Δουλεύω με διηλεκτρικά υγρά από το 2014. Τα έχω χυθεί, τα έχω αναπνεύσει (όχι), τα έχω δει να αποτυγχάνουν καταστροφικά και μια φορά – ΜΙΑ ΦΟΡΑ – αναγκάστηκα να εκκενώσω ένα κτίριο γιατί κάποιος σκέφτηκε ότι θα ήταν καλό να χρησιμοποιήσω λάθος τύπο. Δεν ήταν καλά.
Αυτό είναι όλα όσα θα ήθελα να μου έλεγε κάποιος πριν ξεκινήσω να ασχολούμαι με αυτό το υλικό.
Τι είναι ακόμη το διηλεκτρικό υγρό;
Σωστά έτσι. Ξέρετε πώς ο ηλεκτρισμός περνά μέσα από το μέταλλο; Και πώς δεν διοχετεύεται μέσω… όχι-μετάλλων; Αυτή είναι η βασική ιδέα.
Το διηλεκτρικό υγρό είναι ένας υγρός μονωτήρας. Δεν μεταφέρει ηλεκτρισμό. Ή τεχνικά το κάνει αλλά ΠΟΛΥ άσχημα, που για τους σκοπούς μας σημαίνει ότι δεν το κάνει. Η ειδική αντίσταση είναι περίπου 10^12 ohm-μέτρα ή μεγαλύτερη. Συγκρίνετε αυτό με τον χαλκό στο 10^-8. Τεράστια διαφορά.
Αλλά εδώ είναι το θέμα - δεν είναι μόνο η μόνωση. Τα διηλεκτρικά υγρά κάνουν τρεις εργασίες:
Ηλεκτρική μόνωση- Σταματά το ρεύμα να πηγαίνει εκεί που δεν θα έπρεπε
Ψύξη- Απομακρύνει τη θερμότητα από θερμά σημεία
Καταστολή τόξου- Εάν υπάρχει σπίθα, τον πνίγει
Αυτό το τρίτο είναι κρίσιμο και οι περισσότεροι άνθρωποι δεν το καταλαβαίνουν. Ο αέρας είναι στην πραγματικότητα ένας πολύ καλός μονωτήρας μέχρι να μην είναι. Πάρτε αρκετή τάση, χαλάει ο αέρας, έχετε τόξο, τα πράγματα εκρήγνυνται. Διασκεδαστικές στιγμές.
Υγρό διηλεκτρικό; Πολύ υψηλότερη τάση διάσπασης. Μιλάμε για 30-70 kV για διάκενο 2,5 mm σε λάδι έναντι 8-10 kV στον αέρα. Έτσι, μπορείτε να πακετάρετε τον ηλεκτρικό εξοπλισμό πολύ πιο σφιχτά.
Γιατί το χρησιμοποιούμε
Γιατί βασικά πρέπει.
Κοιτάξτε έναν μεγάλο μετασχηματιστή. Αυτά που βλέπετε σε στύλους ρεύματος ή έξω από κτίρια. Μέσα σε αυτό το μεταλλικό κουτί είναι ένα μάτσο χάλκινα πηνία τυλιγμένα γύρω από έναν σιδερένιο πυρήνα. Αυτά τα πηνία ζεσταίνονται. Όπως ζεστό 80-90 μοίρες υπό κανονικό φορτίο, θερμότερο υπό βαρύ φορτίο.
Αερόψυξη; Ξεχάστε το. Δεν είναι αρκετό. Χρειάζεστε κάτι που:
Δεν μεταφέρει ηλεκτρισμό
Έχει καλή θερμοχωρητικότητα
Μπορεί πραγματικά να μετακινήσει τη θερμότητα (συναγωγή)
Δεν θα πάρει φωτιά εύκολα
Διαρκεί για δεκαετίες χωρίς να χαλάει
Νερό; Μεγάλη θερμοχωρητικότητα! Επίσης μεταφέρει ηλεκτρισμό. Δύσκολη πάσα.
Αέρας; Δεν μεταφέρει, αλλά τρομερή μεταφορά θερμότητας.
Ελαιο; Δεν άγει (πολύ), καλή θερμοχωρητικότητα, ρέει εύκολα, σχετικά ασφαλής. Νικητής νικητής.
Εργάστηκα σε ένα έργο μια φορά όπου ο πελάτης επέμενε ότι μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν ψύξη αέρα σε μετασχηματιστή 2 MVA. Τους εξοικονόμησε σαν 3000 $ στο λάδι. Τους κόστισε 80.000 $ όταν ο μετασχηματιστής απέτυχε μετά από 8 μήνες. Ο χαλκός κυριολεκτικά έλιωσε. Κάπου έχω φωτογραφίες.
Οι διαφορετικοί τύποι και γιατί έχουν σημασία
Ω φίλε εντάξει εδώ είναι που γίνεται περίπλοκο. Αλλά θα προσπαθήσω να το κρατήσω απλό.
