ما هو المحول المغمور بالزيت؟ دليل مفصل للمحولات المغمورة بالزيت

في الشبكة الواسعة والمعقدة لأنظمة الطاقة الكهربائية، يظل أحد المكونات حجر الزاوية لتوزيع الطاقة بكفاءة: محول مغمور بالزيت . يعد هذا الجهاز القوي والموثوق به ضروريًا لزيادة الجهد الكهربائي للنقل لمسافات طويلة وخفضه للاستهلاك المحلي الآمن.

التعريف والوظيفة الأساسية
المحول المغمور بالزيت هو نوع من المحولات الكهربائية حيث يتم غمر القلب والملفات في زيت عازل متخصص. الوظيفة الأساسية لأي محول هي نقل الطاقة الكهربائية بين الدوائر من خلال الحث الكهرومغناطيسي، وتغيير مستوى الجهد مع الحد الأدنى من فقدان الطاقة. يخدم الزيت الموجود في المحول المغمور بالزيت أغراضًا مهمة متعددة: فهو يعمل كوسيط عازل فعال للغاية وكمبرد لتبديد الحرارة المتولدة أثناء التشغيل.

المكونات الرئيسية والبناء
تنبع فعالية المحول المغمور بالزيت من تصميمه المتعمد:

النواة: مصنوعة عادةً من صفائح فولاذية سيليكونية عالية الجودة وموجهة نحو الحبوب لتقليل خسائر التيار الدوامي وتوفير مسار فعال للتدفق المغناطيسي.

اللفات: وهي عبارة عن ملفات موصلة (عادة ما تكون من النحاس أو الألومنيوم) ملفوفة حول القلب. يستقبل الملف الأولي جهد الدخل، بينما يقوم الملف الثانوي بتوصيل جهد الخرج المحول.

الزيت العازل: هذا ليس زيتًا معدنيًا عاديًا. وهو عبارة عن زيت هيدروكربوني عالي التكرير يتمتع بقوة عازلة ممتازة واستقرار كيميائي. وتتمثل أدوارها الرئيسية في منع الانهيار الكهربائي بين الأجزاء النشطة ونقل الحرارة بعيدًا عن القلب والملفات.

الخزان: خزان فولاذي ملحوم قوي يحتوي على الجزء النشط (القلب والملفات) والزيت. تم تصميمه لتحمل الضغوط البيئية وغالبًا ما يتضمن تموجات أو مشعات خارجية لزيادة مساحة السطح للتبريد.

خزان الحفظ: خزان مساعد أصغر، يتم تركيبه غالبًا فوق الخزان الرئيسي، مما يسمح للزيت العازل بالتمدد والانكماش مع تقلبات درجات الحرارة دون التعرض للهواء.

Buchholz Relay: جهاز أمان حيوي مثبت في الأنبوب بين الخزان الرئيسي والحافظ. يكتشف الأعطال الداخلية عن طريق استشعار تراكم الغاز الناتج عن تحلل الزيت، مما يؤدي إلى إطلاق إنذار أو بدء إيقاف التشغيل.

جهاز التنفس: هذا المكون، المملوء بهلام السيليكا، متصل بالحافظة. فهو يسمح للخزان "بالتنفس" أثناء امتصاص الرطوبة من الهواء الوارد، مما يمنع الزيت والعزل من التدهور بسبب الرطوبة.

أنواع المحولات المغمورة بالزيت
يتم تصنيف المحولات المغمورة بالزيت بناءً على طريقة بنائها وتبريدها:

الزيت المغمور بالتبريد الطبيعي (ONAN): يعتمد على الحمل الحراري الطبيعي للزيت للتبريد. يرتفع الزيت الساخن، ويدور عبر المشعات، ثم يبرد، ثم ينخفض مرة أخرى. هذا نوع شائع للتقييمات الصغيرة والمتوسطة.

التبريد بالقوة المغمورة بالزيت (ONAF): يستخدم المراوح لنفخ الهواء فوق المبردات، مما يعزز بشكل كبير قدرة التبريد ويسمح بتصنيف طاقة أعلى ضمن مساحة أصغر.

الزيت المغمور بالماء المبرد (OW): يستخدم دائرة مائية لتبريد الزيت الساخن، عادةً من خلال مبادل حراري. تعتبر هذه الطريقة فعالة للغاية وتستخدم للمحولات الكبيرة جدًا، غالبًا في محطات الطاقة أو المحطات الفرعية.

التطبيقات الأساسية
بفضل كفاءتها العالية وقدرتها على التعامل مع الطاقة، تعد المحولات المغمورة بالزيت الخيار المفضل لمجموعة واسعة من التطبيقات:

شبكات نقل وتوزيع الطاقة الكهربائية: تستخدم في محطات التوليد ومحطات النقل ومحطات التوزيع.

المصانع الصناعية والتصنيعية: تعمل على تشغيل الآلات الكبيرة والمحركات والعمليات الصناعية الثقيلة.

مزارع الطاقة المتجددة: زيادة الجهد الناتج عن توربينات الرياح أو مزارع الطاقة الشمسية لحقنه في الشبكة.

المجمعات التجارية والسكنية الكبيرة: تعمل كمحول الخدمة الرئيسي للمباني الكبيرة.

المزايا والاعتبارات
يرجع الاستخدام الواسع النطاق للمحولات المغمورة بالزيت إلى العديد من المزايا الرئيسية

كفاءة عالية وسعة تحميل عالية: تسمح خصائص التبريد الممتازة للزيت لهذه المحولات بالتعامل مع الأحمال الزائدة العالية والحصول على عمر تشغيلي أطول.

العزل الفعال: يوفر الزيت عزلًا فائقًا مقارنة بالهواء، مما يسمح بتصميم أكثر إحكاما لتصنيف جهد معين.

الحماية: يساعد الزيت في الحفاظ على عزل ورق السليلوز للملفات، مما يبطئ عملية الشيخوخة.

المتانة: يوفر هيكل الخزان القوي الحماية من العناصر البيئية.

وتشمل الاعتبارات المهمة الحاجة إلى أنظمة احتواء لمنع التلوث البيئي في حالة حدوث تسرب والالتزام ببروتوكولات وأنظمة السلامة من الحرائق الصارمة، وخاصة بالنسبة للمنشآت الداخلية.

الصيانة وطول العمر
تعد الصيانة المناسبة أمرًا بالغ الأهمية لعمر الخدمة الذي يستمر لعقود من الزمن للمحول المغمور بالزيت. ويتضمن ذلك إجراء اختبارات منتظمة لقوة العزل الكهربائي للزيت ومحتوى الرطوبة وتحليل الغاز المذاب (DGA). DGA هي أداة تشخيصية قوية يمكنها اكتشاف الأعطال الداخلية الناشئة من خلال تحديد الغازات المتولدة داخل الزيت.

يعد المحول المغمور بالزيت تقنية ناضجة وموثوقة للغاية وفعالة وتشكل العمود الفقري للبنية التحتية الكهربائية الحديثة. تصميمه، الذي يتمحور حول الدور المزدوج للزيت العازل، يجعله حلاً لا غنى عنه للتطبيقات عالية الطاقة حيث يكون الأداء والمتانة والسلامة أمرًا بالغ الأهمية.