استفاده از سیلیکاژل در ترانسفورماتورها

سیلیکاژل با داشتن تعداد بسیار زیاد منافد یک جاذب خوب برای انواع مایعات به خصوص آب می باشد که در موارد بسیاری کاربرد دارد. سیلیکاژل ها در اشکال مختلفی مانند پرک (بی شکل)، گرانول (کروی) و پودری موجود هستند و نوعی از آن ها دارای نشانگر برای مشخص کردن اشباع رطوبت با تغییر رنگ هستند. انواع سیلیکاژل دارای نشانگر در رنگ های آبی و نارنجی وجود دارند که با جذب رطوبت به ترتیب به رنگ های صورتی و سبز در می آیند؛ سیلیکاژل سفید (شفاف) نیز شاخص نشانگر ندارد و تغییر رنگ نمی دهد.

همانطور که گفته شد کااربردهای سیلیکا ژل ها بسیار فراوان و متنوع هستند و از صنایع مختلف مانند نفت و گاز و دارویی تا موارد جزئی در خانه ها مانند خشک کردن گل و گوشی های خیس شده را در بر می گیرد. یکی از مهمترین کاربردهای سیلیکاژل در صنعت تولید برق برای جلوگیری از ورود رطوبت به تجهیزات برق فشار قوی و ترانس هاست. اکثر شرکتهای تولید برق از سیلیکا ژل نصب شده روی محافظ ترانسفورماتورها با هدف جذب رطوبت هوای مکیده شده توسط ترانسفورماتور در طول فرآیند تنفس استفاده می کنند.

تنفس ترانسفورماتور چیست؟

ترانسفورماتور یا تررانس برق یک وسیله الکتریکی برای انتقال و کنترل انرژی الکتریکی بین دو دستگاه می باشد؛ هنگامی که بار روی ترانسفورماتور افزایش می یابد یا هنگامی که ترانسفورماتور تحت بار کامل قرار می گیرد، روغن عایق ترانسفورماتور گرم شده، منبسط می شود و در نتیجه حجم روغن منبسط شده به هوای بیرون را از محافظ ترانسفورماتور فشار وارد می کند. برعکس اگر بار ترانسفورماتور کاهش یابد، روغن سر شده و حجم آن کاهش می یابد که باعث ایجاد خلا در قسمت بالای مخزن روغن ترانسفورماتور می شود، به دلیل این خلاء هوای خارجی به سمت مخزن نگهدارنده ترانسفورماتور هجوم می آورد که به این فرآیند یک تنفس ترانسفورماتور گفته می شود.

برای سلامت ترانسفورماتور، هوای اطراف باید عاری از رطوبت و گرد و غبار باشد؛ اما هوای اتمسفر همیشه حاوی گرد و غبار است و نیاز به فیلتر دارد. از طرفی هوای تنفس شده توسط ترانسفورماتورها دارای رطوبت است و از این رو عملکرد صحیح ترانس ممکن است تحت تأثیر قرار گیرد، بنابراین استفاده از سیلیکاژل برای عملکرد مناسب ترانسفورماتور مفید است. ورود رطوبت باعث کاهش کیفیت روغن عایق ترانسفورماتور شده که منجر به تخریب مقاومت دی الکتریک روغن می شود.

استفاده از سیلیکاژل در ترانسفورماتورها

هوای طبیعی همیشه شامل رطوبت کم یا زیاد است و اگر اجازه داده شود وارد ترانس شود می تواند با روغن مخلوط گردد. در طول فرآیند تنفس ترانسفورماتورها باید برای جلوگیری از هرگونه آسیب رطوبت هوا باید از بین برود؛ بنابراین هوا باید از فیلتر سیلیکاژل عبور کند که رطوبت هوا را جذب کرده و اطمینان می دهد که فقط هوای خشک وارد ترانسفورماتور می شود. استفاده از سیلیکاژل در ترانسفورماتورها رایج ترین روش فیلتر کردن هوا از رطوبت می باشد و این روش یک ابزار اقتصادی و کارآمد برای کنترل سطح رطوبت وارد شده به مخزن محافظ در طول فرآیند تنفس ارائه می دهد.

برای به کار گیری سیلیکاژل در ترانس ها از یک دستگاه به نام Silica Gel Breather of Transformer استفاده می شود که از نظر طراحی بسیار ساده است، این فیلتر شامل یک طرف ژل سیلیکاست که هوا هنگام تنفس ترانسفورماتور از طریق آن عبور می کند. تنفس گر سیلیکاژل برای ترانسفورماتور با استفاده از لوله تنفس با مخزن محافظ متصل می شود و یک جام حاوی روغن زیر ظرف سیلیکاژل برای ته نشین شدن ذرات گرد و غبار نیز وجود دارد.

تنفس گر سیلیکاژل چگونه کار می کند؟

کریستال ژل سیلیکا ظرفیت فوق العاده ای برای جذب رطوبت دارد و هنگامی که هوا از طریق این ژل ها در زمان تنفس ترانسفورماتور عبور می کند، رطوبت هوا توسط آنها جذب می شود. بنابراین هوایی که به محفظه نگهدارنده می رسد کاملاً خشک است و ذرات گرد و غبار موجود در هوا در روغن زیر آن گیر می کنند. هنگامی که جریان هوا از طریق تنفس سیلیکاژل وجود نداشته باشد، روغن موجود در جام به عنوان مانع بین کریستال ژل سیلیس و هوا عمل می کند. هنگامی که بین هوای داخل محفظه نگهدارنده و هوای خارجی تفاوت کافی وجود داشته باشد، سطح روغن در دو جزء نشان روغن تغییر می کند تا زمانی که سطح روغن پایین تر به لبه جام معکوس برسد، سپس هوا از محفظه فشار قوی به محفظه فشار کم حرکت می کند. هر دوی این موارد زمانی اتفاق می افتد که روغن به عنوان فیلتر اصلی عمل کرده و گرد و غبار را از هوای بیرونی خارج می کند.

سیلیکاژل جاذب رطوبت بسیار خوبی است و ژل هایی که تازه بازسازی شده بسیار کارآمدترند، ممکن است هوا را تا نقطه زیر 40- درجه سانتیگراد خشک کند. به طور معمول سیلیکاژل گرانول آبی در ترانس ها استفاده می شود و هنگامی که در تماس با رطوبت قرار می گیرد رنگ آن به تدریج به آبی روشن و سپس در نهایت صورتی تغییر می کند و این نشان دهنده جذب کامل رطوبت است. این تغییر رنگ سیلیکاژل به کاربر هشدار می دهد که سیلیکاژل ها باید تعویض یا بازسازی شوند. در سال 1998 اتحادیه اروپا تشخیص داد که سیلیکا ژل آبی، حاوی کبالت دی کلراید، سم شناخته شده انسانی است و استفاده از آن را در بازارهای اروپایی ممنوع کرد. ژل سیلیکا نارنجی مطابق با الزامات اتحادیه اروپا برای جذب رطوبت است که در بسیاری از کشورها در دمنده های ترانسفورماتور استفاده می شود.