เหตุใดหม้อแปลงไฟฟ้าแบบจุ่มในน้ำมันจึงต้องใช้ตัวระบายอากาศ | Dingxin

หม้อแปลงแบบจุ่มในน้ำมันที่ติดตั้งถังเก็บน้ำมัน (conservator) ต้องสามารถรองรับการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของน้ำมันฉนวนได้ตามการเปลี่ยนแปลงของโหลดและอุณหภูมิของหม้อแปลง เมื่ออุณหภูมิน้ำมันสูงขึ้น น้ำมันจะขยายตัว และเมื่ออุณหภูมิลดลง น้ำมันจะหดตัว

วงจรความร้อนนี้ทำให้ช่องว่างอากาศภายในถังเก็บน้ำมันมีการแลกเปลี่ยนอากาศกับบรรยากาศ หากไม่มีการควบคุมความชื้นอย่างเหมาะสม อากาศชื้น ฝุ่น และสิ่งปนเปื้อนอื่นๆ อาจไหลเข้าสู่ถังเก็บน้ำมันและส่งผลต่อคุณภาพของน้ำมันฉนวน

ตัวกรองอากาศสำหรับหม้อแปลง (transformer breather) ซึ่งยังเรียกว่า ตัวกรองอากาศแบบดูดความชื้น (dehydrating breather) หรือตัวกรองอากาศชนิดเจลซิลิกา (silica gel breather) ทำหน้าที่ทำให้อากาศที่ไหลเข้าสู่ถังเก็บน้ำมันแห้งและกรองสิ่งสกปรก มันทำหน้าที่คล้าย 'หน้ากากหายใจแบบแห้ง' สำหรับหม้อแปลง โดยช่วยปกป้องระบบฉนวนและสนับสนุนการดำเนินงานอย่างเชื่อถือได้

อะไรคือ หม้อแปลง ตัวกรองอากาศคืออะไร

ตัวกรองอากาศสำหรับหม้อแปลงคืออุปกรณ์เสริมที่โดยทั่วไปติดตั้งเชื่อมต่อกับช่องว่างอากาศภายในถังเก็บน้ำมันของหม้อแปลงแบบจุ่มในน้ำมัน นอกจากนี้ ยังสามารถติดตั้งตัวกรองอากาศแยกตัวหนึ่งไว้ที่ถังเก็บน้ำมันของอุปกรณ์ปรับแต่งแรงดันขณะจ่ายโหลด (on-load tap-changer) ได้อีกด้วย

ตัวระบายอากาศทำหน้าที่ควบคุมการไหลของอากาศเข้าและออกจากถังเก็บน้ำมัน (conservator) ขณะดูดอากาศเข้า ลมที่ไหลเข้าจะผ่านสารดูดความชื้น—โดยปกติคือเจลซิลิกา—ซึ่งดูดซับความชื้นก่อนที่อากาศจะถึงถังเก็บน้ำมัน

ตัวระบายอากาศแบบดั้งเดิมที่ใช้ในการกำจัดความชื้นมักประกอบด้วยห้องใสที่บรรจุเจลซิลิกา และอาจมีถ้วยปิดผนึกด้วยน้ำมันอยู่ที่ส่วนล่าง เอกสารจากผู้ผลิตตัวระบายอากาศสำหรับงานอุตสาหกรรมยืนยันว่า อากาศที่ไหลเข้าเนื่องจากการหดตัวจากความร้อนจะผ่านเจลซิลิกา ในขณะที่วาล์วไฮดรอลิกสามารถควบคุมการไหลของอากาศทั้งสองทิศทางได้

เหตุใดน้ำมันหม้อแปลงจึงมีลักษณะเหมือน 'หายใจ'?

