ทำไมหม้อแปลงจมอยู่ในน้ำมัน?

ในเครือข่ายที่กว้างใหญ่และซับซ้อนของกริดไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าผลิตไฟฟ้าไปจนถึงสถานีย่อยการกระจายท้องถิ่นหนึ่งจะหาอุปกรณ์ที่สำคัญอย่างต่อเนื่อง: หม้อแปลงน้ำมันที่แช่อยู่ - คำถามทั่วไปจากผู้ที่อยู่นอกสาขาวิศวกรรมไฟฟ้าคือสาเหตุที่อุปกรณ์สำคัญเหล่านี้เต็มไปด้วยน้ำมันแร่หลายพันลิตร คำตอบนั้นอยู่ในการผสมผสานระหว่างฟิสิกส์พื้นฐานและวิศวกรรมปฏิบัติโดยมีศูนย์กลางอยู่ที่ฉนวนกันความร้อนและการระบายความร้อนเป็นหลัก

ฟังก์ชั่นหลัก: ฉนวนไฟฟ้า
ที่แกนกลางหม้อแปลงมีม้วนหลักและทุติยภูมิม้วนรอบแกนเหล็กลามิเนต เมื่อทำงานขดลวดเหล่านี้มีกระแสไฟฟ้าที่แรงดันไฟฟ้าสูงมากบางครั้งก็เกินจำนวนหลายแสนโวลต์ ศักยภาพทางไฟฟ้าระหว่างขดลวดเหล่านี้และถังที่มีสายดินของหม้อแปลงนั้นยิ่งใหญ่

อากาศเป็นฉนวนกันความร้อนที่ระดับแรงดันไฟฟ้าและระยะทางเหล่านี้ เพื่อป้องกันส่วนโค้งไฟฟ้าหายนะหรือการลัดวงจรระหว่างส่วนประกอบจำเป็นต้องมีสื่อฉนวนที่เหนือกว่า น้ำมันหม้อแปลงน้ำมันแร่ธาตุที่มีการกลั่นสูงมีความแข็งแรงของอิเล็กทริกที่ยอดเยี่ยมสูงกว่าอากาศอย่างมีนัยสำคัญ ด้วยการจมลงในแกนกลางและขดลวดน้ำมันช่วยป้องกันการสลายทางไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพทำให้มั่นใจได้ว่าส่วนประกอบภายในจะได้รับการหุ้มฉนวนอย่างปลอดภัยจากกันและกันและสิ่งที่แนบมาของหม้อแปลง

บทบาทรองที่สำคัญ: การกระจายความร้อน
หม้อแปลงไม่มีประสิทธิภาพ 100% พลังงานหายไปเป็นหลักเนื่องจากความร้อนเนื่องจากการสูญเสียความต้านทานในขดลวด (การสูญเสีย I2R) และการสูญเสียแม่เหล็กในแกนกลาง (กระแสน้ำวนและ hysteresis) ความร้อนนี้จะต้องกระจายไปอย่างต่อเนื่องเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไปซึ่งสามารถย่อยสลายกระดาษฉนวนรอบ ๆ ขดลวดและในที่สุดก็นำไปสู่ความล้มเหลวของหม้อแปลง

หม้อแปลงน้ำมันที่แช่อยู่ใช้ประโยชน์จากความสามารถในการระบายความร้อนสูงของน้ำมันและคุณสมบัติการพาความร้อนสำหรับการระบายความร้อน เมื่อน้ำมันที่สัมผัสกับแกนกลางและขดลวดร้อนขึ้นมันจะมีความหนาแน่นน้อยลงและเพิ่มขึ้น เครื่องทำความเย็นน้ำมันที่หนาแน่นขึ้นจะอ่างล้างมือ วงจรการพาความร้อนตามธรรมชาตินี้จะเคลื่อนย้ายความร้อนไปยังครีบหม้อน้ำภายนอกของหม้อแปลงซึ่งจะกระจายไปในอากาศโดยรอบ ในหม้อแปลงขนาดใหญ่กระบวนการนี้มักจะได้รับความช่วยเหลือจากปั๊มและพัดลมเพื่อเพิ่มการไหลเวียนและความสามารถในการระบายความร้อน

