مقدمة في أجهزة امتصاص رطوبة المحولات

• الوظائف الأساسية: يعزل ويزيل الرطوبة والشوائب من الهواء الداخل إلى حافظ زيت المحولات للحفاظ على القوة العازلة العالية للزيت العازل وإبطاء عملية تقادم المادة العازلة الصلبة.

• مبدأ العمل:: يستفيد من تأثير "التنفس" الناتج عن التمدد والانكماش الحراري للزيت العازل داخل المحول نتيجة للتغيرات في ظروف التشغيل ودرجة الحرارة المحيطة. ممتص الرطوبة في المحول "استنشاق" عند استنشاق الغاز الوارد للتجفيف والترشيح الفعال.

• المكونات الرئيسية:: يتكون بشكل أساسي من مادة مجففة (عادةً هلام السيليكا المتغير اللون) ومانع تسرب الزيت لتصفية الشوائب.

• التطور التكنولوجي:: من جهاز الترطيب التقليدي الذي يعتمد على الفحص اليدوي والاستبدال المنتظم للمجففات إلى جهاز ترطيب ذكي لا يحتاج إلى صيانة مع مراقبة على الخط، وتسخين وتجديد تلقائي ووظائف الاتصال عن بُعد.

• القيمة المطبقةوباعتباره ملحق حماية أساسي لضمان التشغيل الآمن والموثوق للمحول على المدى الطويل، فإن حالة أدائه تؤثر بشكل مباشر على مستوى العزل وعمر الخدمة الكلي للمحول.

أولاً - الآلية الفيزيائية ومخاطر تنفس المحولات

محولات الطاقة المغمورة بالزيت المزودة بخزانات حافظة للزيت ليست معزولة تمامًا عن الغلاف الجوي. الزيت العازل كسائل يتغير حجمه بشكل كبير مع درجة الحرارة:

• عملية التمدد (الزفير):: عندما يرتفع حمل المحول أو ترتفع درجة الحرارة المحيطة، تزداد درجة حرارة الزيت ويتمدد الحجم، مما يؤدي إلى ارتفاع مستوى الزيت في حافظ الزيت، ويتم ضغط الغاز الموجود فوق الخزانة وتفريغه من خلال جهاز الرطوبة.

• عملية الانكماش (الاستنشاق):: عندما ينخفض الحمل أو تنخفض درجة الحرارة المحيطة، تنخفض درجة حرارة الزيت، ويتقلص الحجم، وينخفض مستوى الزيت في حافظ الزيت، ويتكون ضغط سلبي في الداخل، بحيث يتم امتصاص الهواء الخارجي من خلال جهاز الرطوبة لموازنة فرق الضغط الداخلي والخارجي.

وتعرف عملية تبادل الغازات الدورية هذه باسم "تنفس" المحول. وبدون حماية فعالة، ستدخل الرطوبة والجسيمات العالقة الموجودة في الهواء المستنشق مباشرة إلى حافظ الزيت وتتغلغل في نهاية المطاف في الزيت العازل لجسم المحول. إن وجود الرطوبة سيقلل بشكل كبير من جهد انهيار الزيت العازل وهو المحفز الرئيسي لتسريع التقادم المائي للورق العازل السليلوزي العازل؛ في حين أن الشوائب الجسيمية الصلبة قد تشكل مسارات موصلة في ظل المجالات الكهربائية القوية، مما يؤدي إلى تفريغ داخلي. لذلك، من الضروري تجفيف الهواء المستنشق وتنقيته.

ثانياً: أجهزة امتصاص رطوبة السيليكون التقليدية

تعتبر أجهزة الرطوبة التقليدية هي أجهزة الحماية الأساسية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع وهي بسيطة نسبيًا من حيث البناء والمبدأ.

1 - المكونات الهيكلية.

• الأغلفة:: عادةً ما يتم استخدام الزجاج الشفاف أو مواد البولي كربونات عالية القوة لتسهيل المراقبة الخارجية لحالة السيليكون بالداخل.

• مادة مجففة:: مملوءة داخلياً بمواد فعالة للغاية لامتصاص الرطوبة -سيليكون متغير اللون.

  • خالي من الكوبالت وصديق للبيئة (السائد):: اللون البرتقالي عند الجفاف، ويتحول تدريجياً إلى الأخضر الداكن عند التشبع بالرطوبة.

  • يحتوي على الكوبالت (تم التخلص التدريجي منه):: أزرق عندما يجف، يتحول إلى اللون الوردي عندما يتشبع بالرطوبة.

• موانع تسرب الزيت:: يتم توفير كوب زيت في الجزء السفلي من الوحدة، والذي يتم ملؤه بكمية مناسبة من الزيت العازل لتشكيل مانع تسرب الزيت.

2 - سير العمل.
أثناء "الشفط"، يمر الهواء الخارجي أولاً عبر مانع تسرب الزيت في الأسفل. ويمكن أن يقوم مانع تسرب الزيت بتصفية معظم الغبار والشوائب الصلبة في الهواء بشكل فعال. بعد ذلك، يدخل الهواء إلى الغلاف لأعلى ويمر من خلال طبقة هلام السيليكا المجفف، حيث يتم امتصاص جزيئات الماء في الهواء فيزيائيًا بواسطة البنية المسامية لهلام السيليكا، وبالتالي تحقيق الجفاف. وأخيرًا، يدخل الهواء النظيف والجاف إلى حافظ زيت المحولات.

