المحولات ضرورية لنقل وتوزيع الطاقة الكهربائية بكفاءة في شبكات الكهرباء. زيت المحولات، وهو مكون أساسي في هذه الأجهزة، يؤدي وظائف حيوية متعددة مثل العزل والتبريد وإخماد القوس الكهربائي. عند التحويل،عندما يتم تسخين زيت المحول، تحدث سلسلة من التغيرات الفيزيائية والكيميائية، والتي يمكن أن تؤثر بشكل كبير على أداء وعمر المحول.

التغيرات الجسدية

1.تخفيض اللزوجة

تنخفض لزوجة زيت المحولات عند تسخينه. واللزوجة هي مقياس لمقاومة السائل للتدفق. في درجات حرارة التشغيل العادية، يكون زيت المحولات منخفض اللزوجة نسبيًا، مما يسمح له بالدوران بحرية داخل المحول لنقل الحرارة بفعالية. عند تسخينه، تكتسب جزيئات الزيت طاقة حركية أكبر، مما يقلل من قوى الترابط بين الجزيئات. هذا الانخفاض في اللزوجة يُمكّن الزيت من التدفق بسهولة أكبر، مما يُعزز قدرته على التبريد. على سبيل المثال، في محول طاقة كبير يعمل تحت حمل ثقيل، يمكن أن ترتفع درجة حرارة الزيت. يضمن انخفاض اللزوجة وصول الزيت إلى جميع أجزاء المحول بسرعة، ناقلًا الحرارة بعيدًا عن النقاط الساخنة مثل اللفات.

2.توسيع الحجم

يؤدي التسخين إلى تمدد زيت المحولات في الحجم، ويعود ذلك إلى زيادة المسافة بين جزيئاته نتيجة اكتسابها المزيد من الطاقة. معامل التمدد الحراري لزيت المحولات صغير نسبيًا، ولكنه لا يزال مهمًا بما يكفي لأخذه في الاعتبار عند تصميم المحولات. في المحولات المغلقة، قد يؤدي هذا التمدد إلى زيادة الضغط الداخلي. إذا ارتفع الضغط بشكل مفرط، فقد يتسبب ذلك في مشاكل مثل تسرب الزيت أو تلف غلاف المحول. ولمعالجة ذلك، غالبًا ما تُزود المحولات بأجهزة مثل أجهزة الحفظ، التي تستوعب التغيرات في حجم الزيت أثناء تسخينه وتبريده.

التغيرات الكيميائية

1.أكسدة

عند تسخين زيت المحولات، وخاصةً بوجود الأكسجين، قد تحدث عملية أكسدة. يتفاعل الأكسجين الموجود في الهواء مع الهيدروكربونات الموجودة في الزيت، مما يؤدي إلى تكوين نواتج أكسدة متنوعة. تشمل هذه النواتج الأحماض العضوية، والبيروكسيدات، والرواسب. لا تؤثر الأكسدة سلبًا على جودة الزيت فحسب، بل تقلل أيضًا من قوته العازلة. مع مرور الوقت، قد يؤدي تراكم نواتج الأكسدة إلى انسداد قنوات التبريد في المحول، مما يعيق تدفق الزيت ويقلل من كفاءته. لتخفيف الأكسدة، غالبًا ما تُضاف مضادات الأكسدة إلى زيت المحولات أثناء عملية التصنيع. يمكن لهذه المواد أن تبطئ تفاعل الأكسدة من خلال تفاعلها مع الجذور الحرة الناتجة أثناء عملية الأكسدة.

2.التحلل

عند درجات الحرارة العالية، قد يتحلل زيت المحولات. تتحلل الهيدروكربونات طويلة السلسلة في الزيت إلى جزيئات أصغر، مثل الغازات (مثل الميثان والإيثان والهيدروجين) والمركبات المتطايرة. هذا التحلل تفاعل كيميائي معقد يمكن تسريعه بعوامل مثل وجود محفزات معدنية (من مكونات المحول)، والإجهاد الكهربائي عالي الجهد، ومدة التسخين. يمكن أن يؤدي تكوين الغازات إلى تكوين فقاعات غازية داخل الزيت، والتي يمكن أن تُعطل خصائص العزل الكهربائي للزيت، مما يزيد من خطر الأعطال الكهربائية. في الحالات القصوى، يمكن أن يؤدي تحلل زيت المحولات إلى فقدان كبير لقدراته على العزل والتبريد، مما قد يتسبب في تعطل المحول.

التأثير على أداء المحول

1.تدهور العزل

يمكن أن تؤدي التغيرات الفيزيائية والكيميائية في زيت المحولات نتيجةً للتسخين إلى تدهور العزل. انخفاض القوة العازلة، الناتج عن الأكسدة ووجود فقاعات غازية ناتجة عن التحلل، يعني أن الزيت أقل قدرة على تحمل فروق الجهد العالي. هذا يزيد من خطر القوس الكهربائي وقصر الدوائر داخل المحول. في حال تلف العزل تمامًا، قد يؤدي ذلك إلى عطل كهربائي كبير، مما يؤدي إلى انقطاع التيار الكهربائي وإصلاحات مكلفة.

2.عدم كفاءة التبريد

يمكن أن يؤدي تكوّن الرواسب الناتجة عن الأكسدة وانسداد قنوات التبريد إلى تقليل فعالية الزيت كمُبرّد. ومع انخفاض كفاءة التبريد، ترتفع درجة الحرارة داخل المُحوّل أكثر. وهذا يُشكّل حلقة مفرغة، إذ تُسرّع درجات الحرارة المرتفعة التغيرات الفيزيائية والكيميائية في الزيت. وفي النهاية، قد ترتفع درجة حرارة المُحوّل، مُسببةً تلف ملفاته ومكوناته الأخرى.

في الختام، يُحدث تسخين زيت المحولات سلسلة من التغيرات الفيزيائية والكيميائية التي قد تُؤثر سلبًا على أداء المحولات وموثوقيتها. يُعد فهم هذه التغيرات أمرًا بالغ الأهمية لتشغيل المحولات وصيانتها وتصميمها بشكل صحيح، بما يضمن توصيل الطاقة الكهربائية بأمان وكفاءة.