ผลประโยชน์ป้องกันและวินิจฉัยเพิ่มเติม
น้ำมันให้บริการฟังก์ชั่นสำคัญอื่น ๆ อีกมากมาย:

การเก็บรักษาแกนและขดลวด: น้ำมันสร้างสภาพแวดล้อมที่ปกป้องกระดาษภายในและฉนวนที่ใช้เซลลูโลสจากความชื้นและออกซิเจนซึ่งสามารถทำให้เกิดการกัดกร่อนและลดคุณสมบัติของฉนวนเมื่อเวลาผ่านไป

การปราบปรามอาร์ค: ในกรณีที่อาร์คไฟฟ้าภายในน้ำมันช่วยดับอาร์คและป้องกันการแพร่กระจายอย่างต่อเนื่องแม้ว่าเหตุการณ์ดังกล่าวมักจะสร้างก๊าซที่บ่งบอกถึงความผิดพลาดร้ายแรง

การตรวจสอบสภาพ: น้ำมันเองทำหน้าที่เป็นของเหลววินิจฉัย ด้วยการสุ่มตัวอย่างและวิเคราะห์น้ำมันอย่างสม่ำเสมอช่างเทคนิคสามารถประเมินสุขภาพของหม้อแปลงได้ พวกเขาสามารถทดสอบสำหรับ:

ความแข็งแรงของอิเล็กทริก: เพื่อยืนยันความสามารถในการป้องกันยังคงสูง

ปริมาณน้ำ: เมื่อความชื้นลดคุณสมบัติของฉนวน

การวิเคราะห์ก๊าซที่ละลาย (DGA): การปรากฏตัวและความเข้มข้นของก๊าซเฉพาะที่ละลายในน้ำมัน (เช่นไฮโดรเจน, มีเธนและอะเซทิลีน) เป็นตัวบ่งชี้สำคัญของการพัฒนาความผิดพลาดเช่นความร้อนสูงเกินไปการปล่อยบางส่วนหรือการเกิดขึ้น

ข้อควรพิจารณาและการบำรุงรักษา
ในขณะที่มีประสิทธิภาพสูงการใช้น้ำมันแนะนำข้อควรพิจารณาที่เฉพาะเจาะจง น้ำมันจะต้องปราศจากความชื้นและสารปนเปื้อนของอนุภาคเพื่อรักษาคุณสมบัติของฉนวน นอกจากนี้ในฐานะที่เป็นสารไวไฟต้องมีการวัดที่จะมีน้ำมันและจัดการความเสี่ยงจากไฟไหม้เช่นการติดตั้งผนังระเบิดระบบดับเพลิงหรือใช้เอสเทอร์สังเคราะห์ที่ไม่ติดไฟน้อยในพื้นที่ที่มีความเสี่ยงสูง

การบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอรวมถึงการทดสอบน้ำมันการกรองและการตรวจสอบเป็นระยะจึงเป็นข้อบังคับเพื่อให้แน่ใจว่าความน่าเชื่อถือในระยะยาวและความปลอดภัยของหม้อแปลงน้ำมันที่แช่อยู่

การปฏิบัติของหม้อแปลงในน้ำมันที่จมอยู่ใต้น้ำไม่ใช่สิ่งประดิษฐ์ทางประวัติศาสตร์ หม้อแปลงน้ำมันที่แช่อยู่ยังคงเป็นรากฐานที่สำคัญของโครงสร้างพื้นฐานไฟฟ้าที่ทันสมัยเนื่องจากความน่าเชื่อถือประสิทธิภาพและข้อมูลการวินิจฉัยที่มีคุณค่าน้ำมันให้ไว้เพื่อให้มั่นใจว่าการส่งผ่านที่มั่นคงและต่อเนื่องและการกระจายพลังงานไฟฟ้า