الفرق بين المحولات من النوع الجاف والمحولات المغمورة بالزيت

المحول هو أحد الأجهزة الرئيسية لنقل الطاقة وتحويلها في المنشأة، ويضمن تشغيله الآمن شبكة طاقة آمنة ومأمونة بنفس القدر. هناك جهازان شائعان في منشآت الطاقة الحديثة هما المحولات من النوع الجاف و المحولات المغمورة بالزيت. لها تطبيقات واسعة بسبب الاختلافات في جوانب مثل الهيكل وطرق التبريد والبيئات القابلة للتطبيق.

التعريف الأساسي والمقارنة الهيكلية

المحول من النوع الجاف يعني المحول الذي لا يوضع لفه في سائل عازل. ويعتمد تبريده وعزله في الغالب على الهواء ومواد الراتنج، ويتمتع بأداء بيئي جيد. يتألف هيكله الرئيسي من قلب حديدي ولفائف وطبقة عازلة وغطاء. وعادة ما يتم تغليف اللفات عادةً عن طريق صب راتنجات الإيبوكسي. الكل مضغوط للغاية وسهل النقل والتركيب.

في المحولات المغمورة بالزيت، يتم غمر القلب الحديدي والملف في زيت عازل، ويتم تحقيق تبديد الحرارة والعزل من خلال دوران الزيت. يمكن لمثل هذا الهيكل أن يقلل بشكل فعال من ارتفاع درجة الحرارة، وهو نظام فعال للغاية في تحسين أداء مقاومة الجهد، وينطبق على الأنظمة ذات السعة العالية ومستويات الجهد العالي.

طريقة تبريد المحولات

تستخدم معظم المحولات من النوع الجاف تبريد الهواء الطبيعي (NA) أو تبريد الهواء القسري (AF). تخلق المروحة تدفقًا للهواء حول الملف لإزالة الحرارة. تأثير التبريد محدود بظروف التهوية البيئية، وبالتالي فهي مناسبة للأماكن ذات الأحمال المستقرة وظروف تبديد الحرارة الجيدة.

طرق التبريد الرئيسية للمحولات المغمورة بالزيت هي ONAN (تدوير الزيت الطبيعي + الهواء الطبيعي)، ONAF (زيت طبيعي + هواء قوي)، OFAF (تدوير الزيت القسري + تبريد الهواء القسري)، وهكذا. يخلق الزيت الساخن في المحول تدفقًا لحلقة مغلقة تحت تأثير الجاذبية والتبادل الحراري؛ وهذا يحسن بشكل كبير من كفاءة تبديد الحرارة وهو مناسب للتشغيل المستمر طويل الأجل وعالي الحمولة.

نطاق تكييف السعة والجهد الكهربائي

تتراوح سعة المحولات من النوع الجاف عادةً بين 100 كيلو فولت أمبير و30 ميجا فولت أمبير، مع مستويات جهد من 10 كيلو فولت إلى 35 كيلو فولت لأنظمة توزيع الطاقة الصغيرة والمتوسطة. القيود الناجمة عن حدود التبريد والعزل تجعلها غير مجدية لأنظمة توليد الطاقة فائقة الجهد أو أنظمة توليد الطاقة الكبيرة.

يمكن استخدام المحولات المغمورة بالزيت في أنظمة الطاقة من جميع الفولتية، بدءًا من الفولتية المنخفضة جدًا وحتى الفولتية العالية جدًا. وهي قابلة للتطبيق على جميع القوى المقدرة، بدءًا من الأصغر حتى الأكبر في التصنيف. ومع ذلك، فيما يتعلق بالقيود المفروضة على مساحة التركيب، فإن هذا النوع أكثر ملاءمة لأنظمة الطاقة ذات الجهد العالي جدًا.

تشتمل المحولات المغمورة بالزيت على جميع سيناريوهات التطبيق من مستوى التوزيع إلى مستوى المحولات الرئيسية. وتتميز بنطاق واسع من السعات، من 100 كيلو فولت أمبير إلى 1000 ميجا فولت أمبير، ومستوى جهد يزيد عن 500 كيلو فولت. في أنظمة النقل ذات الجهد العالي جدًا والجهد الفائق، يتم وضعها على النحو الأمثل ولا يمكن استبدالها بأي معدات أخرى.

