ทำไมหม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูงจึงต้องการน้ำมัน

มีคนบอกฉันว่าหม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูงต้องการน้ำมันเพราะมันป้องกันไม่ให้เกิด อย่างไรก็ตามในแง่ของการแยกย่อยไดอิเล็กตริกอากาศไม่แรงที่สุด?

ฉันจำได้จากชั้นเรียนในวิทยาลัยว่าเมื่อค่าคงที่ไดอิเล็กทริกเพิ่มขึ้นแรงดันพังทลายจะลดลง ถูกต้องหรือไม่

3 เหตุผล: การแตกตัวของแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นการนำความร้อนและสารปนเปื้อนที่ต่ำกว่ามากรวมถึงความชื้นจากการควบแน่นที่นำไปสู่การปล่อยประจุบางส่วนซึ่งมีราคาถูกกว่าในการตรวจสอบและซ่อมแซมในน้ำมัน

• ฉันเพิ่มเหตุผลข้อที่ 3 ซึ่งมีความซับซ้อนมากขึ้นง่ายกว่าที่จะกำจัดสิ่งแปลกปลอมในน้ำมันและความหนืดลดพลังงานจลน์ของการเร่งอนุภาคในสนาม E-hitting ตัวนำด้วยพลังงานเพียงพอที่จะปล่อยไฮโดรเจนซึ่งเป็นก๊าซที่ติดไฟได้จากโมเลกุลน้ำ

• หม้อแปลงแบบแห้งมีอยู่ <5MVA ใช้พื้นที่น้อยกว่าเงียบกว่าปลอดภัยกว่าเป็นที่ต้องการสำหรับพื้นที่ในเมืองบางแห่ง แต่มีประสิทธิภาพน้อยกว่ามีค่าใช้จ่ายมากขึ้นและพึ่งพาฉนวนที่มีราคาแพงกว่าด้วยเทปแก้วและอีพอกซีเรซินเพื่อป้องกันความชื้น หม้อแปลงไฟฟ้าแบบแห้งจะต้องต่อสู้กับแนวโน้มในการดูดซับโมเลกุลของความชื้นซึ่งจะทำให้แรงดันพังทลายลดลงอย่างรวดเร็ว

น้ำมันหม้อแปลงเกรดอย่างน้อย 8x และสูงกว่าอากาศถึง 25x สำหรับการแยกสลายไดอิเล็กทริกและอย่างน้อย 6x การนำความร้อนที่ดีขึ้นใน [W / mK]

น้ำมันที่ใช้ส่วนใหญ่> 5MVA เนื่องจากไฟฟ้าและประสิทธิภาพการทำความเย็นที่ดีขึ้น น้ำมันจำเป็นสำหรับการระบายความร้อนการกระจายความร้อนของฮอตสปอตและฉนวนไฟฟ้า

Partial Discharge (PD) เป็นข้อมูลเกี่ยวกับการไหลของไอออนในพลาสมาเช่นออโรร่าหรือโคโรนา มันต้องการสิ่งปนเปื้อนบางอย่างในการชนและทำให้เกิดการปลดปล่อย

จากการทดลองของฉันเกี่ยวกับน้ำมันหม้อแปลง Nydas ในโรงงานหม้อแปลงไฟฟ้าเกิน 25kV / mm ด้วยผลลัพธ์ทั่วไปที่มีความยาว 25 ถึง 40kV

ด้วยกระบวนการที่มีราคาแพงกว่าในการกำจัดสารปนเปื้อนในระดับ ppm มันสามารถเข้าถึง 70kV / mm ผู้ที่สามารถซื้อเครื่องจักรราคา $ 50k + ใช้พวกเขา แต่ทักษะในการปนเปื้อนที่มองไม่เห็นและการควบคุมคุณภาพกระบวนการในสภาพแวดล้อมห้องสะอาดเป็นสิ่งจำเป็น

