کارکرد و مشخصات روغن ترانسفورماتور

روغن ترانسفورماتور یا روغن عایق، روغنی است که در دمای بالا پایدار است و از ویژگی های عایق الکتریکی عالی برخورداراست. در ترانسفورماتورهای پر از روغن، برخی از انواع خازن های ولتاژ بالا، لامپ های فلورسنت و برخی از انواع سوئیچ ها و قطع کننده های ولتاژ بالا استفاده می شود. روغن ترانسفورماتور همچنین برای حفظ هسته و سیم پیچ ترانسفورماتور استفاده می شود. زیرا این مواد کاملاً درون روغن غوطه ور هستند.

یکی دیگر از خصوصیات مهم روغن عایق توانایی جلوگیری از اکسیداسیون عایق کاغذ ساخت سلولز است. روغن ترانسفورماتور به عنوان مانعی بین اکسیژن اتمسفر و سلولز عمل می کند و از تماس مستقیم و جلوگیری از اکسیداسیون جلوگیری می کنند. روغن ترانسفورماتور اغلب بر پایه روغن معدنی است، اما محبوبیت فرمولاسیون های جایگزین با مهندسی یا محیط زیست بهتر در حال افزایش است.

عملکرد روغن ترانسفورماتور

وظایف اصلی روغن ترانسفورماتور عایق بندی و خنک سازی یک ترانس است. بنابراین باید دارای قدرت دی الکتریک بالا، هدایت حرارتی و پایداری شیمیایی باشد و باید این خصوصیات را در مدت طولانی در دمای بالا نگه دارد. برای بهبود خنک سازی ترانسفورماتورهای قدرت بزرگ، مخزن پر از روغن ممکن است رادیاتورهای خارجی داشته باشد که روغن از طریق آن ها با همرفت طبیعی گردش می کند. ترانسفورماتورهای قدرت با ظرفیت هزار کیلو ولت آمپر ممکن است دارای فن های خنک کننده، پمپ های روغن و حتی مبدل های حرارتی روغن به آب باشند. ترانسفورماتورهای برق تحت فرایندهای خشک کردن طولانی مدت، با استفاده از خود گرمایش الکتریکی، استفاده از خلا یا هر دو برای اطمینان از آزاد شدن ترانسفورماتور بدون بخار آب قبل از معرفی روغن عایق، انجام می شوند. این کمک می کند تا از تشکیل قوس و خرابی های بعدی ناشی از بار جلوگیری شود.

ترانسفورماتورهای پر از روغن با یک محافظ (مخزن روغن) ممکن است دارای رله ردیاب گاز باشند. این دستگاه های ایمنی تجمع گاز داخل ترانسفورماتور را به دلیل تخلیه قوس، گرم شدن بیش از حد یا قوس الکتریکی داخلی تشخیص می دهند. در صورت جمع شدن آهسته گاز، یا افزایش فشار سریع، این دستگاه ها می توانند یک قطع کننده مدار محافظ را قطع کرده و برق را از ترانسفورماتور خارج کنند. ترانسفورماتورهای بدون محافظ معمولاً به رله های فشار ناگهانی مجهز هستند.

روغن معدنی ترانسفورماتور چیست؟

روغن های معدنی هنوز به طور گسترده ای در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند. روغن معدنی به طور کلی به عنوان روغن ترانسفورماتور موثر است، اما دارای معایبی است که یکی از آن ها نقطه اشتعال نسبتاً کم آن در مقابل برخی گزینه ها است. اگر روغن معدنی در ترانسفورماتور نشت کند، به طور بالقوه می تواند آتش سوزی ایجاد کند. در کدهای آتش نشانی معمولاً لازم است که ترانسفورماتورهای داخل ساختمان از مایعات قابل اشتعال کمتری استفاده کنند یا از ترانسفورماتورهای نوع خشک و بدون روغن استفاده کنند. روغن معدنی نیز یک آلاینده محیطی است و خاصیت عایق بندی آن حتی به مقدار کم آب به سرعت تخریب می شود. به همین دلیل ترانسفورماتورها به خوبی مجهز هستند تا آب را در خارج از روغن نگه دارند.