ปริมาตรของน้ำมันหม้อแปลงเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ

เมื่ออุณหภูมิน้ำมันเพิ่มขึ้น

เมื่อโหลดหม้อแปลงหรืออุณหภูมิแวดล้อมเพิ่มขึ้น น้ำมันฉนวนจะร้อนขึ้นและขยายตัว ปริมาตรน้ำมันที่เพิ่มขึ้นทำให้พื้นที่ว่างสำหรับอากาศในถังเก็บน้ำมันลดลง ส่งผลให้อากาศถูกปล่อยออกผ่านตัวระบายอากาศ

เมื่ออุณหภูมิน้ำมันลดลง

เมื่อหม้อแปลงเย็นตัวลง น้ำมันจะหดตัว ทำให้ปริภูมิอากาศภายในถังเก็บน้ำมันเพิ่มขึ้น และดึงอากาศจากภายนอกเข้ามาผ่านตัวกรองอากาศ

กระบวนการนี้มักเรียกว่าการ "หายใจ" ของหม้อแปลง ตัวกรองอากาศไม่ได้หยุดยั้งการไหลของอากาศ แต่ทำหน้าที่ควบคุมและปรับสภาพอากาศที่แลกเปลี่ยนกับบรรยากาศ

เหตุใดความชื้นจึงเป็นอันตรายต่อหม้อแปลง

ระบบฉนวนของหม้อแปลงแบบจุ่มน้ำมันโดยปกติประกอบด้วยของเหลวฉนวนและฉนวนเซลลูโลสแข็งร่วมกัน ความชื้นที่แทรกซึมเข้าสู่ระบบนี้อาจลดประสิทธิภาพเชิงไดอิเล็กทริกและเร่งกระบวนการเสื่อมสภาพของฉนวน

แนวทางของ IEC ถือว่าประสิทธิภาพเชิงไดอิเล็กทริก การเสื่อมสภาพ ความเสถียร และปฏิสัมพันธ์ระหว่างของเหลวกับของแข็ง เป็นปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณาสำหรับของเหลวฉนวนหม้อแปลง

ตัวกรองอากาศที่ได้รับการบำรุงรักษาอย่างเหมาะสมช่วยลดปริมาณความชื้นจากบรรยากาศที่แทรกซึมผ่านถังเก็บน้ำมัน ซึ่งส่งผลดีต่อ

• ประสิทธิภาพเชิงไดอิเล็กทริกของน้ำมันฉนวน
• การปกป้องฉนวนแข็งของหม้อแปลง
• สภาวะการแยกฉนวนที่มีเสถียรภาพมากขึ้น
• ลดการปนเปื้อนจากอากาศชื้น
• อายุการใช้งานของน้ำมันและระบบฉนวนยาวนานขึ้น
• การทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้าเชื่อถือได้มากขึ้น

ตัวดูดความชื้นเป็นเพียงส่วนหนึ่งของระบบจัดการความชื้นสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าเท่านั้น ควรพิจารณาองค์ประกอบอื่นๆ ด้วย เช่น ซีลยาง ปะเก็น ไดอะแฟรมหรือบลาเดอร์ในถังขยาย (conservator) การบำบัดน้ำมัน คุณภาพของการติดตั้ง และวิธีปฏิบัติในการบำรุงรักษา

ส่วนประกอบหลักของตัวดูดความชื้นแบบทั่วไป หม้อแปลง ช่องระบายอากาศ

แม้โครงสร้างจะแตกต่างกันไปตามผู้ผลิตและรุ่น ตัวดูดความชื้นแบบทั่วไปอาจประกอบด้วยส่วนประกอบต่อไปนี้

1. ห้องบรรจุสารดูดความชื้นแบบโปร่งใส

ห้องที่ทำจากแก้วหรือพอลิเมอร์แบบโปร่งใสช่วยให้เจ้าหน้าที่บำรุงรักษาสามารถสังเกตสภาพของซิลิกาเจลได้โดยไม่จำเป็นต้องถอดตัวดูดความชื้นออก

ห้องดังกล่าวควรสะอาด สมบูรณ์ และปิดสนิทอย่างเหมาะสม รอยแตกร้าว การยึดติดหลวม หรือการรั่วของอากาศอาจทำให้อากาศที่ยังไม่ผ่านการกรองไหลผ่านสารดูดความชื้นได้

2. การบ่งชี้ซิลิกาเจล

ซิลิกาเจลดูดความชื้นจากอากาศที่ไหลเข้ามา ตัวบ่งชี้จะเปลี่ยนสีเมื่อสารดูดความชื้นอิ่มตัว