การทดสอบทำด้วยทางลาดประมาณ 1kV / s พร้อมขั้วไฟฟ้าแบนขนาดใหญ่พิเศษ (~ 2 ซม.) ในแก้วบีกเกอร์แก้วที่มีขอบเรียบเรียว

เช่นเดียวกับอากาศมันเป็นสิ่งปนเปื้อนในมือถือและการเปลี่ยนแปลงความดันที่สามารถนำไปสู่การคายประจุบางส่วนที่ทำให้เกิดความแปรปรวนของแรงดันพังทลาย BDV ของฉนวน

สำหรับน้ำมันหม้อแปลงนั้น Partial Discharge จะแยกโซ่ไฮโดรคาร์บอนขนาดใหญ่ออกเป็น H2 ซึ่งมีเกณฑ์การระเบิดที่ต่ำกว่าที่ความเข้มข้น 4%

การสลายอากาศที่สะอาดคือ 3kV / mm ในขณะที่อากาศชื้นสกปรก <500V / mm ในแนวราบถึงแบนในขณะที่จุดต่อจุดประมาณ 1/3 ของเกณฑ์แรงดันไฟฟ้าเหล่านี้

สูญญากาศต่ำพิเศษให้ BDV สูง แต่สูญญากาศบางส่วนต่ำมากเนื่องจากการลดโมเลกุลช่วยให้ลากได้น้อยลงและพลังงานจลน์สูงขึ้นเมื่อไอออนในอากาศกระทบตัวนำ (ดูกฎหมาย Paschen)

น้ำมันหม้อแปลงไม่เพียง แต่ป้องกันการเกิดแรงดัด แต่ยังป้องกันไม่ให้หม้อแปลงร้อนเกินที่อุณหภูมิการทำงาน

ดังนั้นอากาศจึงไม่ดีที่สุดเมื่อเทียบกับแรงดันพัง

คำตอบก็คือไม่ จากการทดลองของฉันมันแสดงให้เห็นว่ามีอากาศมีแรงดันพังทลายในช่องว่าง 1 นิ้วที่แรงดัน 20,000 โวลต์ แต่น้ำมันหม้อแปลงไฟฟ้ามีแรงดันพังทลาย 70,000 โวลต์ต่อนิ้ว

ถ้าคุณคิดแบบนี้เมื่อระยะทางจากตัวนำทั้งสองใหญ่ขึ้นและใหญ่ขึ้นแรงดันไฟฟ้าสลายอิเล็กทริกที่จำเป็นในการอาร์คในระยะทางนั้นจะมากขึ้น

ใช่แล้วคุณถูกต้อง

คุณเก็บสายไฟไว้อย่างไร? อากาศก็ไม่ช่วยอะไร มันทำด้วยกระดาษแข็งแช่ในน้ำมัน

นอกจากนี้ก๊าซมีคุณสมบัติที่น่ารังเกียจ: พวกมันมีความดันต่ำมากดังนั้นอะตอมที่แตกตัวเป็นไอออนแบบสุ่มจะถูกเคลื่อนย้ายได้อย่างง่ายดายโดยสนามไฟฟ้า หากความดันแก๊สต่ำพอสำหรับแรงดันไฟฟ้าไอออนและอิเลกตรอนอิสระจะไปถึงอิเล็กโทรดเคาน์เตอร์ก่อนที่พวกเขาจะรวมตัวกันอีกครั้งเพื่อให้คุณมีช่องทางนำไฟฟ้าและความร้อนจากการไหลของกระแสจะทำให้เกิดไอออนมากขึ้น น้ำมันป้องกันความหนืดได้ง่ายๆ

ถ้าคุณต้องการแยกก๊าซอย่างดีเยี่ยมคุณต้องใช้แก๊สไอออไนซ์ที่มีความหนืดสูงเช่น Sulfur hexafluoride

