در این مقاله به بررسی ترانسفورماتور هرمتیک می پردازیم و مشخصات، ساختار، مزایای ترانس های هرمتیک را مورد بررسی قرار میدهیم و به برخی از سوالات متداول در این مورد پاسخ میدهیم. همانور که میدانید ترانسفورماتورهای الکتریکی یکی از مهم ترین تجهیزات در سیستم قدرت هستند که در نیروگاه ها، پست های توزیع و مصرف کننده استفاده می شوند. نوعی از ترانسهای توزیع که توسط شرکت ایران ترانسفو تولید میشوند و کاربرد زیادی در صنعت دارد.
ترانسفورماتورهای هرمتیک کاملاً بدون نیاز به تعمیر و نگهداری هستند و مخصوصاً برای استفاده در محیط های بیرونی در معرض محیط مانند محیط های پر از رطوبت، نمک یا گرد و غبار مناسب هستند. آنها به طور گسترده در کارخانه های شیمیایی، پایانه های نفت و گاز استفاده می شوند، جایی که دسترسی ضعیف باعث می شود تعمیر و نگهداری منظم غیرممکن شود.
به همین دلیل ترانس هرمتیک در صنایعی مانند مواد شیمیایی، داروسازی، فولاد، نساجی، مهندسی، پلاستیک، سیمان، پالایشگاه ها، معدن، پروژه های نیروگاهی، پروژه های برق آبی، مزارع آسیاب بادی، خانه های ساختمانی، داروسازی، برق، الکترونیک، انرژی های تجدیدپذیر، خودرو، کاربردهای زیاد و به صرفه ای دارد.
ترانسفورماتور هرمتیک چیست؟
ترانسفورماتور هرمتیک را می توان به عنوان یک ترانس توزیع روغنی بدون محافظ توصیف کرد. سیال عایق دی الکتریک داخل مخزن ترانسفورماتور کاملاً آب بندی شده و کاملاً از هوا جدا شده است.
این طراحی از ورود هوا به مخزن ترانسفورماتور جلوگیری می کند و در نتیجه از خوردگی و لجن در مایع دی الکتریک جلوگیری می نماید.
ترانسفورماتور روغنی، آب بندی شده است. آنها معمولاً با استفاده از مخزن بسته و پره هایی ساخته می شوند که اجازه انبساط را می دهد تا تغییرات دمای ترانسفورماتور را امکان پذیر کند. مقاومت مخزن می تواند تا 0.5 بار باشد.
این نوع ترانسفورماتور به طور گسترده در سراسر جهان استفاده می شود. هوا نمی تواند وارد مخزن روغن در ترانسفورماتور هرمتیک شود. ویژگی های الکتریکی بدون تغییر باقی می مانند، که در نتیجه میتوان طول عمر بیشتری برای ترانس متصور بود.
این ترانسفورماتورها که به صورت هرمتیک مهر و موم شده اند، بدون نیاز به تعمیر و نگهداری هستند و به طور ویژه برای استفاده در محیط های سخت بیرونی، مانند شرایط جوی مرطوب یا گرد و غبار طراحی شده اند. همچنین به طور گسترده در صنعت تولید مواد شیمیایی و پایانه های نفت و گاز استفاده می شوند، جایی که تعمیر و نگهداری منظم، دشوار است.
ترانسفورماتور هرمتیک، محصور شده با خنک کننده های مصنوعی است که برای استفاده در داخل ساختمان با تهویه مناسب یا نزدیک به مرکز بار که روغن میتواند موجب آلودگی محیط شود، ایده آل هستند.
بیشتر این ترانسفورماتورها توسط دستگاه هایی سازگار می شوند که نوسانات حجم مربوط به گرما را کنترل می کنند. بالشتک گاز برای جبران واریانس حجم ناشی از گرما استفاده می شود. این گاز اغلب نیتروژن است. از نظر حرارتی از مایع دی الکتریک جدا می شود.