สีเดิมและสีเมื่ออิ่มตัวขึ้นอยู่กับสูตรของซิลิกาเจล เช่น ผลิตภัณฑ์บางชนิดเปลี่ยนจากสีส้มเป็นสีเขียว ขณะที่ชนิดอื่นอาจใช้คู่สีที่ต่างออกไป บุคลากรด้านการบำรุงรักษาต้องปฏิบัติตามแผนภูมิสีและคำแนะนำที่ให้มาพร้อมกับตัวระบายอากาศแต่ละแบบ แทนที่จะอาศัยกฎสีแบบทั่วไปเพียงอย่างเดียว

3. ตัวกรองและตะแกรงกั้น

ตะแกรงหรือตัวกรองช่วยกักอนุภาคซิลิกาเจลไว้ภายในห้อง และป้องกันไม่ให้ฝุ่นของสารดูดความชื้นเข้าสู่หรืออุดทางระบายอากาศ

4. ถ้วยซีลน้ำมันหรือวาล์วไฮดรอลิก

ตัวระบายอากาศแบบดั้งเดิมหลายแบบมีถ้วยน้ำมันอยู่ด้านล่าง ซึ่งทำหน้าที่สร้างซีลแบบไฮดรอลิก ช่วยจำกัดการสัมผัสอย่างต่อเนื่องระหว่างซิลิกาเจลกับอากาศภายนอก และยังช่วยป้องกันไม่ให้ฝุ่นและสิ่งสกปรกเข้าสู่ตัวระบายอากาศ

ระดับน้ำมันต้องรักษาให้เป็นไปตามคำแนะนำของผู้ผลิตวาล์วระบายอากาศ ถ้าน้ำมันมีปริมาณน้อยเกินไปอาจทำให้ซีลเสียหาย ขณะที่การเติมน้ำมันผิดวิธีอาจจำกัดการไหลเวียนของอากาศตามปกติ

5. ท่อเชื่อมต่อและฟลานจ์

ท่อเชื่อมต่อทำหน้าที่เชื่อมวาล์วระบายอากาศเข้ากับช่องอากาศของแท็งก์เก็บน้ำมัน ท่อ ปะเก็น และฟลานจ์ต้องคงสภาพสนิทแน่นและไม่มีสิ่งกีดขวาง เพื่อให้อากาศไหลผ่านวาล์วระบายอากาศแทนที่จะรั่วไหลออกทางจุดที่ควบคุมไม่ได้

วาล์วระบายอากาศของหม้อแปลงทำงานอย่างไร

ในระหว่างที่หม้อแปลงดูดอากาศเข้า ลมภายนอกจะเข้ามาผ่านส่วนล่างของวาล์วระบายอากาศ ขึ้นอยู่กับการออกแบบ ลมจะผ่านซีลน้ำมันหรือวาล์วไฮดรอลิกก่อนแล้วจึงผ่านเม็ดซิลิกาเจล

เม็ดซิลิกาเจลดูดความชื้นออกจากอากาศที่ไหลเข้ามา อากาศที่แห้งแล้วจะไหลผ่านท่อเชื่อมต่อเข้าสู่แท็งก์เก็บน้ำมัน

ในระหว่างที่หม้อแปลงปล่อยอากาศออก อากาศจะไหลย้อนกลับในทิศทางตรงข้ามและกลับสู่บรรยากาศผ่านชุดวาล์วระบายอากาศ เส้นทางการไหลของอากาศที่แน่นอนและการทำงานของวาล์วขึ้นอยู่กับการออกแบบของวาล์วระบายอากาศ

หลักการปฏิบัติงานสามารถสรุปได้ดังนี้:

1. น้ำมันหม้อแปลงเปลี่ยนปริมาตรตามอุณหภูมิ
2. ถังเก็บน้ำมันแลกเปลี่ยนอากาศกับบรรยากาศภายนอก
3. อากาศที่ไหลเข้าจะผ่านตัวกรองอากาศ
4. ซิลิกาเจลดูดความชื้นออกจากอากาศ
5. แหวนปิดน้ำมันหรือวาล์วช่วยควบคุมการไหลของอากาศและสิ่งปนเปื้อน
6. อากาศแห้งไหลเข้าสู่ถังเก็บน้ำมัน