التشغيل والصيانة، ومقارنة العمر الافتراضي

خصائص السلامة وحماية البيئة

مزايا السلامة للمحولات من النوع الجاف
نظرًا لغياب وسيط الزيت، تتمتع المحولات من النوع الجاف بمزايا واضحة في البيئات ذات درجات الحرارة العالية واللهب المكشوف والبيئات القابلة للاشتعال. فهي ليست عرضة للانفجار أو الحريق، وهي مناسبة بشكل خاص للمناطق المكتظة بالسكان والمنشآت تحت الأرض والمباني الشاهقة.

تدابير حماية المحولات المغمورة بالزيت
على الرغم من أن المحولات المغمورة بالزيت معرضة لخطر تسرب الزيت والانفجار، إلا أنه يمكن تحسين سلامة تشغيلها بشكل فعال من خلال تركيب صمامات مقاومة للانفجار في خزان الزيت، ووسائد الزيت، ومرحلات الغاز، وغيرها من الأجهزة. في الوقت نفسه، أحرزت التكنولوجيا الحديثة تقدمًا كبيرًا في تنقية الزيت وتصميم مانع للتسرب، كما تم تحسين أداء حماية البيئة بشكل كبير.

تفاصيل سيناريو التطبيق

التكلفة الاقتصادية وأداء التكلفة الشاملة

الاستثمار الأولي للمحولات من النوع الجاف أعلى من استثمار المحولات المغمورة بالزيت، ولكن تكلفة الصيانة اللاحقة أقل؛ على الرغم من أن استثمار المحولات المغمورة بالزيت أقل، إلا أنها تحتاج إلى أن تكون مجهزة بأنظمة الحماية من الحرائق والصيانة الدورية. إذا تم تقييمها من منظور دورة حياة تتراوح بين 20 و30 عامًا، فإن الفرق في التكلفة الإجمالية للملكية بين الاثنين ليس كبيرًا، ويجب أن تكون الأولوية الرئيسية قائمة على قابلية التكيف مع المشهد.

اتجاه التطور التكنولوجي

في السنوات الأخيرة، مع تطوير تكنولوجيا المواد الجديدة والتصنيع الذكي، واصلت المحولات من النوع الجاف والمحولات المغمورة بالزيت إحراز تقدم في الجوانب التالية:

• نظام مراقبة ذكي: مراقبة في الوقت الحقيقي لحالة التشغيل من خلال مستشعرات درجة الحرارة وكاشفات جودة الزيت;
• مواد عزل جديدة: تستخدم المحولات من النوع الجاف راتنجات النانو، وتستخدم المحولات المغمورة بالزيت زيتًا صديقًا للبيئة بدلاً من الزيت المعدني.
• تقنية التحكم في الضوضاء: من خلال المراوح منخفضة الضوضاء وتحسين الدائرة المغناطيسية الأساسية، يتم تقليل ضوضاء التشغيل بشكل كبير.
• تصميم أخضر وصديق للبيئة: استخدام واسع النطاق للمواد الخالية من الهالوجين والمكونات القابلة لإعادة التدوير;

وانطلاقاً من سياسة "الكربون المزدوج"، سيتم إيلاء المزيد من الاهتمام للبحث والتطوير في مجال حماية البيئة ومستوى كفاءة الطاقة والمنتجات طويلة العمر في المستقبل.

ملخص واقتراحات الاختيار

بشكل عام، تتميز المحولات من النوع الجاف والمحولات المغمورة بالزيت بمزاياها، وتنعكس الاختلافات في القدرة على التكيف بشكل أساسي في الهيكل وطريقة التبريد وبيئة التطبيق.

المحولات من النوع الجاف مناسبة لـ

• الأماكن الداخلية مثل المباني الشاهقة ومترو الأنفاق والمطارات;
• مرافق ذات متطلبات واضحة للوقاية من الحرائق والانفجارات;
• أماكن غير ملائمة للصيانة وتتطلب التشغيل غير المراقب;

تناسب المحولات المغمورة بالزيت:

• البيئات ذات الأحمال الثقيلة مثل المؤسسات الصناعية والتعدين ومزارع الرياح ومحطات الطاقة الكهروضوئية.
• شبكات العمود الفقري لنقل الطاقة وتحويلها، ومحطات التوزيع الكبيرة;
• التطبيقات ذات السعة العالية ومتطلبات الجهد العالي;

في عملية الاختيار، يجب مراعاة التكلفة والمساحة والسلامة والصيانة وخصائص الحمل بشكل شامل لضمان توافق المحول بشكل كبير مع متطلبات المشروع، وبالتالي تحقيق التشغيل الآمن والفعال والاقتصادي للنظام.