Mineral Oil (Transformer Oil)
Τι είναι: Επεξεργασμένο προϊόν πετρελαίου
Πλεονεκτήματα: Φθηνό, λειτουργεί τέλεια, το χρησιμοποιώ εδώ και 100+ χρόνια
Μειονεκτήματα: Εύφλεκτο (είδος), περιβαλλοντικές ανησυχίες, βιοαποδομησιμότητα είναι χάλια
Χρησιμοποιείται σε: Στους περισσότερους μετασχηματιστές, παλαιότερο εξοπλισμό
Κόστος: Όπως 5-8 $ ανά γαλόνι χύμα (οι τιμές αυξήθηκαν πρόσφατα, προϊόντα της αλυσίδας εφοδιασμού)
Υγρό σιλικόνης
Τι είναι: Συνθετικό πολυμερές λάδι (πολυδιμεθυλοσιλοξάνη συνήθως)
Πλεονεκτήματα: Υψηλό σημείο ανάφλεξης (300 μοίρες +), σταθερό, δεν οξειδώνεται εύκολα
Μειονεκτήματα: Ακριβό, αν καεί, ο καπνός είναι τοξικός
Χρησιμοποιείται σε: Μετασχηματιστές εσωτερικού χώρου, μέρη όπου ο κίνδυνος πυρκαγιάς είναι κρίσιμος
Κόστος: $30-60 ανά γαλόνι
Σημείωση: Έχω δει υγρό σιλικόνης να επιβιώνει από πυρκαγιές που θα κατέστρεφαν εξοπλισμό ορυκτελαίων
Εστερικά υγρά
Φυσικός εστέρας: Φτιαγμένος από λαχανικά (σόγια, ελαιοκράμβη, ηλίανθος)
Συνθετικός εστέρας: Το εργαστήριο-παρήγαγε παρόμοια μόρια
Πλεονεκτήματα: Βιοδιασπώμενο, υψηλό σημείο πυρκαγιάς, καλύτερο για το περιβάλλον
Μειονεκτήματα: Μπορεί να είναι ευαίσθητο στην υγρασία, ακριβό, υποβαθμίζεται πιο γρήγορα σε ορισμένες συνθήκες
Κόστος: $15-40 ανά γαλόνι ανάλογα με τον τύπο
Χρησιμοποιείται σε: Νέες εγκαταστάσεις, μετασκευές, οπουδήποτε οι περιβαλλοντικοί κανόνες είναι αυστηροί
Ρευστά φθοράνθρακα
Τι είναι: Συνθετικές φθοριωμένες ενώσεις
Πλεονεκτήματα: Εντελώς μη εύφλεκτο-, απίστευτη σταθερότητα θερμοκρασίας
Μειονεκτήματα: ΤΕΛΕΙΑ ΑΚΡΙΒΟ, περιβαλλοντικές ανησυχίες (μερικά είναι αέρια θερμοκηπίου)
Χρησιμοποιείται σε: Στρατιωτικές, αεροπορικές, κρίσιμες εφαρμογές
Κόστος: Μη ρωτάς. Σοβαρά. Όπως $200+ ανά γαλόνι. Το χρησιμοποιήσαμε μια φορά σε σύμβαση DOD.
Υπάρχει επίσηςμόνωση αερίου-πράγματα (SF6), αλλά αυτό δεν είναι πραγματικά ένα ρευστό και επίσης το SF6 είναι φρικτό για το περιβάλλον, επομένως προσπαθούμε να το καταργήσουμε σταδιακά. Καλή απαλλαγή ειλικρινά.
Mineral Oil vs Synthetic: The Great Debate
Με ρωτούν συνεχώς για αυτό. "Να χρησιμοποιήσω ορυκτέλαιο ή συνθετικό;"
Η απάντηση είναι: ποιος είναι ο προϋπολογισμός σας και ποια η εφαρμογή;
Χρησιμοποιήστε ορυκτέλαιο όταν:
Είναι ένας τυπικός μετασχηματιστής εξωτερικού χώρου
Ο προϋπολογισμός είναι περιορισμένος
Είστε εντάξει με τις περιβαλλοντικές ανταλλαγές
Ο κίνδυνος πυρκαγιάς είναι διαχειρίσιμος
Έχετε τον κατάλληλο περιορισμό
Θα έλεγα ότι το 80% των μετασχηματιστών εκεί έξω είναι ακόμα ορυκτέλαιο. Λειτουργεί. Είναι φτηνό. Είναι αυτό που όλοι ξέρουν να το χειρίζονται.
Χρησιμοποιήστε συνθετικό (σιλικόνη/εστέρα) όταν:
Εγκατάσταση σε εσωτερικούς χώρους
Οι κωδικοί πυρκαγιάς το απαιτούν
Το απαιτούν οι περιβαλλοντικοί κανονισμοί
Κοντά σε πηγές νερού ή ευαίσθητες περιοχές
Μπορείτε να το αντέξετε οικονομικά
Ένας από τους πελάτες μου άλλαξε από ορυκτέλαιο σε φυσικό εστέρα για όλους τους μετασχηματιστές-που είναι τοποθετημένοι σε επιθέματα. Το κόστος αυξήθηκε περίπου 40% ανά μονάδα. Αλλά το κόστος ασφάλισής τους μειώθηκε κατά 15% και πήραν θετικό PR επειδή ήταν «πράσινοι». Λογικό για αυτούς.