เกิดอะไรขึ้นหากไม่บำรุงรักษาตัวกรองอากาศ

ตัวกรองอากาศที่อิ่มตัว รั่ว ว่างเปล่า หรืออุดตัน จะไม่สามารถทำหน้าที่ตามที่ออกแบบไว้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ซิลิกาเจลที่อิ่มตัว

เมื่อสารดูดความชื้นถึงจุดอิ่มตัวด้วยความชื้นแล้ว จะไม่สามารถทำหน้าที่ลดความชื้นของอากาศที่ไหลเข้ามาได้อย่างมีประสิทธิภาพอีกต่อไป การใช้งานต่อเนื่องในสภาวะเช่นนี้จะเพิ่มความเสี่ยงที่อากาศชื้นจะรั่วเข้าสู่ถังเก็บน้ำมัน

ถ้วยน้ำมันว่างเปล่าหรือปนเปื้อน

หากถ้วยซีลน้ำมันว่างเปล่า มีรอยรั่ว สกปรก หรือเกิดการแยกตัวเป็นเอมัลชัน อาจทำให้สูญเสียความสามารถในการซีลและกรองตามวัตถุประสงค์เดิม

การอุดตันของกระแสลม

เจลซิลิกาแบบผง สิ่งสกปรก ตะแกรงเสียหาย หรือท่อเชื่อมต่ออุดตัน อาจจำกัดการระบายอากาศ การอุดตันของทางเดินอากาศอาจรบกวนกระบวนการปรับสมดุลความดันในถังเก็บน้ำมันตามปกติ และควรตรวจสอบโดยเร็วที่สุด

อากาศรั่ว

ข้อต่อหลวม ปะเก็นเสีย หรือห้องใสแตกร้าว อาจทำให้อากาศเล็ดลอดผ่านเจลซิลิกาโดยไม่ผ่านการบำบัด จนทำให้อากาศภายนอกที่ยังไม่ผ่านการกรองเข้าสู่ถังเก็บน้ำมัน

การติดตั้งที่ไม่ถูกต้อง

การติดตั้งตัวระบายอากาศในแนวเอียง การใช้น้ำมันไม่เหมาะสม ไม่ถอดซีลสำหรับการขนส่งออก หรือการต่อเข้ากับท่อที่อุดตัน ล้วนส่งผลให้ตัวระบายอากาศทำงานผิดปกติ

รายการตรวจสอบตัวระบายอากาศหม้อแปลง

การตรวจสอบตัวระบายอากาศควรเป็นส่วนหนึ่งของโปรแกรมการติดตามสภาพเครื่องแปลงไฟฟ้าตามปกติ

สภาพภายนอก

ตรวจสอบว่า:

• ตัวระบายอากาศติดตั้งอย่างมั่นคงและตั้งตรง
• ห้องใสไม่มีรอยแตกร้าวหรือเสียหาย
• ไม่พบการรั่วของน้ำมันหรืออากาศ
• หน้าต่างตรวจสอบสะอาดเพียงพอที่จะสังเกตเจลซิลิกาได้
• ข้อต่อแบบฟลานจ์ ชิ้นส่วนยึดติด และสกรูยังคงแน่นหนา

สภาพเจลซิลิกา

ยืนยันว่า:

• สีของเจลซิลิกาสอดคล้องกับเงื่อนไข 'แห้ง' ที่ผู้ผลิตกำหนด
• การเปลี่ยนสียังไม่ถึงขีดจำกัดที่ผู้ผลิตกำหนดสำหรับการเปลี่ยนหรือฟื้นฟู
• ตัวดูดความชื้นยังไม่เปลี่ยนเป็นผง ไม่แข็งตัว และไม่มีสิ่งปนเปื้อน
• ทางเดินอากาศและตะแกรงกั้นไม่มีสิ่งใดมาขัดขวาง