ساختار ترانس هرمتیک
این مدل ترانسفورماتور به گونه ای طراحی شده است که کاملاً در برابر جو بسته باشد. فشار داخلی ترانسفورماتور در هنگام تغییر شرایط روغن با استفاده از تجهیزات ویژه تنظیم می شود. در حالی که ترانسفورماتور تحت بار است، انبساط حجمی را در مایع عایق (روغن) که در اثر حرارت گرم می شود، از طریق دیگ در سازه دیوار موجی که ساختاری کشسان دارد (بسط – منقبض می شود) تحمل می کند. عملکرد خنک کننده برای پر شدن کامل روغن (بدون هوا) در ترانسفورماتور، پرس روغن در اتاقک های خلاء مخصوص انجام می شود. ساختار هسته و سیم پیچ همان ساختار ترانسفورماتور با مخزن انبساط است.
در ادامه مشخصات فنی، معایب و مزایاف مقایسه ای با ترانس کنسرواتوری، بررسی وضعیت ضد انفجاری ساختار و رله مورد استفاده در ترانسهای مورد بحث این مقاله بیان شده است که پیشنهاد میکنیم پیش از خرید ترانسفورماتور جهت کسب اطلاعات دقیقتر مطالعه نمایید.
مشخصات ترانسفورماتور هرمتیک
برخی از مشخصات مهم ترانسفورماتورهای هرمتیک در زیر ذکر شده است:
- رتبه بندی توان بین 50KVA تا 5MVA
- کلاس ولتاژ بین 1.1KV تا 52KV
- متعلق به کلاس دمای مواد “A, F” است.
- طراحی برای دمای محیطی -60 تا 60+
- مواد سیم پیچ می تواند آلومینیوم یا مس باشد
- انواع روغن های مورد استفاده در ترانسفورماتور هرمتیک شده عبارتند از: روغن استر یا روغن معدنی، سیلیکون و روغن گیاهی.
- دریچه ای برای کنترل فشار، دماسنج و سطح اینورتر روغن، ابزار ضد لرزش و جعبه های محافظ در ترانسفورماتورهای هرمتیک گنجانده شده است.
- نصب در فضای باز، حتی در یک محیط سخت؛ اندازه کوچک مناسب برای ولتاژ بالا؛ مقاومت برتر نسبت به ولتاژ بیش از حد در تشدید از نقاط قوت ترانسفورماتورهای هرمتیک است
- خواص الکتریکی آن تغییر نمی کند و عمر طولانی تر ترانسفورماتور را تضمین می کند.
- در محیط های آلوده مورد استفاده قرار میگیرد
چرا در ترانسفورماتور هرمتیک از محافظ استفاده نمی کنیم؟
هنگامی که روغن تا دمای بالاتر گرم می شود، یک محافظ می تواند فضای اضافی برای ذخیره سازی روغن فراهم کند. علاوه بر این، محافظ‌ها دارای تنفس‌کننده‌هایی هستند تا هوا در هنگام نوسان دما به دلیل تغییر بار، به داخل و خارج جریان یابد.
هنگامی که یک ترانسفورماتور از این نوع است، هیچ امکانی برای عبور روغن وجود ندارد. در هرمتیک فضای اضافی برای روغن در داخل مخزن نگهداری می شود که برای منبع تغذیه استفاده می شود.
مزایای ترانس هرمتیک نسبت به کنسرواتوری
- تلفات کم در مقایسه با ترانسفورماتورهای کنسرواتوری
- نویز کمتر در مقایسه با ترانس های کنسرواتوری
- راندمان بالا در مقایسه با ترانسفورماتورهای کنسرواتوری
- دستیابی به تاثیر انرژی کارآمد و همچنین کاهش تاثیر آلودگی هوا.
- در مقایسه با ترانسفورماتورهای معمولی که از روغن استفاده می کنند کاملاً محصور است.
