الفرق بين المحولات الزيتية والجافة

خصائص العزل الجيدة للزيوت المعدنية وقدرتها الممتازة على التبريد جعل المحولات الزيتية هي الأكثر انتشارًا ومع ذلك، بسبب قابلية اشتعال الزيوت وتسببها بالحرائق أدى لتطوير المحول الجاف منذ عدة عقود، تطورت تقنيات المحولات الجافة بشكل جيد وتستخدم الآن على نطاق واسع في التطبيقات حيث للسلامة أهمية كبيرة، على سبيل المثال في المباني أو في التطبيقات الصناعية، وتستخدم المحولات الجافة عادةً حتى 36 كيلو فولت، وأيضًا تم تطوير محولات جافة بجهد 52 كيلو فولت وأكبر. وفي المقال التالي شرح المحول الجاف والمحول الزيتي.

ما هو المحول الجاف؟

المحولات الجافة (Dry Transformer) هي أحد أنواع المحولات الكهربائية لا يتم غمر الملفات ولا القلب الحديدي للمحول بالزيت وإنما توضع في الهواء مباشرة. ويفضل استخدام هذا النوع في العمارات السكنية والأماكن الداخلية لأنه أكثر أمانًا من المحولات الزيتية. ويتميز المحول الجاف بسهولة صيانته لكن جميع تطبيقات المحول الجاف تكون منخفضة القدرة، ويزيد سعره بنسبة 30% عن المحول الزيتي بنفس القدرة.

ويوجد نوعين من المحولات الجافة هما:

1. محولات تبرد بالهواء الطبيعي Self—Air Coold.
2. 2 محو ت تبرد بالهواء المدفوع Air—Blast Coold.

المحولات المبردة بالهواء الطبيعي

في هذا النوع تكون الملفات والقلب الحديدي محاطة بالهواء تحت الضغط الجوي العادي، وغالبًا ما تكون محولات صغيرة ويتم طرد الحرارة الناشئة في الملفات والقلب الحديدي عن طريق تيارات الحمل الهوائية Conveclion وعن طريق الإشعاع Radiation من الأجزاء المختلفة، وهذا النوع من المحولات يجب ألا يترك فترة كبيرة دون تشغيل حتى لا تكون معرضة لامتصاص الرطوبة من الجو المحيط، وتمتاز برخص ثمنها وسهولة تصنيعها،

المحولات المبردة بالهواء المدفوع

وهذا النوع يسمى أيضًا Cast resin وفيه تكون الملفات مسبوكة داخل عازل خارجي، وهذه المادة العازلة لها نفس معامل التمدد الحراري لمادة الملفات فلا تتأثر بالرطوبة ولا يتكون فيها ممرات هوائية، وهذا النوع تكون كفاءة تسريب الحرارة فيه منخفضة لذا يتم استخدام مراوح وشفاطات للتبريد، ونتيجة لمادة Cast resin المحيط بالملفات فإنه أكثر قدرة على تحمل القوة الميكانيكية التي تنشأ عند حدوث قصر Short Circuit داخل المحول.

وهذا النوع أكثر أمانًا من النوع السابق ولذا يستخدم في الأنفاق والمدارس والمستشفيات وغيرها من المباني الهامة لأن احتمالات الحريق فيه محدودة جدًا، لكن تكلفته أيضًا مرتفعة وكفاءة تسريب الحرارة فيه منخفضة ولذا فالقدرة المستخدمة في هذا النوع تكون منخفضة.

مزايا المحولات الجافة

المزايا الرئيسية للمحول الجاف:

1. المحولات الجافة لا تتسبب في مخاطر الحريق والانفجارات، بالمقارنة بالمحولات الزيتية، التي يساعد فيها الزيت على انتشار الحريق، وعلى ذلك فان المحولات الجافة أكثر أمانًا وموثوقًا بها.
2. ذاتي الإطفاء
3. مقاومة ممتازة لتيارات القصر ​​الكهربائي.
4. المقدرة على تحمل أحمال زائدة أفضل من المحول الزيتي
5. المحولات الجافة لا تحتوى على مادة سائلة عازلة، وبالتالي لا تتسرب هذه المادة وتتسبب في مشاكل كما في المحولات السائلة.
6. تحتوى المحولات ذات العوازل السائلة على معدات معقدة تحتاج لأشخاص مهرة لتشغيلها وصيانتها بينما لا تحتوي المحولات الجافة على مثل هذه المعدات.
7. اذا تم تركيب محول جاف داخل مبنى، فسوف تقل جدًا تكاليف كابلات ومواسير الجهد المنخفض.
8. لا يحتاج لصيانة دورية كثيرة.

تتميز المحولات الجافة بأنها ذاتية الإطفاء حيث حوالى 60% من المواد العازلة المستخدمة في عزل المحولات الجافة مواد غير عضوية لا تشتعل ولكنها تتحلل عند درجة حرارة كبيرة تصل إلى 3000C يصعب الوصول إليها في ظروف التشغيل الغير طبيعية. أما في حالة حدوث حريق بسبب عوامل خارجية وارتفاع درجة الحرارة عن هذه القيمة فإن المواد العازلة تبدأ في الاشتعال بلهب ضعيف ويحدث له عملية انطفاء بسرعة بمجرد زوال سبب الحريق.

ولكن بالرغم من كل تلك المميزات إلا أن هناك أيضًا عيوب على سبيل المثال فإنه عند تعرض مادة Resin Cast للانهيار فلا يمكن إصلاحها او حتى إصلاح الملف المطلية عليه والمشكلة الأخرى انه عند زيادة تحميله يجب تشغيل المراوح له والذي يعتمد على حساسات حرارية والتي يجب مراجعة صلاحياتها كل فترة لأنه بدونها قد يتلف المحول بالكامل.