การเปลี่ยนสีของตัวดูดความชื้นบริเวณประมาณครึ่งหนึ่งถึงสองในสามของชั้นอาจใช้เป็นสัญญาณบ่งชี้ว่าถึงเวลาบำรุงรักษาสำหรับหน่วยแบบทั่วไป อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้จะไม่แทนคำแนะนำในการใช้งานตัวระบายอากาศที่ติดตั้งไว้จริง สูตรซิลิกาเจลและสีตัวบ่งชี้อาจแตกต่างกันไป

ถ้วยซีลน้ำมัน

ตรวจสอบให้แน่ใจว่า:

• ระดับน้ำมันอยู่ที่ตำแหน่งที่ระบุไว้
• น้ำมันสะอาด ไม่มีน้ำหรือภาวะอิมัลชันปรากฏให้เห็น
• ถ้วยไม่แตกร้าวหรือรั่ว
• ปะเก็นและชิ้นส่วนยึดยังอยู่ในสภาพดี

การเชื่อมต่อและทางเดินอากาศ

ตรวจสอบ:

• ท่อกลับเข้าสู่ถังเก็บน้ำมัน
• ปะเก็นข้อต่อแบบฟลานจ์และข้อต่อแบบเกลียว
• ตะแกรงและช่องทางการไหลของอากาศภายใน
• สัญญาณของการอุดตัน การกัดกร่อน หรือความเสียหายเชิงกายภาพ

สภาพการทำงาน

พฤติกรรมความดันที่ผิดปกติ ฟองอากาศที่ผิดปกติ การไหลของอากาศแบบทิศทางเดียวอย่างต่อเนื่อง หรือสัญญาณผิดปกติจากถังเก็บน้ำมัน ควรตรวจสอบตามคู่มือหม้อแปลงไฟฟ้าและคู่มือตัวดูดความชื้น

ควรเปลี่ยนเจลซิลิกาเมื่อใด

ควรเปลี่ยนหรือฟื้นฟูเจลซิลิกาเมื่อมันเข้าสู่สภาพที่ผู้ผลิตตัวดูดความชื้นระบุไว้

ความถี่ในการบำรุงรักษาขึ้นอยู่กับ:

• ปริมาตรน้ำมันในหม้อแปลงไฟฟ้า
• ความจุของตัวดูดความชื้น
• ความชื้นของบริเวณ
• อุณหภูมิบริเวณ
• การโหลดหม้อแปลง
• การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิน้ำมัน
• ความถี่ของวงจรความร้อน
• สภาพของถังเก็บน้ำมันและซีล

ข้อมูลจากผู้ผลิตแสดงว่าตัวแปรเหล่านี้มีอิทธิพลโดยตรงต่อขนาดของตัวกรองอากาศและช่วงเวลาในการบำรุงรักษา ดังนั้น การตรวจสอบตามสภาพจริงจึงเชื่อถือได้มากกว่าการใช้ตารางการเปลี่ยนถ่ายที่เหมือนกันสำหรับหม้อแปลงทุกตัว

ซิลิกาเจลแบบดั้งเดิมบางชนิดสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้โดยการให้ความร้อนอย่างควบคุม แต่อุณหภูมิและวิธีการที่อนุญาตขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์นั้น ๆ โดยเฉพาะ สารดูดความชื้นที่ปนเปื้อนหรือเสื่อมสภาพจนเป็นผงละเอียดไม่ควรนำกลับมาใช้ซ้ำโดยอัตโนมัติ

มีตัวกรองอากาศแบบสามารถฟื้นฟูตัวเองได้ในตลาดด้วย ซึ่งอุปกรณ์เหล่านี้จะทำให้ซิลิกาเจลแห้งโดยอัตโนมัติ และติดตามจำนวนรอบการหายใจ จึงช่วยลดความจำเป็นในการเปลี่ยนสารดูดความชื้นด้วยมือ

ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่สำคัญ

การบำรุงรักษาตัวกรองอากาศของหม้อแปลงต้องดำเนินการโดยบุคลากรที่มีคุณสมบัติเหมาะสมภายใต้ขั้นตอนความปลอดภัยที่สถานที่นั้นรับรองแล้ว

ก่อนถอด หรือเปิด หรือซ่อมบำรุงตัวกรองอากาศ:

• ปฏิบัติตามคำแนะนำของผู้ผลิตหม้อแปลง
• ยืนยันว่าหม้อแปลงจำเป็นต้องตัดไฟหรือแยกวงจรหรือไม่
• ป้องกันการดำเนินการโดยไม่ได้ตั้งใจ หรือการปล่อยแรงดันอย่างไม่คาดคิด
• ใช้อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลที่เหมาะสม
• พิจารณาอันตรายจากน้ำมันร้อน ไฟฟ้า และการทำงานบนที่สูง
• ปกป้องช่องเปิดของถังเก็บน้ำมัน (conservator) จากมลพิษในอากาศ
• อย่าทิ้งท่อระบายอากาศเปิดไว้นานกว่าที่จำเป็น
• ใช้สารดูดความชื้น น้ำมัน ซีล และชิ้นส่วนสำรองที่ได้รับการรับรองเท่านั้น

คำแนะนำในการใช้งานอุปกรณ์เสริมของหม้อแปลงเตือนเจ้าหน้าที่ให้ตัดไฟอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง และป้องกันไม่ให้เชื่อมต่อใหม่ก่อนดำเนินการบำรุงรักษาทางไฟฟ้า

เหตุใดการบำรุงรักษาตัวกรองอากาศจึงสำคัญ

ตัวระบายอากาศของหม้อแปลงเป็นอุปกรณ์เสริมขนาดเล็ก แต่มีหน้าที่สำคัญในการปกป้องระบบ โดยทำหน้าที่ดูดความชื้นออกจากอากาศที่ไหลเข้า และช่วยป้องกันไม่ให้สิ่งสกปรกเข้าสู่ถังเก็บน้ำมัน จึงส่งผลดีต่อคุณภาพของน้ำมันฉนวนและระบบฉนวนโดยรวมของหม้อแปลง

กล่าวอย่างง่าย ๆ ตัวระบายอากาศก็คือหน้ากากหายใจแบบแห้งสำหรับหม้อแปลง

• ช่วยให้ถังเก็บน้ำมันสามารถแลกเปลี่ยนอากาศได้
• กำจัดความชื้นออกจากอากาศที่ไหลเข้า
• ช่วยกรองฝุ่นและสิ่งสกปรก
• ช่วยรักษาสมดุลความดัน
• ช่วยปกป้องน้ำมันฉนวน
• ลดความเสี่ยงในการบำรุงรักษาที่หลีกเลี่ยงได้

ดังนั้น การตรวจสอบซิลิกาเจล ถ้วยน้ำมัน ซีล และทางเดินของอากาศอย่างสม่ำเสมอ จึงเป็นส่วนสำคัญของการบำรุงรักษาหม้อแปลงแบบจุ่มน้ำมัน

โซลูชันหม้อแปลงจาก Dingxin Electric

บริษัท ติงซิน อิเล็กทริก ผลิตหม้อแปลงไฟฟ้าแบบจุ่มในน้ำมันสำหรับจ่ายไฟและให้กำลังไฟฟ้าตามความต้องการเฉพาะของลูกค้า สำหรับงานด้านสาธารณูปโภค อุตสาหกรรม พลังงานหมุนเวียน พาณิชยกรรม และโครงสร้างพื้นฐาน

สามารถกำหนดค่าความจุของหม้อแปลง อัตราส่วนแรงดัน ความถี่ กลุ่มเวกเตอร์ ค่าอิมพีแดนซ์ ช่วงการปรับแต่งแรงดัน (tapping range) วิธีระบายความร้อน อุปกรณ์เสริม และฟังก์ชันการตรวจสอบ ได้ตามข้อกำหนดทางเทคนิคของลูกค้า

หากต้องการคำแนะนำในการเลือกหม้อแปลงหรือข้อมูลเกี่ยวกับการบำรุงรักษา โปรดติดต่อ ติงซิน อิเล็กทริก โดยแจ้งความจุที่ต้องการ แรงดันเบื้องต้นและเบื้องปลาย ความถี่ สภาพแวดล้อมในการติดตั้ง และมาตรฐานที่ใช้บังคับ