- مخزن ذخیره روغن در این نوع حذف شده است
- ترانسفورماتور از هوا جدا می شود تا از تخریب عایق و از بین رفتن روغن جلوگیری کند.
- بهبود قابلیت اطمینان عملیات.
معایب
تنها یک عیب که معمولاً در این ترانسفورماتورها مشاهده می شود میتوان مطرح نمود:
گرمای بیش از حد ناشی از بار بیشتر از حد مخزن که معمولا کاهش فشار هم ندارد. این دستگاه می تواند به دلیل وجود گازهای موجود در مخزن در صورت وجود قوس مداوم، منبسط یا بزرگتر از اندازه طبیعی خود شود. هنگامی که یک قوس در داخل لوله وجود دارد، به نوعی گازها را آزاد می کند، و از آنجایی که دستگاه کاهش فشار وجود ندارد، گازهای به دام افتاده قادر به فرار نیستند، که می تواند به ساختار مخزن آسیب برساند.
آیا هرمتیک ضد انفجار است؟
بله، ترانسفورماتورهای هرمتیک به دلیل استفاده از پدیده بالشتک گاز، ضد انفجار هستند. هنگامی که اضافه بار یا اتصال کوتاه ترانسفورماتور میتواند موجب گرم شدن بیش از حد و انفجار شود، به دلیل گرم شدن بیش از حد حجم روغن ترانسفورماتور افزایش یافته است، برای حل این مشکل از پدیده بالشتک گاز استفاده می شود.
بالشتک گاز توسط غشاء از روغن ترانسفورماتور جدا می شود، به این معنی که روغن ترانسفورماتور دارای یک لایه گاز در سمت بالایی مخزن روغن است. به طور معمول، گاز نیتروژن در بالشتک گاز استفاده می شود زیرا گاز نیتروژن دارای خواص خنک کننده است و همچنین گاز غیر قابل اشتعال است، بنابراین از بالشتک گاز برای جبران تغییرات حجمی ناشی از گرما در ترانسفورماتورهای مهر و موم شده هرمتیک استفاده می شود.
آیا ترانسفورماتور هرمتیک دارای رله بوخهلتس هستند؟
خیر، ترانسفورماتور هرمتیک دارای رله بوخهلتس نیست، زیرا در این نوع ترانسفورماتورها فضای اضافی برای روغن در داخل مخزن حفظ می شود و رله بوخهلتس به عنوان یک وسیله حفاظتی متصل به (برخی) ترانسفورماتورهای قدرت عمل می کند. رله بوخهولز با ترانسفورماتور نوع کنسرواتوری استفاده می شود، نه ترانس هرمتیک.
چرا از گاز نیتروژن در این ترانس استفاده می کنیم؟
گاز نیتروژن را می توان به عنوان گازی بی اثر توصیف کرد که برای اهداف خنک کننده و محافظت از روغن در برابر شرایط محیطی استفاده می شود.
بالای ترانسفورماتورها حاوی نیتروژن هستند. با افزایش دمای ترانسفورماتور، حجم روغن افزایش می یابد و با مقدار کمی نیتروژن پر می شود تا اطمینان حاصل شود که گاز فشرده شده و منبع انبساط حذف می شوند.
چند دلیل برای استفاده از گاز نیتروژن در ترانسفورماتورهای هرمتیک:
- این یک قدرت دی الکتریک قوی است، حدود 2 تا 3 برابر قدرت هوا.
- از نظر ظاهری بی رنگ، بی بو و گازی غیر سمی است.
- رسانایی حرارتی می تواند بین 2 تا 3 برابر بیشتر از هوا باشد و قابلیت انتقال حرارت بهتری داشته باشد.
- از نظر خواص خنک کنندگی هوا برتر است.
- بالشتک گاز معمولاً نیتروژن فشرده یا هوای خشک روی مایع در مخزن روغن ترانسفورماتور نگهداری می شود. بنابراین، خواص الکتریسیته در مایعات عایق تحت موجب کاهش طول عمر ترانس نمیشوند.