عيوب المحولات الجافة

1. ارتفاع السعر نظرًا لأن التكنولوجيا التي تنتج بها المحولات الجافة أكثر تعقيدًا.
2. عدم قابلية المحولات للإصلاح: نظرا لأن الملفات تكون محاطة بطبقة سميكة وصلبة جدًا من مادة (Cast resin) وهذه المادة غير قابلة لإعادة التشكيل أو التعديل فيها لذلك فإن هذا النوع من المحولات لا يتم إصلاحه.
3. مستوى الضوضاء أعلى: نظرًا لعدم وجود زيت في المحولات الجافة والتي تقوم بدورها بعمل (كتم) للصوت نسبيًا في المحولات الزيتية. لذا فإن مستوى الصوت في المحولات الجافة يكون أعلى منها في المحولات الزيتية.

تطبيقات المحول الجاف

تعتبر المحولات الجافة أكثر أمانًا في الأماكن التي تتطلب درجة عالية من الأمان وبصفة أساسية داخل المستشفيات ومراكز التسوق الكبرى، المناجم محطات المترو القرى السياحية الفنادق السياحية الكبرى المصانع التي تتعامل مع المواد القابلة للاشتعال، حيث لا يتسبب انهيار المحولات في اشتعالها وكذلك لا تحتاج إلى صيانة عالية

وتستخدم المحولات الجافة على نطاق واسع فيما يلي:

1. صناعة الكيماويات والنفط والغاز
2. المناطق الحساسة بيئيًا (مثل مناطق حماية المياه)
3. مناطق خطر الحرائق.
4. المحطات الفرعية داخل المدن
5. المحطات الفرعية الداخلية وتحت الأرض
6. داخل المباني السكنية والتجارية
7. توليد الطاقة المتجددة (مثل توربينات الرياح البحرية)

المحول الزيتي

المحول الزيتي (Oil Transformer) هو محول كهربائي يستخدم الزيت المعدني كوسيط للعزل والتبريد، وهو أكثر انتشارًا في الشبكة الكهربائية وأرخص ثمنًا من المحولات الجافة، ويتواجد بقدرات صغيرة ومتوسطة وكبيرة، ويستخدم في نقل وتوزيع الطاقة الكهربائية.

الفرق بين المحول الجاف والمحول الزيتي

كل من المحولات الجافة والزيتية متشابهة في التركيب الأساسي للقلب الحديدي والملفات، الاختلاف الرئيسي ببين المحول الجاف والمحول الزيتي هو في نوع المادة المستخدمة للعزل والتبريد أي أن وسيط التبريد الخاص بهما مختلف، يستخدم المحول الزيتي الزيت كوسيط تبريد وعزل بينما يستخدم المحول الجاف الهواء أو الغازات الأخرى مثل SF6 كوسيط للتبريد والعزل.

والفروق بين المحول الزيتي والمحول الجاف عديدة ومنها ما يلي:

القلب الحديدي: القلب الحديدي في المحول الجاف أكبر حجما وهذا لأنه يبرد بالهواء فنحتاج مساحة تبريد أعلى لذلك يكون حجم القلب الحديدي أكبر

الملفات: تلف الملفات بطريقة اسطوانية في المحول الجاف وهي طريقة لف جيدة حيث تزيد المساحة السطحية للموصل وبالتالي تقلل تأثير الظاهرة القشرية ولكن مشكلتها انها صعبة في الصيانة والتصنيع.

العزل: تستخدم مادة الـ Resin Cast في العزل وهي مادة صلبة تطلا على الملفات ولكن المشكلة الأساسية فيها أنه عند حدوث قصر داخلي ينهار العزل ويتلف المحول على عكس المحول الزيتي الذي يتلافى هذا لان الزيت سائل فيعمل على إطفاء الشرارة.

التبريد: يعتمد المحول الجاف في تبريده على الهواء أما المحول الزيتي على الزيت وبالتالي الزيت أفضل في التبريد.

الصيانة: تعتبر صيانة المحول الجاف أسهل كثيرُا لأنه لا يشتمل على الكثير من الملحقات كالمحول الزيتي.

يمكن تحميل المحول الجاف زيادة عن حمله المقنن وهذا بمساعدة تركيب مراوح له لزيادة تبريده.

المحول الجاف يمتاز أيضا بصغر الحجم الكلي للمحول لأنه لا يحتاج لريش تبريد ولكن في حالة استخدام المراوح له يحتاج الى حاوية يوضع داخلها.

التكلفة: تكلفة المحول الجاف أعلى من المحول الزيتي بنسبة 30% كما يظهر في الصورة أدناه

في الجدول التالي مقارنة بين النوعين من المحولات

المحول الجاف	المحول الزيتي
مناسب للأماكن الداخلية والبدرومات	مناسب للأماكن الخارجية
الوسط العازل هو الهواء	الوسط العازل هو الزيت
لا يتطلب صيانة	يتطلب صيانة كثيرة
يمكنه العمل بشكل طبيعي عند 100% من قدرته	يجب ألا يعمل على حمل أكبر من 80% من قدرته بشكل متواصل
يمكنه تحمل زيادة أحمال حتى 140% من قدرته	يمكنه تحمل زيادة أحمال حتى 100% من قدرته
أصغر حجمًا	أكبر حجمًا
أكثر تكلفة	أرخص من المجول الجاف
أكثر أمانًا	خطير
يتوفر بقدرات منخفضة	يتوفر بقدرات كبيرة
أقل كفاءة	أكثر كفاءة