Ένας άλλος πελάτης προσπάθησε να κάνει φθηνά και να χρησιμοποιήσει ορυκτέλαιο όπου θα έπρεπε να είχε χρησιμοποιήσει σιλικόνη. Ο μετασχηματιστής ήταν σε ένα υπόγειο κτιρίου. Ο πυροσβέστης το έπιασε κατά τη διάρκεια ελέγχου. Έπρεπε να στραγγίσουν όλο το πράγμα και να ξαναγεμίσουν με σιλικόνη. Τους κοστίζει περίπου 25.000 $ για μετασκευή συν χρόνο διακοπής λειτουργίας. Απλώς χρησιμοποιήστε το σωστό υγρό από την αρχή.
Εκείνη τη φορά έμαθα για τα PCB Ο σκληρός τρόπος
Εντάξει, αυτό είναι σημαντικό και επίσης τρομακτικό.
Τα PCB (πολυχλωριωμένα διφαινύλια) ήταν το διηλεκτρικό ρευστό. Όπως από τη δεκαετία του 1930 έως τη δεκαετία του 1970. Ήταν καταπληκτικά – εξαιρετικά σταθερά, υψηλής διηλεκτρικής αντοχής, μη εύφλεκτα. Τέλειο, σωστά;
Τότε καταλάβαμε ότι προκαλούν καρκίνο. Και δεν χαλάνε. Πάντα. Απλώς συσσωρεύονται στο περιβάλλον και στα έμβια όντα. Ωχ.
Οι ΗΠΑ τα απαγόρευσαν το 1979. Οι περισσότερες χώρες ακολούθησαν τελικά. Αλλά εδώ είναι το πράγμα - οι μετασχηματιστές διαρκούν 30, 40, 50 χρόνια. Υπάρχει λοιπόν ΑΚΟΜΑ εξοπλισμός εκεί έξω με PCB.
Το έμαθα με τον δύσκολο τρόπο το 2016. Έκανα συντήρηση σε αυτό που νόμιζα ότι ήταν ένας παλιός μετασχηματιστής ορυκτελαίων. Η ετικέτα έγραφε ορυκτέλαιο. Τα χαρτιά έλεγαν ορυκτέλαιο. Πήρε ένα δείγμα για να δοκιμάσει τη διηλεκτρική αντοχή (τυπική διαδικασία) και ανακάλυψε ότι ήταν στην πραγματικότητα askarel – ένα υγρό με βάση το PCB-.
Κάποιος το είχε ξαναχαρακτηρίσει κάποια στιγμή. Πιθανώς για να αποφευχθεί το κόστος απόρριψης (η απόρριψη PCB είναι δαπανηρή και υπόκειται σε αυστηρές ρυθμίσεις).
Έπρεπε να εκκενώσουμε το κτίριο, να καλέσουμε μια ομάδα hazmat, να κάνουμε δοκιμές εδάφους, ολόκληρα τα εννέα μέτρα. Έπρεπε να κάνω ιατρικές εξετάσεις για να βεβαιωθώ ότι δεν εκτίθηκα σε επικίνδυνα επίπεδα. Διασκεδαστική εβδομάδα.
Εάν εργάζεστε με παλιούς μετασχηματιστές:
ΠΑΝΤΑ δοκιμάζετε πριν υποθέσετε τι υγρό υπάρχει εκεί
Οι ετικέτες ψεύδονται
Τα PCB είναι βαρύτερα από το ορυκτέλαιο (ειδικό βάρος ~1,5 έναντι 0,88)
Αν βρείτε PCB, αναφέρετέ το. Μην προσπαθήσετε να το πετάξετε μόνοι σας.
Υπάρχουν ακόμη δεκάδες χιλιάδες μετασχηματιστές PCB σε λειτουργία
Αυτό δεν είναι αστείο. Τα PCB είναι σοβαρά κακά νέα. Ξέρω τρία παιδιά που ανέπτυξαν προβλήματα υγείας από έκθεση σε PCB. Κάποιος έπρεπε να συνταξιοδοτηθεί πρόωρα.
Λάδι μετασχηματιστή (ο πιο κοινός τύπος)
Επιτρέψτε μου να μιλήσω συγκεκριμένα για το λάδι μετασχηματιστή, καθώς αυτό είναι που θα ασχοληθούν πραγματικά οι περισσότεροι άνθρωποι.
Ξεκινά ως αργό πετρέλαιο, διυλίζεται, υποβάλλεται σε υδροεπεξεργασία για την απομάκρυνση του θείου και των αρωματικών ουσιών και στη συνέχεια υποβάλλεται σε επεξεργασία για την αφαίρεση της υγρασίας και των σωματιδίων. Αυτό που καταλήγετε είναι ένα διαυγές έως ανοιχτό κίτρινο υγρό που αποτελείται από περίπου 90% παραφινικούς υδρογονάνθρακες.
