مصادر ومخاطر الجسيمات المعدنية في زيت المحولات
1. المصادر الأولية للجزيئات المعدنية
1. التآكل الميكانيكي
- الهياكل الأساسية والتشكيل: الاهتزازات المغناطيسية تسبب الاحتكاك بين تصفيح الصلب السيليكون ، وتوليد جزيئات حديدية (Fe ، SI).
- اللفات والدعم: تحفز القوى الكهرومغناطيسية الإزاحة والاحتكاك في موصلات النحاس/الألومنيوم ، والتي تنتج جزيئات Cu/AL (الحجم النموذجي: 5-50 ميكرون).
- مغيرات الصنبور على التحميل (OLTCS): تآكل القوس أثناء تبديل الاتصال يطلق تنغستن (W) وجزيئات سبيكة الفضة (AG) (تمثل 38 ٪ من حالات فشل OLTC).
2. بقايا التصنيع والتركيب
- حطام الآلات: جزيئات الصلب/النحاس من عمليات القطع أو اللحام (قد تحتوي المحولات الجديدة على ما يصل إلى 10 ⁴ جسيمات/100 مل).
- تلوث التجميع: جزيئات CR-NI من الفولاذ المقاوم للصدأ من تشديد الترباس.
3. تآكل المنتجات الثانوية
- Acidic oil (acid value >0. 2 mgkoh/g) تآكل لفائف النحاس ، وتشكيل جزيئات cu₂o (<10 μm).
- Moisture ingress (>30 جزء في المليون) يثير الصدأ من مكونات الحديد ، مما ينتج عن معلقات fe₃o₄.
4. التلوث الخارجي
- أنشطة الصيانة: إدخال عناصر المرشح الفاشلة الحطام المعدني (على سبيل المثال ، تجاوز CR بسبب تمزق شبكة الفولاذ المقاوم للصدأ).
- فشل الختم: دخول الغبار الخارجي (يحتوي على أكاسيد معدنية) من خلال التنفس المعيب.
الثاني. آليات الخطر للجزيئات المعدنية
1. تدهور العزل
- تشويه المجال الكهربائي: يزيد جسيم الحديد 50 ميكرون من قوة المجال المحلي بمقدار 3-5 × (ينخفض جهد الانهيار بنسبة 40 ٪ عند 100 جزء في المليون FE).
- سد الموصل: حقول AC محاذاة جزيئات النحاس ، مما يسبب تصريفات السطح (على سبيل المثال ، دائرة قصيرة متداخلة في محولات 500 كيلو فولت).
2. شيخوخة الزيت المتسارع
- التأثيرات الحفزية: تزيد جزيئات النحاس من معدلات الأكسدة بمقدار 5 × ، ورفع قيم الحمض بواسطة 0. 05 mgkoh/g/month.
- تكوين الحمأة: تعمل جزيئات المعادن كنواة لتجميع المنتجات الثانوية (15 ٪ من الحمأة لكل 10 جزء في المليون FE).
3. الأضرار الميكانيكية
- ارتداء جلخ: جزيئات صلبة (CR/W ، Mohs 7–9) محامل الخدش/التروس (زيادة معدلات التآكل بمقدار 2-3 أوامر من الحجم).
- انسداد التدفق: تقلل الجزيئات في قنوات التبريد من تدفق الزيت بنسبة 30 ٪ ، مما يرفع درجات حرارة البطولة الساخنة المتعرجة بمقدار 15-20 درجة.
4. مراقبة التداخل
- DGA سوء تفسير: جزيئات الحديد تحفز إنتاج الهيدروجين (حتى 500 ميكرولتر/لتر H₂) ، إخفاء توقيعات الصدع الحقيقية.
- قمع التفريغ الجزئي: جزيئات موصلة على ورق العزل تقلل من حساسية الكشف عن UHF بنسبة 60 ٪.
ثالثا. دراسات الحالة
1. الحالة 1: 220 كيلو فولت المحول بعد 3 سنوات من الخدمة.
- تحليل الزيت: 2 ، 000/مل جزيئات النحاس (25 ميكرون ، 20 × تجاوز).
- التفتيش الداخلي: OLTC Contact Wear خلق مسارات موصلة على ورق العزل.
2. الحالة 2: الاهتزاز غير الطبيعي في محولات مزرعة الرياح البحرية.
- السبب الجذري: 316L جزيئات الفولاذ المقاوم للصدأ من أنابيب التبريد المتآكلة.
- تأثير التكلفة: 800- انقطاع ساعة للتدفق ، يتجاوز 2 متر من الخسائر.
رابعا. استراتيجيات التخفيف
1. معايير المراقبة
- IEC 60422: يجب أن يحتوي الزيت التشغيلي<1,000 particles/100 mL (≥5 μm).
- ASTM D6786: تحليل توزيع حجم الجسيمات الشهري (التركيز على نطاق 5-15 ميكرون).
2. تقنيات العلاج
- Magnetic filtration: >كفاءة إزالة 95 ٪ لجزيئات Fe/Ni (تتطلب مصائد غير مغناطيسية مكملة).
- الطرد المركزي الفراغي: يزيل 80 ٪ من جزيئات 5–50 ميكرون (السعة: 2 ، 000 l/h).
- الامتزاز الإلكتروستاتيكي: يستهدف جزيئات Cu/AL في نقاط قوة الحقل أكبر من أو تساوي 3 كيلو فولت/سم.
3. تحسين التحسينات
- مرشحات المرحلة المزدوجة (₅ =200).
- نوى سبائك غير متبلورة لتقليل جزيئات التآكل.
- Hermetic conservators with >99.9 ٪ كفاءة اعتراض الجسيمات.
خامسا البحوث الناشئة
- وضع العلامات النانوية المغناطيسية: الجسيمات النانوية الوظيفية (10 نانومتر) لتحديد مصدر التآكل.
-مراقبة ICP عبر الإنترنت: الكشف في الوقت الفعلي للعناصر المعدنية في حساسية مستوى PPB.
-إضافات الشفاء الذاتي: الزيت المعزز بالميكروكبسول لإصلاح microdamage المستقل.
خاتمة:
تعد الجزيئات المعدنية كـ "بصمات" من التهديدات الصحية المحول والتهديدات الكامنة. التحليل الشامل (التكوين ، التشكل ، توزيع الحجم) يتيح اكتشاف الأعطال المبكر. إن دمج DGA مع مراقبة الجسيمات يحدد إطارًا تشخيصيًا قويًا للصيانة التنبؤية.