد الأقصى لدرجة الحرارة المسموح بها لفئة العزل A هو 105 درجة. الحد الأقصى لدرجة الحرارة المسموح بها لفئة العزل E هو 120 درجة. الحد الأقصى لدرجة الحرارة المسموح بها لفئة العزل B هو 130 درجة. الحد الأقصى لدرجة الحرارة المسموح بها لفئة العزل F هو 155 درجة. الحد الأقصى لدرجة الحرارة المسموح بها لفئة العزل H هو 180 درجة.
مشكلة خطأ العزل
شيخوخة العزل
شيخوخة عزل المحولات هي عملية معقدة وتدريجية، تشير إلى مادة العزل داخل المحول، في عملية التشغيل الطويلة الأجل، تتأثر بمجموعة متنوعة من العوامل، تفقد تدريجيًا القوة الميكانيكية الأصلية وقوة العزل الكهربائي. شيخوخة عزل المحولات لها الأسباب التالية بشكل أساسي: العزل غير المناسب للرطوبة، والتآكل الكيميائي، والتشغيل الزائد على المدى الطويل، وفشل وصلة المحول، والشيخوخة الكهربائية، وشيخوخة الضغط وما إلى ذلك. استجابة لشيخوخة عزل المحولات، يجب إجراء اختبار مقاومة العزل، واختبار عامل فقدان العازل، والتنظيف والتجفيف، وفحص تغيير الزيت بانتظام، وصيانة نظام التبريد بانتظام.
العزل الرطب
الرطوبة العازلة لمحول الطاقة من السهل أن تجعل المحول بين الطبقات أو بين المنعطفات دائرة قصر، مما يسبب تلف نظام الطاقة. يتأثر عزل محول الطاقة بالرطوبة بشكل أساسي للأسباب التالية: (1) يتأثر العزل بضعف ختم المحول (2) يتأثر العزل بمشكلة جودة المحول (3) يتأثر العزل بالرطوبة أثناء نقل المحول (4) يتأثر تركيب وصيانة المحول الناجم عن العزل بشيخوخة محول الطاقة. لذلك، في ضوء مشاكل الرطوبة العازلة المحتملة لعزل المحول، يجب إصلاح مواد عزل المحولات بانتظام، مثل العثور على الرطوبة في الوقت المناسب لاستبدالها، أثناء النقل والصيانة لتجنب الرطوبة والزيت الضال، انتبه إلى طريقة التشغيل أثناء الاستخدام، لتجنب رطوبة العزل الناتجة عن التشغيل غير السليم.
