تپ چنجرهای تحت بار با دمای کار بالا
عملکرد تپ چنجرهای تحت بار که دمای کار بالا دارند (High-temperature on-load tap-changer) در ترانسفورماتورهای با روغن استر بسیار بهتر می شود.
افزودن بر دما با استفاده از روغن استر
استفاده از روغن استر به جای روغن معدنی، موضوع جدیدی نیست. به علت خواص تجزیه‌پذیری آنها، چه در نوع سنتزی و چه در نوع طبیعی، استرها یک انتخاب مناسب برای ترانسفورماتورهای مورد استفاده در مناطق در معرض سیلاب، مناطق حفاظت شده، نواحی نزدیک دریا، مزارع بادی داخل دریا و برخی کاربردهای مرتبط در این زمینه هستند. لزوم استفاده از روغن‌های استر در این ترانس‌ها، در برخی کاربری‌ها تاکید شده است. در سال 2015 به علت عملکرد نادرست یک ترانسفورماتور، روغن معدنی وارد رودخانه هادسون در نیویورک شد که منجر به هزینه‌های پاکسازی بسیار بالایی گردید. تعداد رو به افزایشی از بهره‌برداران، علاقمند هستند که از چنین خساراتی جلوگیری نموده تا سرمایه خود را صرف هزینه‌های غیرقابل پیش‌بینی مانند این نکنند. از این رو به‌دنبال خرید ترانسفورماتورهایی هستند که با روغن استر کار می‌کند.
از دیگر مزایای استر، این است که استفاده از ترانسفورماتور را ایمن‌تر می‌سازد. علت آن نیز قابلیت اشتعال پایین استر است که آنها را در کلاس‌بندی k (نقطه احتراق بالای 300 درجه سانتیگراد) قرار می‌دهد. این بدین معنی است که بار آتش این عایق، بسیار کمتر از عایق‌های دیگر بوده و چنانچه آتش سوزی شکل بگیرد، می توان آن را به راحتی خاموش کرد. در مقابل، خاموش کردن آتش‌سوزی‌های ناشی از روغن‌های معدنی بسیار مشکل است. به همین دلیل روغن‌های استر، الزامات ایمنی در نصب تجهیزات فشار قوی در مناطق پرجمعیت شهری، جلوگیری از گسترش آتش‌سوزی، دود و بخارات سمی و خسارات ناشی از انفجار در اثر عملکرد نامناسب ترانسفورماتور را به راحتی از سر می‌گذرانند.
از آنجا که امروز یک گرایش کاملاً مشخص و افزاینده‌ای به سمت استفاده از ترانسفورماتورهای استر وجود دارد، چرا نباید از مزیت‌های دیگر این مایع عایقی بهره جست؟ روغن‌های استر نقطه اشتعال بالاتری نسبت به روغن‌های معدنی دارند که اجازه عملکرد در دمای کار تا 150 درجه سانتیگراد را می‌دهد. (در مقایسه با 115 درجه برای روغن‌های معدنی). اگر تپ چنجر تحت بار و موتور درایو بتوانند بهره‌برداری در این دما را تحمل کنند، این بدان معنی خواهد بود که ترانسفورماتور قادر خواهد بود توان بیشتری را بدون نیاز به افزایش اندازه انتقال دهد.
یک فرصت جدید؛ تپ چنجرهای تحت بار با دمای کار بالا
شرکت MR با توجه به این واقعیت فوق، محصولات مختلفی را توسعه و ارائه کرده است:
- VACUTAP VR: تپ چنجر تحت بار با دمای کار بالا
- DEETAP DU: تپ چنجر غیر تحت بار با دمای کار بالا
- TAPMOTION ED: موتور درایوی که اجازه می‌دهد ترانسفورماتورهای استر هفته‌ها و ماه‌ها در یک وضعیت اضافه بارِ تحت کنترل، کار کنند. این فرصتی جدید برای بهره‌برداران ترانسفورماتور در شهرهای بزرگ و به‌ویژه در کاربردهای سیار است که از فواید آن بهره‌مند شوند.
یک راهکار برای کلانشهرها
در شهرهای بزرگ، به دلیل افزایش تقاضا برای انرژی، اپراتورها به طور مکرر با نیاز به حفظ زیرساخت‌های بیشتر در یک فضای کوچک مواجه هستند. در اینجا، ترانسفورماتورهای با دمای بالا، یک راهکار مناسب هستند. آنها قادرند با کاهش سایز و ابعاد، کارایی مشابهی داشته و یا اینکه بدون تغییر سایز و ابعاد، راندمان بیشتری ایجاد کنند. وقتی ترانسفورماتورها جایگزین می‌شوند، فونداسیون موجود می‌تواند بدون نیاز به توسعه مورد استفاده قرار گیرد. در بسیاری از موارد هزینه‌های ساختمانی صرفه‌جویی شده، به تنهایی می‌تواند هزینه‌های ناشی از روغن استر را جبران نماید. این در شرایطی است که روغن استر تقریباً قیمتی معادل 2 برابر قیمت روغن معدنی را دارد.
ترانسفورماتورهایی که با استر کار می کنند نه تنها می توانند توان بیشتری تحویل دهند بلکه ایمن‌تر نیز هستند.