คุณต้องการความเย็น และอากาศที่สะอาดนั้นยาก

กุญแจสำคัญของคำถามคือจุดที่พวกเขาวางหม้อแปลง - ถ้าพวกเขาอยู่ในอาคารนั่นก็จะดูเฉียบแหลม แต่ในความเป็นจริงพวกเขาวางอยู่ในสถานที่ที่เต็มไปด้วยฝุ่นหิมะความชื้นและสิ่งปนเปื้อนสิ่งแวดล้อมอื่น ๆ ที่มนุษย์รู้จัก และมันจะต้องให้อายุการใช้งานโดยทั่วไปในทศวรรษ

อากาศไม่ได้มีไว้เพื่อป้องกันเท่านั้น พวกเขาอาจจะทำด้วยแก้ว พวกเขายังต้องทำให้หม้อแปลงเย็นลงเพื่อให้สามารถรับคะแนนปัจจุบันที่เป็นประโยชน์มากขึ้นจากทองแดงและเหล็กในปริมาณที่เท่ากัน

ดังนั้นพวกเขาจึงสามารถใช้อากาศได้ แต่ปัญหาสิ่งแวดล้อมทำให้การแลกเปลี่ยนอากาศในชั้นบรรยากาศไม่สามารถทำได้ ดังนั้นพวกเขาต้องการปิดผนึกอย่างแน่นหนาอากาศภายในบรรจุขวดในเวลาที่ผลิต แต่แน่นอนว่ามันอาจเป็นก๊าซอื่นเช่นไนโตรเจนหรืออาร์กอน

คำถามต่อไปคือประสิทธิภาพเชิงความร้อนของวัสดุในฐานะของเหลวถ่ายเทความร้อน ความร้อนคือระดับการกระตุ้นของอะตอม นิวตรอนและโปรตอนไม่เก็บความร้อนดังนั้นมวลไม่เก็บความร้อนอะตอมทำ น้ำมันมีความหนาแน่นของอะตอมมากกว่าอากาศอย่างหนาแน่นเป็นของเหลว น้ำมันยังขยายตัวเมื่อได้รับความร้อน (เพียงแค่ดูที่คันจุ่มของรถยนต์) ดังนั้นน้ำมันร้อนจึงมีน้ำหนักเบากว่าน้ำมันเย็นแรงโน้มถ่วงบังคับให้น้ำมันเพิ่มขึ้นและทำให้เกิดการไหลเวียนของการพาความร้อน สิ่งนี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์เพื่อให้มันไหลเวียนผ่านครีบระบายความร้อนดังนั้นไม่จำเป็นต้องใช้ปั๊มน้ำหล่อเย็น

ค้นหา "หม้อแปลงชนิดแห้ง" ซึ่งใช้กันทั่วไปในปัจจุบัน มีหนึ่งในสิ่งเหล่านี้ในกล่องสาธารณูปโภคกลางแจ้งขนาดใหญ่ใกล้กับอาคารของเรา อย่างน้อยในกรณีของเราหม้อแปลงไม่ได้อยู่บนเสาไฟฟ้าดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบามาก xfrmr หนักพร้อมเหล็กเสริมและขดลวดทองแดงที่หนากว่าจะเย็นกว่าดังนั้นไม่จำเป็นต้องใช้น้ำมันระบายความร้อนและหม้อน้ำลูป และหากขนาดเล็กไม่ใช่ปัญหาสำคัญขดลวด EHT สามารถเว้นระยะห่างจากด้านต่ำโวลต์เพื่อให้ช่องว่างอากาศให้การป้องกันการพังทลายของอาร์คเพียงพอ

โปรดทราบว่าการระเบิดและไฟของน้ำมันหม้อแปลงไม่เป็นที่รู้จักในระหว่างพายุฝนฟ้าคะนองและจากพายุฝน หม้อแปลงชนิดแห้งขาดกลไกความล้มเหลวเหล่านี้

คำตอบทั้งหมดข้างต้นเป็นสิ่งที่ดี แต่ไม่ได้กล่าวถึงประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมของไดออกซินที่มีอยู่ในน้ำมันของหม้อแปลงรุ่นเก่าหลายตัว