Βασικές ιδιότητες:
Πυκνότητα: ~0,87 g/cm³ στους 20 βαθμούς
Ιξώδες: 10-12 cSt στους 40 βαθμούς (σαν πηχτό νερό βασικά)
Σημείο ανάφλεξης: 135-160 μοίρες (εξαρτάται από τον βαθμό)
Σημείο ροής: -40 βαθμοί ή χαμηλότερο για ποιότητες ψυχρού κλίματος
Διηλεκτρική ισχύς: 30+ kV για διάκενο 2,5 mm (φρέσκο λάδι, κατάλληλα επεξεργασμένο)
Συντελεστής διάχυσης:<0.5% at 90°C
Αυτός ο παράγοντας διάχυσης είναι σημαντικός. Μετρά πόση ενέργεια απορροφά το λάδι και μετατρέπεται σε θερμότητα. Το χαμηλότερο είναι καλύτερο. Το νέο λάδι είναι περίπου 0,05%. Το παλιό υποβαθμισμένο λάδι μπορεί να είναι 5% ή μεγαλύτερο. Αυτό είναι ένα πρόβλημα.
Έχω δοκιμάσει λάδι μετασχηματιστή που ήταν σε λειτουργία από το 1968. Ήταν ΚΑΦΕ. Όπως η κόκα-κόλα μπράουν. Ο παράγοντας διάχυσης ήταν εκτός διαγραμμάτων. Η διηλεκτρική ισχύς ήταν ίσως 15 kV. Αυτός ο μετασχηματιστής ήταν μια ωρολογιακή βόμβα.
Το αντικατέστησαν μετά την αναφορά μου. Καλό είναι επίσης γιατί βρήκαμε μόνωση από ανθρακούχο χαρτί μέσα. Άλλο ένα ή δύο χρόνια και αυτό το πράγμα θα είχε αποτύχει καταστροφικά.
Πού θα βρείτε πραγματικά αυτό το πράγμα
Περισσότερα μέρη από όσα νομίζετε.
Ηλεκτρικοί Μετασχηματιστές- Προφανώς. Από μικρές βάσεις-μέχρι τεράστιες μονάδες υποσταθμού. Τα μεγάλα μπορεί να έχουν 10,000+ γαλόνια λάδι. Αυτή είναι μια πισίνα γεμάτη λάδι.
Διακόπτες Κυκλώματος- Οι διακόπτες κυκλώματος υψηλής τάσης χρησιμοποιούν συχνά λάδι για την καταστολή του τόξου. Όταν σπάσετε ένα κύκλωμα 230 kV υπό φορτίο, έχετε ένα κολασμένο τόξο. Το λάδι βοηθά στο σβήσιμο.
Πυκνωτές- Ορισμένοι παλαιότεροι πυκνωτές χρησιμοποιούσαν διηλεκτρικό υγρό. Τα περισσότερα νεότερα χρησιμοποιούν κάτι άλλο, αλλά υπάρχει ακόμα παλιός εξοπλισμός τριγύρω.
ΚαλώδιαΤα καλώδια με - λάδι-ήταν συνηθισμένα για υπόγεια μετάδοση ρεύματος. Σωλήνας με καλώδιο μέσα, γεμάτος με λάδι υπό πίεση. Τα καταργούμε σταδιακά, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν σε μεγάλες πόλεις.
Immersion Cooling για υπολογιστές- Αυτό είναι νεότερο και πολύ ωραίο. Τα κέντρα δεδομένων βυθίζουν ολόκληρους διακομιστές σε διηλεκτρικό υγρό. Δεν χρειάζονται ανεμιστήρες, πολύ καλύτερη ψύξη. Περιηγήθηκα σε μια εγκατάσταση κάνοντας αυτό το 2023. Είναι περίεργο να βλέπεις μια μητρική πλακέτα απλώς… να κάθεται σε καθαρό λάδι… να λειτουργεί κανονικά.
Ηλεκτροστατικοί Κατακρημνιστές- Βιομηχανικό φιλτράρισμα αέρα. Χρησιμοποιούν υψηλή τάση για τη φόρτιση σωματιδίων. Χρειάζεστε διηλεκτρικό υγρό για τη μόνωση των εξαρτημάτων υψηλής τάσης.
Ιατρικός Εξοπλισμός- Μηχανήματα ακτίνων Χ, ορισμένοι τύποι εξοπλισμού απεικόνισης. Οπουδήποτε χρειάζεστε υψηλή τάση σε μικρό χώρο.
Μηχανές EDM- Επεξεργασία ηλεκτρικής εκκένωσης. Έκοβαν μέταλλο χρησιμοποιώντας ελεγχόμενους σπινθήρες κάτω από το νερό. Λοιπόν, κάτω από διηλεκτρικό υγρό τεχνικά.
Είδα και διηλεκτρικό υγρό που χρησιμοποιείται ως υδραυλικό υγρό μια φορά. Αυτό ήταν… ενδιαφέρον. Και μάλλον δεν ήταν καλή ιδέα αλλά λειτούργησε. Ο τύπος ήταν σε τσιμπήματα και ήταν αυτό που είχε. Μην το προτείνετε.
Πράγματα ασφαλείας που δεν σας λέει κανείς (μέχρι κάποιος να πληγωθεί)
Λοιπόν, θα είμαι αληθινός μαζί σου. Τα διηλεκτρικά υγρά είναι αρκετά ασφαλή σε σύγκριση με πολλά βιομηχανικά χημικά. Αλλά δεν είναι ακίνδυνοι.
