يعتبر زيت المحول مكونًا مهمًا داخل محولات الطاقة ، حيث يلعب أدوارًا محورية في العزل وتبديد الحرارة. عندما يتم تسخين هذا الزيت ، تحدث سلسلة من التغييرات الفيزيائية والكيميائية ، والتي تصل إلى آثار بعيدة عن أداء وموثوقية المحول.

التغييرات الجسدية

تغيير اللزوجة

أحد التغييرات الفيزيائية الفورية في زيت المحولات عند التسخين هو انخفاض في اللزوجة. اللزوجة هي مقياس لمقاومة السائل للتدفق. في درجات حرارة التشغيل العادية ، يحتوي زيت المحولات على لزوجة معينة تسمح له بالدورة بسلاسة داخل المحول ، مما يسهل نقل الحرارة الفعال. مع ارتفاع درجة الحرارة ، تزداد الطاقة الحركية لجزيئات الزيت. تؤدي هذه الطاقة المتزايدة إلى تحرك الجزيئات بحرية أكبر ، مما يقلل من القوى الجزيئية التي تجمعها معًا. وبالتالي ، يصبح الزيت أقل لزجة ويتدفق بسهولة أكبر. على سبيل المثال ، في محول الطاقة الكبير الذي يعمل تحت الحمل الثقيل ، حيث يمكن أن ترتفع درجة الحرارة الداخلية ، تمكن لزوجة زيت المحول المنخفضة من الوصول إلى جميع النقاط الساخنة داخل المحول بسرعة ، مما يعزز عملية التبريد. ومع ذلك ، إذا انخفضت درجة الحرارة بشكل كبير بعد التدفئة ، فإن لزوجة الزيت ستزداد مرة أخرى ، مما قد يعوق تدفقه إذا أصبحت اللزوجة مرتفعة للغاية.

التوسع في الحجم

يؤدي التدفئة أيضًا إلى توسيع زيت المحولات. على غرار معظم المواد ، يتوسع زيت المحولات مع ارتفاع درجة حرارته. وذلك لأن الطاقة الحركية المتزايدة للجزيئات تسبب لهم الانتقال إلى أبعد من ذلك ، مما يؤدي إلى زيادة في الحجم. معامل التوسع الحراري لزيت المحول صغير نسبيًا ولكنه لا يزال مهمًا بما يكفي ليتم النظر فيه في تصميم المحولات. في المحولات المختومة ، يمكن أن يسبب هذا التوسع في الحجم زيادة في الضغط الداخلي. إذا تجاوز الضغط حدود تصميم حاوية المحول ، فقد يؤدي ذلك إلى مشكلات مثل تسرب النفط أو تلف الأختام. للتخفيف من هذه المشكلة ، غالبًا ما يتم تجهيز المحولات بأجهزة مثل المحافظين. المحافظ هو خزان صغير متصل بخزان المحول الرئيسي. يوفر مساحة للزيت للتوسع والتعاقد مع تغير درجة الحرارة ، مع الحفاظ على ضغط مستقر نسبيًا داخل المحول.

التغييرات الكيميائية

تسريع الأكسدة

عندما يتم تسخين زيت المحولات ، خاصة في وجود الأكسجين ، يتسارع معدل الأكسدة. الأكسدة هي تفاعل كيميائي حيث تتفاعل الهيدروكربونات في الزيت مع الأكسجين. يمكن أن يؤدي هذا التفاعل إلى تكوين منتجات الأكسدة المختلفة ، بما في ذلك الأحماض العضوية والبيروكسيدات والحمأة. يمكن للأحماض العضوية أن تخفض درجة الحموضة في الزيت ، مما يجعله أكثر حمضية. يمكن أن تآكل هذه الحموضة المكونات المعدنية داخل المحول ، مثل اللفات والخزان. البيروكسيدات هي مركبات غير مستقرة يمكن أن تتفاعل مع الزيت ، مما يسبب المزيد من التحلل. يعد تكوين الحمأة مزعجًا بشكل خاص لأنه يمكن أن يسد قنوات التبريد والمرشحات داخل المحول. تقلل القنوات المسدودة من قدرة الزيت على الدوران ، الأمر الذي يضعف بدوره كفاءة التبريد. لإبطاء الأكسدة ، غالبًا ما تتم إضافة مضادات الأكسدة إلى زيت المحولات أثناء عملية التصنيع. تعمل مضادات الأكسدة هذه من خلال التفاعل مع الجذور الحرة المتولدة أثناء الأكسدة ، وبالتالي منع تفاعل السلسلة الذي يؤدي إلى تدهور واسع النطاق للزيت.