جهاز ذكي لامتصاص الرطوبة لا يحتاج إلى صيانة

وتعتمد أجهزة امتصاص الرطوبة التقليدية على عمليات الفحص والصيانة الدورية اليدوية، مع خطر الصيانة في غير وقتها مما يؤدي إلى فشل الحماية. تحقق أجهزة امتصاص الرطوبة الذكية التي لا تحتاج إلى صيانة التشغيل الآلي من خلال دمج أجهزة الاستشعار وأجهزة التحكم وأنظمة التجديد.

1 - مبادئ التشغيل.
يوجد في قلب الجهاز دورة "المراقبة عبر الإنترنت والتجديد التلقائي".

• المراقبة عبر الإنترنت:: مستشعر رطوبة مدمج عالي الدقة لقياس الرطوبة النسبية للهواء الذي تم تجفيفه ومعالجته تمهيدًا لدخوله إلى جهاز حفظ الزيت في الوقت الحقيقي.

• التحكم الذكي: عندما ترصد وحدة التحكم أن رطوبة هواء المخرج تتجاوز عتبة الأمان المحددة مسبقًا (مما يشير إلى انخفاض قدرة هلام السيليكا على امتصاص الرطوبة)، تبدأ عملية التجديد تلقائيًا.

• التجديد التلقائي:: تنشط وحدة التحكم نظام تسخين كهربائي داخلي (مثل سخان PTC) لتسخين هلام السيليكا المشبع بالرطوبة. وتحت تأثير درجة الحرارة المرتفعة، تتبخر الرطوبة الممتصة في هلام السيليكا وتطرد إلى الغلاف الجوي. وبمجرد اكتمال التجديد، يستعيد هلام السيليكا جفافه وقدرته على امتصاص الرطوبة.

• التجاوز والعزل:: أثناء التجديد، يضمن نظام الصمام الداخلي تنفيس بخار الماء الناتج عن التسخين إلى العالم الخارجي وعدم دخوله إلى المحول. وفي الوقت نفسه، يظل المحول قادراً على التنفس بشكل طبيعي من خلال غرفة تجفيف احتياطية أو قناة جانبية.

• الاتصالات عن بُعد: عادةً ما يتم تكوين الجهاز بواجهة RS-485 أو واجهة إيثرنت، والتي يمكنها تحميل حالة التشغيل وبيانات الرطوبة ومعلومات الإنذار إلى نظام أتمتة المحطات الفرعية، وتحقيق المراقبة عن بُعد في ظل التشغيل غير المراقب.

رابعاً - مقارنة الأداء الفني

الأسئلة الشائعة (FAQ)

1- كيف يمكنني معرفة متى يجب استبدال السيليكون في جهاز ترطيب الهواء التقليدي؟
في العادة، عندما يتغير لون أكثر من ثلثي حجم هلام السيليكا في جهاز امتصاص الرطوبة من اللون الجاف (البرتقالي) إلى اللون المشبع (الأخضر الداكن)، فهذا يشير إلى انخفاض كبير في قدرته على امتصاص الرطوبة، ويجب الترتيب على الفور لاستبدال هلام السيليكا أو تجفيفه دون اتصال بالإنترنت لتجديده.

2 - ما هو الغرض من كوب الزيت الموجود في الجزء السفلي من فتحة التنفس للتجفيف؟ ما هي متطلبات مستوى الزيت؟
يحتوي كوب الزيت على وظيفتين رئيسيتين: الأولى هي إجراء ترشيح أولي للهواء المستنشق لإزالة الغبار والشوائب الجسيمية الأخرى؛ والأخرى هي تشكيل مانع تسرب الزيت لمنع التلامس المباشر والمستمر بين هلام السيليكا والجو الخارجي وإبطاء سرعة رطوبته الطبيعية. يجب الحفاظ على مستوى الزيت بين خطوط المقياس المحددة على كوب الزيت، فالمنخفض جدًا سيفقد تأثير الترشيح والعزل، والمرتفع جدًا قد يمتص الزيت إلى داخل حجرة المجفف عند استنشاق كمية كبيرة من الهواء.

3- لماذا يتم التخلص التدريجي من السيليكون الأزرق؟
يستخدم هلام السيليكا الأزرق التقليدي كلوريد الكوبالت كمطور للألوان. وقد ثبت أن كلوريد الكوبالت ضار بالبيئة وصحة الإنسان. ولذلك، ولأسباب تتعلق بالبيئة والصحة والسلامة المهنية، حدث تحول كامل إلى استخدام السيليكون البرتقالي الخالي من الكوبالت.

4 - هل جميع المحولات المغمورة بالزيت مزودة بأجهزة امتصاص الرطوبة؟
لا. المحولات المزودة بخزانات تخزين الزيت فقط هي التي تحتاج إلى أن تكون مزودة بأجهزة امتصاص الرطوبة. في حين أن الهيكل المغلق بالكامل للمحول (مثل استخدام خزان الزيت المموج أو المثانة النيتروجينية المدمجة) عزلته الداخلية والجوية، من خلال التشوه المرن للخزان لتعويض التغير في حجم الزيت، لذلك ليست هناك حاجة لامتصاص الرطوبة.