Ορυκτέλαιο:
Ήπιο ερεθιστικό για μερικούς ανθρώπους
Μην αναπνέετε τον ατμό αν είναι ζεστός (μπορεί να προκαλέσει πονοκεφάλους, ναυτία)
Γλιστερό στο διάολο (είδα τρία άτομα να γλιστρούν και να πέφτουν)
Αν πάρει φωτιά… δεν πρέπει να πάρει φωτιά εύκολα, αλλά αν πάρει φωτιά, μην χρησιμοποιήσετε νερό. Χρησιμοποιήστε αφρό ή CO2.
Ο ζεστός ατμός μπορεί να συμπυκνωθεί στους πνεύμονές σας. Αυτό είναι κακό.
Υγρά σιλικόνης:
Αρκετά μη-τοξικό σε κανονικές θερμοκρασίες
Αλλά αν καούν (και δεν καίγονται εύκολα), τα προϊόντα καύσης περιλαμβάνουν φορμαλδεΰδη και άλλα δυσάρεστα πράγματα
Επίσης εξαιρετικά γλιστερό
Καθαρίζεται δύσκολα (δεν αναμειγνύεται με νερό, δεν εξατμίζεται)
Εστερικά υγρά:
Γενικά ασφαλές, φτιαγμένο από λαχανικά σωστά;
Μπορεί να προκαλέσει αλλεργικές αντιδράσεις σε μερικούς ανθρώπους (ειδικά αν είστε αλλεργικοί στη σόγια/σπόρους)
Αποσυντίθεται ταχύτερα παρουσία νερού/οξυγόνου
Τα προϊόντα αποικοδόμησης μπορεί να είναι όξινα και να διαβρώνουν μέταλλα
Φθοράνθρακες:
Μη-τοξικό κυρίως
But some are greenhouse gases (GWP >10000)
Ακριβό για τη σωστή απόρριψη
Γενικά θέματα ασφαλείας:
Φορέστε γάντια. Ξέρω ότι είναι πόνος, αλλά το λάδι μετασχηματιστή στα χέρια σου μπαίνει παντού. Το τηλέφωνό σας, το τιμόνι σας, το γεύμα σας. Φορέστε μόνο τα καταραμένα γάντια.
Προστασία των ματιών κατά τη δειγματοληψία ή την εργασία σε εξοπλισμό υπό πίεση. Είδα έναν τύπο να παίρνει ένα πρόσωπο γεμάτο ζεστό λάδι μετασχηματιστή όταν μια βαλβίδα απέτυχε. Ήταν καλά, αλλά θα μπορούσε να ήταν κακό.
Σωστός αερισμός σε κλειστούς χώρους. Οι ατμοί λαδιού είναι βαρύτεροι από τον αέρα και συσσωρεύονται σε χαμηλά σημεία. Έχω δει ανθρώπους να λιποθυμούν από την έκθεση στους ατμούς σε θησαυροφυλάκια μετασχηματιστών.
Μάθετε με τι δουλεύετε. Ο παλιός εξοπλισμός μπορεί να έχει PCB ακόμη και αν φέρει διαφορετική σήμανση. Δοκιμάστε πρώτα.
Να υπάρχει περιορισμός διαρροής. Όταν ένας μετασχηματιστής αποτύχει, μπορεί να διαρρεύσει γρήγορα εκατοντάδες γαλόνια. Χρειάζεστε πέτρες, συστήματα συγκράτησης, απορροφητικά υλικά.
Κάποτε απάντησα σε μια βλάβη του μετασχηματιστή όπου διέρρευσαν 500 γαλόνια ορυκτελαίου σε μια αποχέτευση καταιγίδας. Έφτασε σε ένα ρυάκι πριν προλάβουμε να το σταματήσουμε. Το κόστος καθαρισμού ήταν πάνω από 200.000 $. Η EPA ΔΕΝ ήταν ευχαριστημένη. Η εταιρεία επιβλήθηκε πρόστιμο 75.000 δολαρίων.
Και όλα αυτά επειδή η πέτρα του περιορισμού είχε μια ρωγμή που κανείς δεν παρατήρησε.
Δοκιμές και γιατί πέθανε ο μετασχηματιστής σας
Εδώ είναι το θέμα με τα διηλεκτρικά υγρά - γερνούν. Υποβαθμίζουν. Το ίδιο το λάδι μπορεί να είναι καλό, αλλά συσσωρεύει ρύπους:
Υγρασία (από την αναπνοή μέσω των αεραγωγών)
Σωματίδια (από φθορά)
Οξέα (από οξείδωση)
Διαλυμένα αέρια (από μερική εκκένωση και υπερθέρμανση)
Δοκιμάζουμε για όλα αυτά τα πράγματα. Ή θα έπρεπε. Πολλά μέρη δεν δοκιμάζονται αρκετά τακτικά και μετά εκπλήσσονται όταν ένας μετασχηματιστής αποτυγχάνει.