التحلل

في درجات حرارة عالية ، يمكن أن يتحلل زيت المحولات. تنقسم جزيئات الهيدروكربون المعقدة في الزيت إلى مركبات أبسط ، مثل الغازات (على سبيل المثال ، الميثان ، الإيثان ، والهيدروجين) والمركبات العضوية المتطايرة. هذا التحلل هو رد فعل ماص للحرارة ، مما يعني أنه يمتص الحرارة. يمكن تسريع عملية التحلل من خلال عوامل مثل وجود محفزات معدنية (من مكونات المحول) ، والإجهاد الكهربائي عالي الجهد ، والتعرض لفترات طويلة لدرجات حرارة عالية. يمكن أن يكون تكوين الغازات داخل النفط مشكلة خطيرة. يمكن أن تعطل فقاعات الغاز خصائص العزل الكهربائي للزيت. في تطبيقات الجهد العالي ، يمكن أن تعمل هذه الفقاعات كمواقع للانهيار الكهربائي ، مما يؤدي إلى الانحناء والتلف المحتمل للمحول. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يساهم إطلاق المركبات المتطايرة في تكوين خلائط قابلة للاشتعال في محور المحول ، مما يزيد من خطر الحريق.

التأثير على أداء المحول

تدهور العزل

التغيرات الفيزيائية والكيميائية في زيت المحولات بسبب التدفئة لها تأثير مباشر على خصائص العزل. يعني انخفاض قوة العزل الكهربائي ، الناجم عن منتجات الأكسدة وفقاعات الغاز من التحلل ، أن الزيت أقل فعالية في عزل المكونات الكهربائية داخل المحول. نتيجة لذلك ، يزداد خطر الانحناء الكهربائي والدوائر القصيرة. في الحالات القصوى ، يمكن أن يحدث انهيار كامل للعزل ، مما يؤدي إلى خطأ كهربائي كبير. لا يؤدي هذا إلى فشل المحول فحسب ، بل يمكن أن يعطل مصدر الطاقة أيضًا إلى مساحة كبيرة ، مما يؤدي إلى خسائر اقتصادية كبيرة.

عدم كفاءة التبريد

التدفئة - التغيرات المستحثة في الزيت يمكن أن تؤدي أيضا إلى عدم كفاءة التبريد. إن تشكيل الحمأة والانسداد لقنوات التبريد ، نتيجة للأكسدة والتحلل ، يعوق تدفق الزيت. مع انخفاض التدفق ، لا يمكن للزيت نقل الحرارة بفعالية بعيدًا عن النقاط الساخنة في المحول. هذا يتسبب في ارتفاع درجة الحرارة داخل المحول ، مما يخلق دورة مفرغة. ارتفاع درجات الحرارة تسريع تدهور الزيت ، مما يقلل من قدرات التبريد. إذا لم تتم معالجة عدم كفاءة التبريد ، فقد يكون المحول ارتفاع درجة الحرارة ، مما قد يتسبب في أضرار دائمة لللفاء والمكونات الحرجة الأخرى.

في الختام ، يؤدي زيت محول التدفئة إلى سلسلة من التغييرات الفيزيائية والكيميائية التي يمكن أن تؤدي إلى تعزيز أداء وموثوقية المحولات. يعد فهم هذه التغييرات أمرًا بالغ الأهمية للتشغيل والصيانة وتصميم المحولات المناسبة لضمان توصيل الطاقة الكهربائية الآمنة والفعالة.