هل تعرف المكونات الرئيسية للمحول المغمور بالزيت؟

المحول المغمور بالزيت، كأحد المحولات المستخدمة بشكل شائع معدات المحولات في نظام الطاقة، يُضاف مُكوّن خاص إضافي يتعلق بالعزل وزيت التبريد إلى قلب المحولات العادية. يمكن تصنيف المكونات الرئيسية إلى ثلاث فئات: قلب المحولات الكهرومغناطيسية، وخزان الزيت ونظام التبريد، ومكونات العزل والحماية. التفاصيل كما يلي:
1. مكونات النواة الكهرومغناطيسية (نواة تحويل الطاقة)
النواة الحديدية
الوظيفة: يُشكّل الدائرة المغناطيسية، وهو وسيط للحث الكهرومغناطيسي. يُحقق نقل الطاقة بين الملفين الابتدائي والثانوي بفضل موصليته المغناطيسية العالية، ويُقلّل، بتصميمه الخاص، من فقدان الهستيريسيس والتيار الدوامي.
المواد: مصنوعة من صفائح الفولاذ السيليكونية الموجهة للتكديس (بسمك يتراوح عادة من 0.23 إلى 0.3 مم)، مع طلاء عازل مطبق بين الصفائح لمنع توليد التيار الدوامي؛ بالنسبة للمحولات الكبيرة، قد يعتمد قلب الحديد أيضًا على بنية مفصلية متعددة المستويات لتحسين الدائرة المغناطيسية بشكل أكبر.
الهيكل: عادة ما يكون في هيكل من نوع القلب (مع اللفات المحيطة بعمود القلب الحديدي)، أو في هيكل من نوع القشرة (مع القلب الحديدي المحيط باللفات) في بعض السيناريوهات الخاصة.
اللفائف
الوظيفة: يوفر الملف الأساسي الطاقة الكهربائية لتوليد مجال مغناطيسي متناوب، ويقوم الملف الثانوي، في المجال المغناطيسي، بتحريض مجال كهربائي لتوليد الطاقة الكهربائية، وتحقيق تحويل الجهد والتيار.
المواد: تتكون بشكل أساسي من أسلاك نحاسية عالية التوصيل (بالنسبة لبعض المحولات ذات الجهد المنخفض والقدرة الصغيرة، يتم استخدام أسلاك الألمنيوم)، مع تغطية سطح السلك بمواد عازلة مثل الورق العازل أو خيوط القطن أو طلاء الإيبوكسي لضمان العزل بين اللفات وبين اللفات والنواة الحديدية.
الهيكل: تُقسّم اللفات حسب مستويات الجهد إلى لفات عالية الجهد ولفات منخفضة الجهد. عادةً ما تكون لفات الجهد العالي أكثر عددًا وأسلاكًا أرق، بينما تكون لفات الجهد المنخفض أقل عددًا وأسلاكًا أكثر سمكًا. تتضمن طريقة اللف نوعين: اللف الطبقي (مع عزل واضح بين الطبقات، مناسب للجهد المنخفض) واللف المتكتل (تبديد جيد للحرارة، مناسب للجهد العالي).
2. خزان الزيت ونظام التبريد (العزل ولب تبديد الحرارة)
خزان الزيت
الوظيفة: كقشرة المحول، يحتوي على زيت عازل في الداخل ويدعم القلب الحديدي واللفات، ويعزل البيئة الخارجية (يمنع الغبار والرطوبة).
الهيكل: يتم تصنيع خزانات الزيت للمحولات الكبيرة عن طريق لحام صفائح فولاذية، ويمكن تصميمها على شكل جرس (مع إمكانية رفع الغطاء العلوي لسهولة الصيانة) أو على شكل برميل؛ وغالبًا ما يتم لحام سطح خزان الزيت بأنابيب تبديد الحرارة أو صفائح تبديد الحرارة لتعزيز تأثير تبديد الحرارة.
زيت عازل
الوظيفة: وظيفتان - العزل (فصل اللفات والنواة الحديدية وخزان الزيت، وما إلى ذلك، لزيادة قوة العزل) والتبريد (من خلال الحمل الحراري الذي ينقل الحرارة الناتجة عن اللفات والنواة الحديدية إلى جدار خزان الزيت أو المبادل الحراري).