Δοκιμές που κάνουμε:
Διηλεκτρική Αντοχή- Πόση τάση μπορεί να αντέξει; Θα πρέπει να είναι 30+ kV για καλό λάδι. Κάτω από 20 kV και ανησυχώ. Κάτω από 15 kV και αυτός ο εξοπλισμός χρειάζεται προσοχή ΤΩΡΑ.
Το δοκιμάζω με ένα φορητό σετ δοκιμών. Εφαρμόστε τάση στα 3 kV ανά δευτερόλεπτο μέχρι τη διάσπαση. Κάντε το τρεις φορές, κατά μέσο όρο τα αποτελέσματα. Διαρκεί περίπου 10 λεπτά. Μπορεί να σας εξοικονομήσει από μια βλάβη μετασχηματιστή 100.000 $.
Ανάλυση διαλυμένου αερίου (DGA)- Αυτό είναι το καλό. Όταν η μόνωση του μετασχηματιστή χαλάσει ή όταν υπάρχει τόξο, παράγει αέρια. Αυτά διαλύονται στο λάδι. Τα εξάγουμε και αναλύουμε:
Υδρογόνο (H2) - γενική υπερθέρμανση, κορώνα
Μεθάνιο (CH4) - μικρή υπερθέρμανση
Αιθάνιο (C2H6) - υπερθέρμανση ~300 μοίρες
Αιθυλένιο (C2H4) - υπερθέρμανση ~500 βαθμούς +
Ακετυλένιο (C2H2) - τόξο
Μονοξείδιο/διοξείδιο του άνθρακα - αποικοδόμηση κυτταρίνης
Κάθε αέριο λέει μια ιστορία. Υψηλή ασετυλίνη; Έχεις τόξο. Υψηλό αιθυλένιο; Σοβαρή υπερθέρμανση. Πολλά CO; Η χάρτινη μόνωση μαγειρεύεται.
Έχω διαγνώσει προβλήματα μετασχηματιστή εξ αποστάσεως κοιτάζοντας μόνο τα αποτελέσματα της DGA. "Η ασετυλίνη σου είναι στα 300 ppm; Έχεις μια χαλαρή σύνδεση με τόξο μέσα. Κλείσε τη."
Περιεκτικότητα σε υγρασία- Θα πρέπει να είναι κάτω από 35 ppm για καλή μόνωση. Πάνω από 50 ppm και η διηλεκτρική σας ισχύς πέφτει σημαντικά. Πάνω από 100 ppm και ζητάς πρόβλημα.
Η υγρασία εισέρχεται μέσω των αεραγωγών αναπνοής, μέσω των σφραγίδων, από τη διάσπαση της μόνωσης. Είναι μια συνεχής μάχη.
Είδα έναν μετασχηματιστή που ήταν αχρησιμοποίητος για δύο χρόνια. Κανείς δεν το συντήρησε, η οπή εξαερισμού πυροβολήθηκε, εισήλθε υγρασία. Η περιεκτικότητα σε υγρασία ήταν πάνω από 200 ppm. Η διηλεκτρική ισχύς ήταν 8 kV. Δεν μπορούσαμε καν να το ενεργοποιήσουμε με ασφάλεια. Έπρεπε να ανακτήσει το λάδι και να το στεγνώσει. Πήρε τρεις μέρες.
Οξύτητα (Αριθμός εξουδετέρωσης)- Μετρά την περιεκτικότητα σε οξύ. Το φρέσκο λάδι είναι σαν 0,01 mg KOH/g. Πάνω από 0,15 και αρχίζει να οξειδώνεται. Πάνω από 0,40 και έχει υποβαθμιστεί σημαντικά.
Συντελεστής ισχύος/Συντελεστής διάχυσης- Πόση ενέργεια σπαταλά το λάδι ως θερμότητα. Νέο λάδι<0.05%. Above 0.5% at 90°C and there's contamination.
Διεπιφανειακή τάση- Μετρά την επιφανειακή τάση στη διεπαφή νερού-του λαδιού. Ακούγεται περίεργο, αλλά είναι ένας καλός δείκτης προϊόντων οξείδωσης. Το φρέσκο λάδι είναι 40+ dynes/cm. Κάτω από 25 και είναι υποβαθμισμένο.
Κάνουμε αυτές τις δοκιμές κάθε χρόνο σε κρίσιμο εξοπλισμό, κάθε 2-3 χρόνια σε λιγότερο κρίσιμο υλικό. Ορισμένα μέρη δοκιμάζονται ανά τρίμηνο. Ορισμένα μέρη δεν δοκιμάζονται ποτέ.
Μαντέψτε ποια έχουν περισσότερες αποτυχίες;
Η περιβαλλοντική γωνία (είναι περίπλοκο)
Εντάξει, εδώ είναι που τα πράγματα γίνονται ακατάστατα. Περιβαλλοντικά μιλώντας.
Ορυκτέλαιο:
Κατασκευασμένο από ορυκτά καύσιμα (κακή για το αποτύπωμα άνθρακα)
Χρειάζονται δεκαετίες για να βιοδιασπαστεί στο περιβάλλον
Τοξικό για την υδρόβια ζωή σε μεγάλες ποσότητες
Οι διαρροές είναι σοβαρά περιβαλλοντικά συμβάντα
ΑΛΛΑ: σχετικά σταθερό, δεν παράγει κανονικά επιβλαβή προϊόντα διάσπασης
Φυσικοί εστέρες:
Κατασκευασμένο από ανανεώσιμες πηγές (καλό!)