بهره‌برداران ترانسفورماتورهای موبایل، می‌توانند با وجود کارایی یکسان، فواید بیشتری از کوچک شدن ساختار ترانسفورماتور کسب کنند: یک چنین ترانسفورماتوری می‌تواند خیلی سریع‌تر به مقصد حمل شود، علی‌الخصوص در موارد اضطراری. به دلیل اینکه موانع پیش رو از قبیل پل‌ها و … کمتر خواهد بود. همچنین وزن کمتر آنها، حمل را آسانتر خواهد کرد. چیزی که این ترانسفورماتورهای متحرک را در مواقع اضطراری بسیار انعطاف پذیر می کند، قابلیت تحمل اضافه بار 150 درجه سانتیگراد است که می توانند برای مدت طولانی آن را حفظ کنند.
علاوه بر این در بسیاری از کشورها (مانند آمریکا) حمل ترانسفورماتور پر شده از روغن معدنی به دلیل محدودیت‌های ایمنی ممنوع است. در این موارد، ترانسفورماتورهای استر راهکار جایگزین هستند. با اضافه شدن تجهیزات MR، آنها تبدیل به ترانسفورماتورهای با دمای بالا می شوند.
تست طول عمر بهره برداری
تپ چنجر تحت بار (OLTC) می تواند از روغن استر پر شود تا به تپ چنجر با قابلیت تحمل دمای بالا تبدیل شود. هر دو گزینه استر طبیعی و سنتزی قابل استفاده‌اند. اما اغلب استر طبیعی، به علت مسائل مربوط به کربن خنثی در آن، ترجیح داده می شود و عملاً یک انتخاب سازگار با محیط زیست است.
در حالی که روغن استر در ترانسفورماتور فقط برای خنک کاری و همچنین عایق بندی الکتریکی اکتیو پارت و بوشینگ استفاده می‌شود، ولی در تپ‌چنجر تحت بار (OLTC)، باید 4 شاخص دیگر را نیز با موفقیت پوشش دهد تا نسبت به قابلیت عملکرد تپ چنجر برای یک دوره عمر طولانی اطمینان حاصل شود. این شاخص‌ها مرتبط با روانکاری، رفتار حذف قوس، ویسکوزیته و سازگاری با دیگر مواد می‌باشد. شرکت MR تحقیقات بر روی استرها جهت استفاده در تپ چنجرهای تحت بار و غیر تحت بار به عنوان بخشی از یک مجموعه جامع از تست‌ها را برای بیش از 10 سال پیگیری می‌کند.
4 شاخص روغن استر برای استفاده در OLTC
- در خصوص روانکاری، هیچ تفاوت قابل توجهی بین روغن استر و روغن معدنی قابل اندازه گیری نیست.
- رفتاری که استر در حذف (خاموش کردن) قوس‌ها نشان می‌دهد به خوبی روغن معدنی نیست. این موضوع، تاثیر ناچیزی بر روی تپ‌چنجرهای تحت باری دارد که از تکنولوژی کلیدزنی در خلاء استفاده می‌کنند. چرا که هرگونه قوس ناشی از سوئیچینگ، در داخل کپسول‌های خلاء که کاملا آب‌بند هستند، اتفاق می‌افتد. علاوه بر این، تنها نوع فرسایش استر در تپ چنجرهای خلاء، پیری حرارتی است و این بدین معناست که عموماً نیازی به تعویض روغن استر طول عمر عملکردی تپ چنجر نیست. استفاده از استر در تپ چنجرهای غیر تحت بار، اغلب به یک سطح بالاتری از مقاومت عایقی نیاز دارد. با این حال این موضوع می‌تواند با اقداماتی مانند انتخاب یک سطح بالاتر رنج ولتاژ (در Um) حل شود.
- استر نسبت به روغن معدنی ویسکوزیته بالاتری دارد. اما این فقط یک تأثیر معمولی روی رفتار سوئیچینگ در شرایط سرد دارد، جایی که نشان داده شده که حد دمای پایین‌تر استر تا حدودی بالاتر از مقدار آن در روغن معدنی است.
- در آزمایش‌های سازگاری مواد، ما تشخیص داده‌ایم که مهر و موم‌ها با فرمول‌های لاستیکی خاص در استرهای مصنوعی سخت و شکننده می‌شوند، اما در استرهای طبیعی متورم و نرم می‌شوند. بنابراین MR در موارد با روغن استر، فقط از آب‌بندهای ویتون استفاده می‌کند که سازگاری آن با این نوع روغن کاملاً ثابت شده است. گرچه مواد پلاستیکی موجود در تپ چنجرهای تحت بار، با استر واکنش نشان نمی‌دهند، ولی هنوز نیازمند تحمل دماهای بالایی هستند که در حین کار با آن مواجه می‌شوند. برای نیل به این هدف، MR از مواد پلاستیکی بسیار پیشرفته مخصوص استفاده می‌کند که در مقابل تغییرات الاستیکی و پلاستیکی مقاوم هستند حتی زمانی که در حین کار در معرض درجه حرارت‌های بالا قرار می‌گیرند.
آزمون‌های MR روی تپ چنجرهای تحت بار با دمای کار بالا
شرکت MR به دنبال انجام طیف وسیعی از آزمون‌ها و نصب صدها دستگاه تپ چنجر تحت بارِ سازگار با استر در سایت (شامل کاربری‌های ویژه مانند ترانسفورماتورهای کششی ریلی و ترانسفورماتورهای تست) می‌تواند با اطمینان خاطر بگوید که بهره‌برداران با استفاده از تپ چنجرهای تحت بار با دمای کار بالا می‌توانند از ترانسفورماتورهای نوع استری خود، علاوه بر راندمان خیلی بالاتر، از عملکرد ایمن در تمام طول عمر نیز بهره‌مند شوند.
نظرات کاربران