على مدى أكثر من مائة عام، كانت الزيوت المعدنية هي الخيار الأساسي كسائل عازل في المحولات الكهربائية، ويرجع ذلك إلى توفرها الواسع واستخراجها من النفط. لكن مع تزايد التوجه نحو المنتجات الصديقة للبيئة، بدأت شركات رائدة مثل كاريفا وسيمنز بتطوير زيوت نباتية لاستخدامها في محولات التوزيع وتوسيع نطاق استخدامها إلى محولات الجهد العالي والمفاعلات.
أهمية السوائل العازلة في المحولات
تلعب السوائل العازلة دورًا محوريًا في:
- العزل الكهربائي: لضمان استقرار الأداء الكهربائي.
- التبريد: لتقليل الحرارة الناتجة عن العمليات الكهربائية.
- تشخيص حالة المحولات: حيث تُستخدم السوائل العازلة كوسيلة لتحليل العمر الافتراضي للمكونات الداخلية.
خصائص الزيوت النباتية (الاسترات الطبيعية)
تم تطوير زيوت الاستر الطبيعي بخصائص فريدة تجعلها خيارًا مناسبًا في المحولات، مثل:
- ارتفاع درجة الاشتعال: مما يقلل خطر الحريق.
- قابلية التحلل البيولوجي: مما يجعلها متوافقة بيئيًا.
- الاستدامة والتجديد: حيث تُصنع من مصادر نباتية مثل بذور اللفت، عباد الشمس، وفول الصويا.
يتم تصنيع هذه الزيوت من خلال تفاعل الأسترة بين ثلاثي الكحول والأحماض الدهنية، مما يجعلها طبيعية بنسبة 100% ومتوافقة مع متطلبات الطاقة الحديثة.
مراحل التطوير واستخدام الزيوت النباتية
- 2004: بدأ استخدامها في محولات تجريبية بجهود تصل إلى 238 كيلوفولت واستطاعات 135 ميغا فولت أمبير.
- الحاضر: توسع استخدامها ليشمل محولات بجهود تصل إلى 420 كيلوفولت واستطاعات 400 ميغا فولت أمبير.
مميزات الاسترات الطبيعية
- أمان أعلى من الحرائق: بفضل انخفاض قابلية الاشتعال، مما يمنح المحولات تصنيفًا عاليًا (K بدلاً من O).
- استخدامها في المناطق المكتظة بالسكان: بفضل تقليل الحاجة لمعدات الحماية من الحريق.
- حماية البيئة: يُعتبر تسرب الزيت النباتي أقل ضررًا مقارنة بالزيوت التقليدية، مما يجعله مثاليًا في مناطق حماية المياه والمحميات الطبيعية.
- بطء شيخوخة الورق العازل: مما يطيل من عمر المحولات.
التحديات والحلول
- السيولة في درجات الحرارة المنخفضة: تمت معالجة هذه المشكلة بتجنب تبريد السائل العازل أقل من الحد الحرج أثناء التشغيل.
- غياب المعايير الدولية: تقوم الشركات المصنعة بوضع معايير داخلية لضمان قوة العزل وجودة الأداء.
- أداء ممتاز ضد الانفراغات الجزئية: أظهرت التجارب عند 110% من الجهد الاسمي أن الانفراغات الجزئية تقل عن 10 بيكو كولون.
الاستخدام العملي
قدمت سيمنز 14 محولة رافعة للجهد لمحطة توليد الكهرباء بقدرة 1.3 جيجاوات في سد غلين كانيون (أريزونا، الولايات المتحدة). اعتمدت هذه المحولات على الزيوت النباتية (الاسترات) بدلاً من الزيوت التقليدية، لتحقيق نفس الوظائف التقليدية للعزل والتبريد بفعالية بيئية واقتصادية.
خلاصة
يمثل استخدام الزيوت النباتية في المحولات الكهربائية خطوة نحو مستقبل أكثر استدامة وصداقة للبيئة، مع الحفاظ على الأداء الكهربائي وتحقيق أعلى مستويات الأمان.