Βιοδιασπάται γρήγορα (90%+ σε 28 ημέρες)
Χαμηλότερη περιβαλλοντική τοξικότητα
ΑΛΛΑ: απαιτεί γεωργία (χρήση γης, νερό, φυτοφάρμακα)
Η επεξεργασία έχει το δικό της περιβαλλοντικό κόστος
Συνθετικοί εστέρες:
Εργαστήριο-(εντατικής ενέργειας)
Μεταβλητή βιοαποδομησιμότητα
Γενικά καλύτερο από το ορυκτέλαιο
Όμως η παραγωγή έχει περιβαλλοντικό κόστος
Σιλικόνες:
Μην βιοδιασπώνεστε πραγματικά
Αλλά επίσης μην παράγετε τοξικά προϊόντα διάσπασης
Πολύ σταθερό στο περιβάλλον (καλό και κακό)
Φθοράνθρακες:
Πολλά είναι ισχυρά αέρια θερμοκηπίου
Μπορεί να παραμείνει στην ατμόσφαιρα για δεκαετίες
Προσπαθώντας να καταργήσουμε σταδιακά τα χειρότερα
Ψάχνετε για εναλλακτικές
Η πραγματικότητα είναι ότι δεν υπάρχει τέλεια λύση. Κάθε τύπος έχει συμβιβασμούς.
Εργάστηκα σε ένα έργο όπου τοποθετήσαμε εκ των υστέρων 50 μετασχηματιστές από ορυκτέλαιο σε φυσικό εστέρα. Το PR ήταν υπέροχο - "100% βιοδιασπώμενο!" "Φιλικό προς το περιβάλλον!" Η εταιρεία πήρε βραβεία.
Κανείς όμως δεν ανέφερε:
Το ορυκτέλαιο έπρεπε να απορριφθεί (αποτεφρωθεί)
Ο φυσικός εστέρας κοστίζει 3 φορές περισσότερο
Απαιτούσε συχνότερες δοκιμές και συντήρηση
Οι μετασχηματιστές έτρεξαν ελαφρώς πιο ζεστοί
Ο εστέρας προήλθε από σόγια που καλλιεργήθηκε… κάπου (δεν ζητήσαμε πολύ)
Ήταν καλύτερα για το περιβάλλον συνολικά; Πιθανώς. Ισως. Ειλικρινά δεν ξέρω. Η ανάλυση του κύκλου ζωής θα ήταν περίπλοκη.
Αυτό που ξέρω είναι ότι η πρόληψη των διαρροών έχει μεγαλύτερη σημασία από τον τύπο του υγρού. Ένα καλά συντηρημένο σύστημα ορυκτελαίων με κατάλληλο περιορισμό είναι καλύτερο από ένα σύστημα φυσικού εστέρα που παρουσιάζει διαρροές.
Εναλλακτικές και Τεχν
Μερικά ενδιαφέροντα πράγματα συμβαίνουν:
Μετασχηματιστές ξηρού-τύπου- Δεν υπάρχει καθόλου υγρό. Χρησιμοποιήστε αέρα ή αέριο για ψύξη. Λειτουργεί εξαιρετικά για μικρότερες μονάδες, αλλά η απόδοση πέφτει στις μεγάλες. Πιο ακριβό αρχικά αλλά χωρίς συντήρηση υγρών.
Μόνωση κενού- Αντί για υγρό, χρησιμοποιήστε ηλεκτρική σκούπα. Ακούγεται τρελό αλλά λειτουργεί. Κυρίως για εξειδικευμένες εφαρμογές.
Νανορευστά Διηλεκτρικά- Προσθήκη νανοσωματιδίων σε παραδοσιακά υγρά για βελτίωση των ιδιοτήτων. Κυρίως ερευνητικό στάδιο αλλά πολλά υποσχόμενο. Έχω δει αποτελέσματα δοκιμών που δείχνουν 30-40% καλύτερη μεταφορά θερμότητας. Θα μπορούσε να επιτρέψει μικρότερους μετασχηματιστές.
Βιο-Υγρά- Πέρα από τους εστέρες. Εξετάζοντας τα υγρά που προέρχονται από φύκια, τα τροποποιημένα φυτικά έλαια, άλλες ανανεώσιμες πηγές. Η πρόκληση είναι η αντιστοίχιση της απόδοσης και του κόστους των παραδοσιακών υγρών.
SF6 Εναλλακτικές- Δεδομένου ότι το SF6 είναι ένα τρομερό αέριο θερμοκηπίου, πολλή δουλειά για εναλλακτικές λύσεις. Ξηρός αέρας με υψηλή πίεση, μίγματα αζώτου/CO2, νέα συνθετικά αέρια με χαμηλότερο GWP.
