التحقيق في مخاطر العزل: كيفية التعامل مع التوزيع غير المتساوي للمجال الكهربائي داخل المحولات الجافة

في الصيانة الدورية لأنظمة الطاقة، غالبًا ما تشير الضوضاء غير الطبيعية أو ارتفاع درجة الحرارة الموضعي الناتج عن تشغيل محولات الملفات المصبوبة إلى مشكلة تقنية أساسية: عدم توازن في توزيع المجال الكهربائي الداخلي. في ظل التشغيل طويل الأمد تحت أحمال عالية، تؤدي هذه الظاهرة مباشرةً إلى تدهور أداء مواد العزل.

مخاطر الفجوة الهوائية في ملفات الجهد العالي للمحولات الجافة
يحدد نمط تراكم الشحنة عند سطح التلامس بين المواد العازلة غير المتجانسة توزيع الجهد. يعتمد محول توزيع الراتنج المصبوب بشكل أساسي على راتنج الإيبوكسي والهواء كوسيط عازل. نظرًا لأن ثابت العزل الكهربائي للهواء أقل بكثير من ثابت العزل الكهربائي لراتنج الإيبوكسي، فعند نفس الجهد، ستشهد فقاعات الهواء المتبقية داخل الراتنج تدرجًا أعلى في الجهد. يُعد هذا التركيز العالي للشحنة في هذه المساحات الصغيرة بيئة خصبة للتفريغ الجزئي.

مظاهر محددة لتفريغ الفجوة الهوائية
تغير مفاجئ في المجال الكهربائي للعازل: عند وجود ثقوب داخل طبقة العزل، يقفز الجهد في تلك المنطقة.

تآكل الأوزون: يؤدي التفاعل الكيميائي الناتج عن التفريغ إلى تآكل العازل الصلب المحيط، مُشكِّلاً قنوات متفحمة.

تأثير الزوايا الحادة للمعادن على توزيع المجال الكهربائي في المحولات الجافة:
يلعب الشكل الفيزيائي للمكونات الهيكلية دورًا حاسمًا في اتجاه الشحنة. فالنتوءات أو الحواف الحادة عند وصلات أسلاك اللفائف، أو نقاط التفرع، أو المثبتات، تتسبب في تراكم الشحنة بسرعة في هذه المناطق ذات نصف القطر الصغير جدًا.

تحليل تأثير الطرف: تُظهر النماذج الفيزيائية أنه كلما صغر نصف قطر انحناء الموصل، زادت كثافة الشحنة بالقرب من سطحه.

ظاهرة الجهد العائم: تُولِّد الأجزاء المعدنية غير المؤرضة بشكل صحيح جهدًا مستحثًا تحت تأثير مجال كهربائي قوي، مما يُسبب زيادة مفاجئة في فرق المجال الكهربائي بينها وبين المكونات المجاورة.

اقتراحات عملية لتحسين شدة المجال الكهربائي الداخلي للمحولات الجافة: يتطلب تحسين بيئة المجال الكهربائي البدء بتعديل البنية الفيزيائية. بالنسبة للمعدات قيد الاستخدام، يُعد اختبار التفريغ الجزئي المنتظم طريقة مباشرة لمراقبة حالة العزل.

تطبيق هياكل الحماية
يُمكن تركيب حلقة حماية كهروستاتيكية في نهاية ملف الجهد العالي لتخفيف تدرج الجهد الحاد. يعمل هذا الهيكل على توجيه الشحنة لتوزيعها بالتساوي على مساحة سطح أوسع من خلال تغيير الحدود الفيزيائية.

التحكم في رطوبة البيئة
يؤدي ارتفاع رطوبة الهواء إلى تقليل جهد الانهيار في الفجوة الهوائية بشكل ملحوظ. يُعد التحكم في جفاف بيئة التركيب أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على استقرار نظام العزل في محولات الراتنج المصبوب الجافة. خاصةً أثناء مرحلة إعادة التشغيل بعد الإيقاف، يُمكن أن يُشكل التكثف الملتصق بسطح الملف مسارًا خطيرًا للتفريغ الكهربائي.