Przejście w kierunku stosowania estrów naturalnych lub syntetycznych do regeneracji starszych transformatorów zapoczątkowało w ciągu ostatniej dekady niezwykły trend w sektorze energetycznym. Podejście to, mające na celu zmniejszenie ryzyka pożaru i szkód dla środowiska, przy jednoczesnym zwiększeniu zdolności transformatora do wytrzymywania zwiększonych obciążeń, nabrało tempa. Estry te, wyróżniające się biodegradowalnością i znacznie wyższą temperaturą zapłonu w porównaniu z konwencjonalnymi olejami mineralnymi, stanowią bezpieczniejszą i bardziej zrównoważoną alternatywę. Poza bezpieczeństwem, oferują one dobrodziejstwo w zakresie trwałości transformatorów, spowalniając proces starzenia się stałej izolacji wewnątrz. Osiąga się to poprzez zwiększoną migrację wilgoci ze stałej izolacji do cieczy oraz transformacyjny proces chemiczny znany jako transestryfikacja, który zachodzi w obecności estrów. W rezultacie transformatory mogą wytrzymać wyższe wymagania operacyjne bez skracania oczekiwanej żywotności, co stanowi krok naprzód w zwiększaniu niezawodności i zrównoważonego rozwoju systemu elektroenergetycznego.
Prowadząc innowacyjne badania Andrés Montero, Belén García i Juan Carlos Burgos z Uniwersytetu Karola III w Madrycie badają rozkład pola elektrycznego w transformatorach napełnianych estrami naturalnymi pod wpływem prądu przemiennego (AC). Ich odkrycia, opublikowane w International Journal of Electrical Power and Energy Systems, podkreślają kluczowe przejście od tradycyjnego oleju mineralnego na rzecz naturalnych estrów. Transformacja ta ma na celu ograniczenie zagrożeń pożarowych i zminimalizowanie wpływu na środowisko bez konieczności ponoszenia znacznych nakładów finansowych.
Kluczowym elementem ich badania jest zróżnicowany wpływ modernizacji – zastąpienia oleju mineralnego estrami naturalnymi – na rozkład pola elektrycznego w transformatorach, co jest kluczowym czynnikiem zapewniającym bezpieczeństwo operacyjne i wydajność. Zespół zastosował metodę elementów skończonych, wyrafinowaną technikę modelowania, do zbadania rozkładu pola elektrycznego w transformatorze o dużej mocy, pierwotnie zaprojektowanym dla oleju mineralnego. Takie podejście pozwoliło naukowcom uzyskać szczegółowy wgląd w to, jak zmiana materiału izolacyjnego wpływa na wewnętrzne pola elektryczne transformatora.
Montero podkreśla istotę swojej metodologii, wyjaśniając: “Przy użyciu zaawansowanego oprogramowania symulacyjnego zamodelowaliśmy transformator o dużej mocy, przeznaczony do znacznych obciążeń elektrycznych. Naszym celem było zrozumienie, w jaki sposób zastąpienie oleju mineralnego estrami naturalnymi wpłynie na rozkład pola elektrycznego transformatora.” Takie podejście rzuca światło na potencjalne korzyści i wyzwania związane ze stosowaniem estrów naturalnych, ukazując zaangażowanie zespołu w poprawę bezpieczeństwa transformatorów.
Odkrycia Montero i jego współpracowników ujawniają złożony obraz rozkładu pola elektrycznego, podkreślając obszary, w których zmniejszyły się naprężenia izolacyjne, potencjalnie poprawiając w ten sposób bezpieczeństwo. Jednakże w niektórych regionach, szczególnie tych, w których zastosowano izolację stałą w strefach narażonych na duże naprężenia, zaobserwowano spadek marginesów dielektrycznych. Montero zauważa: „Podczas modernizacji transformatora mogą pojawić się słabe punkty izolacji stałej powierzchni przewodnika w obszarach o największym polu elektrycznym transformatora”, podkreślając skomplikowaną równowagę między właściwościami materiału a wydajnością transformatora. Konsekwencje tych badań wykraczają poza bezpośrednią poprawę bezpieczeństwa. Montero dodaje: „Doposażenie nie jest z natury niebezpieczne dla parametrów dielektrycznych transformatora, chociaż należy wziąć pod uwagę znaczącą zmianę w rozkładzie pola elektrycznego”. To zróżnicowane zrozumienie ma kluczowe znaczenie dla rozwoju bezpieczniejszych i bardziej przyjaznych dla środowiska systemów zasilania.
ODNIESIENIE DO DZIENNIKA
Andrés Montero, Belén García, Juan Carlos Burgos, „Rozkład pola elektrycznego w transformatorach z doładowaniem estru naturalnego pod napięciem prądu przemiennego”, International Journal of Electrical Power and Energy Systems, 2024.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2023.109549.
O AUTORZE
Andresa Montero (BSc’17, M’20, PhD’23) urodził się w Cuenca w 1995 r. W 2017 r. uzyskał tytuł licencjata. Stopień inżyniera przemysłowego na Universidad Politécnica de Valencia w Hiszpanii, a w 2020 r. tytuł magistra. Stopień inżyniera przemysłowego na Universidad Politécnica de Valencia i tytuł magistra. Absolwent elektrotechniki na Politechnice w Mediolanie we Włoszech. Od 2020 roku stopień doktora. student Wydziału Elektrycznego Universidad Carlos III de Madrid. Głównym tematem jego zainteresowań są badania procesu doposażenia transformatorów płynami biodegradowalnymi.