Καλύτερη Παρακολούθηση- Ηλεκτρονικοί αισθητήρες για συνεχή παρακολούθηση. Αισθητήρες DGA που αναλύουν αέρια σε πραγματικό-χρόνο. Αισθητήρες υγρασίας. Αισθητήρες θερμοκρασίας παντού. Ο στόχος είναι να προβλέψουμε τις αποτυχίες πριν συμβούν.
Δοκιμάζω ένα ηλεκτρονικό σύστημα DGA τον περασμένο χρόνο. Είναι πολύ ωραίο – λαμβάνει δείγματα από το headspace αερίου κάθε ώρα, στέλνει δεδομένα στο cloud, ειδοποιεί εάν κάτι φαίνεται λάθος. Έπιασε ένα αρχικό σφάλμα στις 2 το πρωί του Σαββάτου. Αυτός ο μετασχηματιστής θα είχε αστοχήσει μέχρι τη Δευτέρα το πρωί, αν δεν είχαμε λάβει την ειδοποίηση.
Το κόστος εξακολουθεί να είναι υψηλό (5-10.000 $ ανά μονάδα) αλλά πέφτει. Σε 5-10 χρόνια στοιχηματίζω ότι αυτό θα είναι στάνταρ σε κρίσιμο εξοπλισμό.
Αυτό που πραγματικά προτείνω
Θα είμαι ευθύς μαζί σου.
Εάν προσδιορίζετε έναν νέο μετασχηματιστή:
Εσωτερική τοποθεσία; Χρησιμοποιήστε σιλικόνη ή συνθετικό εστέρα. Bite the bullet on cost. Ο κίνδυνος πυρκαγιάς δεν αξίζει τον κόπο.
Υπαίθρια τοποθεσία με καλό περιορισμό; Το ορυκτέλαιο είναι μια χαρά. Λειτουργεί.
Κοντά σε περιβαλλοντικά ευαίσθητες περιοχές; Φυσικός εστέρας.
Προϋπολογισμός κανένα αντικείμενο; Συνθετικός εστέρας ή ξηρός-τύπος.
Εάν συντηρείτε τον υπάρχοντα εξοπλισμό:
ΔΟΚΙΜΑΣΤΕ ΤΟ ΛΑΔΙ ΣΑΣ. Ετήσιο τουλάχιστον. Τριμηνιαία για κρίσιμα πράγματα.
Κρατήστε λεπτομερή αρχεία. Παρακολουθήστε τις τάσεις. Ένα κακό αποτέλεσμα δοκιμής μπορεί να είναι μια ανωμαλία. Μια τάση είναι ένα πρόβλημα.
Αλλάξτε το λάδι πριν γίνει πολύ κακό. Η προσπάθεια ανάκτησης σοβαρά υποβαθμισμένου πετρελαίου είναι ακριβή.
Διορθώστε αμέσως τις διαρροές. Οι μικρές διαρροές γίνονται μεγάλες διαρροές.
Οι αεραγωγοί αναπνοής έχουν σημασία. Χρησιμοποιήστε αφυγραντικά μέσα και αλλάζετε τακτικά.
Σημασία έχει η θερμοκρασία. Τα καυτά σημεία σκοτώνουν τους μετασχηματιστές. Παρακολούθηση θερμοκρασιών.
Εάν έχετε να κάνετε με παλιό εξοπλισμό:
Υποθέστε τίποτα. Οι ετικέτες ψεύδονται. Δοκιμάστε το.
Εάν κατασκευάστηκε πριν από το 1980, να είστε ιδιαίτερα προσεκτικοί με τα PCB.
Παλιό δεν σημαίνει κακό. Έχω δει μετασχηματιστές από τη δεκαετία του 1950 να λειτουργούν ακόμα άψογα επειδή είχαν-καλή συντήρηση.
Μερικές φορές η μετασκευή με νέο υγρό έχει νόημα. Μερικές φορές η αντικατάσταση είναι καλύτερη. Κάντε τα μαθηματικά.
Τι ΔΕΝ πρέπει να κάνετε:
Μην αναμειγνύετε τύπους υγρών εκτός εάν γνωρίζετε πραγματικά τι κάνετε
Μην χρησιμοποιείτε λάδι αυτοκινήτου ή υδραυλικό υγρό ως λάδι μετασχηματιστή (ναι, έχω δει κάποιον να το δοκιμάζει)
Μην αγνοείτε τα αποτελέσματα των δοκιμών
Μην παραλείπετε τη συντήρηση για να εξοικονομήσετε χρήματα
Μην υποθέσετε ότι "είναι καλά για 20 χρόνια" σημαίνει ότι θα είναι καλά για άλλα 20
Α και αν τρέχειςβυθιστής EDMμηχανές, δώστε προσοχή στην ποιότητα του διηλεκτρικού υγρού σας. Έχω δει καταστήματα να καίγονται μέσω ηλεκτροδίων επειδή το υγρό τους ήταν μολυσμένο. Φιλτράρετε το. Δοκιμάστε το. Αυτό το υγρό κάνει την ίδια δουλειά με το λάδι μετασχηματιστή - μονώνει ενώ διαχειρίζεται την καταστολή θερμότητας και τόξου. Ισχύουν οι ίδιες αρχές. Μην φτηνά έξω.