المتطلبات: يجب أن يتمتع بقوة عزل عالية، ولزوجة منخفضة (تسهيل الحمل الحراري)، ونقطة تجمد منخفضة (مُكيف مع البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة)، واستقرار كيميائي جيد (غير عرضة للأكسدة والتدهور).
جهاز التبريد
الوظيفة: يُحسّن تبديد الحرارة. يُقسّم حسب السعة ومتطلبات التبريد إلى:
التبريد الطبيعي (ONAN): فقط من خلال الحمل الحراري الطبيعي لجدار خزان الزيت ولوحات تبديد الحرارة للتبريد، وهو مناسب للمحولات ذات السعة الصغيرة؛
تبريد الدورة الزيتية القسرية (OFAF/OFWF): من خلال مضخة الزيت لجعل الزيت العازل يتدفق عبر المبادل الحراري، أو بالاشتراك مع المراوح لتسريع تدفق الهواء (تبريد الهواء) أو تبريد الماء (تبريد الماء)، وهو مناسب للمحولات ذات السعة الكبيرة.
3. مكونات العزل والحماية (ضمان التشغيل الآمن)
بطانات العزل
الوظيفة: كشف اللفات ذات الجهد العالي والمنخفض داخل المحول إلى الجزء الخارجي من خزان الزيت، وتحقيق العزل بين اللفات وخزان الزيت (التأريض).
البنية: تتكون من البطانات الخزفية (أو المطاط السيليكوني) والقضبان الموصلة الداخلية، المصنفة حسب مستويات الجهد إلى بطانات منخفضة الجهد (سيراميك أو باكليت) وبطانات عالية الجهد (معظمها سيراميك، مملوءة بالزيت أو أنابيب ورقية عازلة).
مفتاح الصنبور
الوظيفة: ضبط جهد خرج المحول عن طريق تغيير دورات اللف عالي الجهد، وتعويض تقلبات الجهد في شبكة الطاقة (مثل نطاق تنظيم الجهد ±5% أو ±2.5%).
النوع: مقسم إلى مفتاح صنبور بدون انحراف (يعمل بدون انقطاع للتيار الكهربائي، ومناسب للقدرة الصغيرة والمتوسطة) ومفتاح صنبور عند التحميل (يعمل مع تشغيل الطاقة، ومناسب لسيناريوهات متطلبات استقرار الجهد العالي والسعة الكبيرة).
أجهزة الحماية: خزان الزيت (وسادة الزيت): مُثبَّت فوق خزان الزيت، ويُعوِّض عن تمدد/انكماش حجم الزيت العازل الناتج عن تغيّرات درجة الحرارة، ويُقلِّل من التلامس بين الزيت والهواء (مما يُؤخِّر الأكسدة). كما يُثبَّت بداخله مقياس مستوى الزيت.
الممتص (التنفس): متصل بخزان الزيت، ويقوم بامتصاص الرطوبة من الهواء الداخل إلى وسادة الزيت من خلال هلام السيليكا لمنع الزيت العازل من الرطوبة.
فتحة الأمان (الأنبوب المقاوم للانفجار): عندما يحدث ماس كهربائي أو أعطال أخرى داخل المحول مما يتسبب في زيادة مفاجئة في الضغط، يمكن إطلاق الزيت والغاز من خلال الأنبوب المقاوم للانفجار لمنع خزان الزيت من الانفجار (تستخدم المحولات الكبيرة الحديثة في الغالب صمامات تخفيف الضغط بدلاً من ذلك).
مرحل الغاز (مرحل الغاز): يتم تركيبه على الأنبوب الواصل بين خزان الزيت وخزان الزيت، ويصدر إشارة إنذار عندما يحدث عطل بسيط داخليًا (توليد الغاز) ويقطع مصدر الطاقة تلقائيًا عندما يحدث عطل خطير (تأثير تدفق الزيت)، وهو المكون الوقائي الأساسي للمحولات المغمورة بالزيت.