خصوصیات شیمیایی روغن ترانسفورماتور

محتوای آب در روغن ترانسفورماتور
میزان رطوبت یا آب در روغن ترانسفورماتور بسیار نامطلوب است زیرا بر خصوصیات دی الکتریک روغن تأثیر منفی می گذارد. محتوای آب موجود در روغن همچنین بر عایق کاغذی هسته و سیم پیچ ترانس تأثیر می گذارد. کاغذ حداکثر مقدار آب را از روغن جذب می کند که بر خاصیت عایق کاغذ تأثیر می گذارد و همچنین عمر آن را کاهش می دهد. اما در یک ترانسفورماتور بارگیری شده، روغن داغتر می شود، از این رو حلالیت آب در روغن افزایش می یابد. در نتیجه، این کاغذ آب آزاد می کند و محتوای آب در روغن ترانسفورماتور را افزایش می دهد.

بنابراین دمای روغن در زمان گرفتن نمونه برای آزمایش بسیار مهم است. در طی اکسیداسیون، اسیدهایی در روغن تشکیل می شوند که اسیدها باعث حل شدن آب در روغن می شوند. اسید همراه با آب باعث تجزیه بیشتر روغن تشکیل اسید و آب بیشتر می شود. این میزان تخریب روغن افزایش می یابد. ما مقدار آب موجود در روغن را به عنوان ppm (قطعات در هر میلیون واحد) اندازه می گیریم. محتوای آب در روغن طبق توصیه IS-335 (1993) حداکثر تا ۵۰ ppm مجاز است. اندازه گیری دقیق محتوای آب در چنین سطوح کم به ابزار بسیار پیچیده ای مانند کولیومتری کارل فیشر تیتراتور نیاز دارد.

اسیدیته روغن ترانسفورماتور
روغن ترانسفورماتور اسیدی یک خاصیت مضر است. اگر روغن اسیدی شود، محتوای آب موجود در روغن بیشتر در روغن حل می شود. اسیدیته روغن خاصیت عایق بندی عایق کاغذ سیم پیچ را بدتر می کند. اسیدیته فرایند اکسیداسیون در روغن را تسریع می کند. اسید همچنین شامل زنگ زدگی آهن در حضور رطوبت است. از آزمون اسیدیته روغن ترانسفورماتور می توان برای اندازه گیری ترکیبات اسیدی آلاینده ها استفاده کرد.

خصوصیات فیزیکی روغن ترانسفورماتور

کشش سطحی روغن ترانسفورماتور
کشش سطحی بین سطح آب و روغن راهی برای اندازه گیری نیروی مولکولی جذاب بین آب و روغن است. کشش سطحی دقیقاً برای تعیین وجود آلاینده های قطبی و محصولات پوسیدگی روغن مفید است. روغن جدید خوب به طور کلی کشش سطحی بالایی از خود نشان می دهد. آلاینده های اکسیداسیون روغن باعث کاهش IFT می شوند.

نقطه اشتعال روغن ترانسفورماتور
نقطه اشتعال روغن ترانسفورماتور دمایی است که روغن بخار کافی برای تولید مخلوط قابل اشتعال با هوا می دهد. این مخلوط باعث می شود که در شرایط استاندارد، شعله لحظه ایی ایجاد شود. از آن جا اهمیت دارد که احتمال خطر آتش سوزی در ترانس را مشخص می کند. بنابراین داشتن نقطه اشتعال بسیار زیاد روغن ترانسفورماتور مطلوب است. به طور کلی بیش از ۱۴۰ درجه سانتیگراد است.

نقطه ریزش روغن ترانسفورماتور
این حداقل دمایی است که روغن در شرایط تست استاندارد شروع به جریان می کند. نقطه ریزش روغن ترانسفورماتور خاصیت ارزشمندی است که عمدتا در مکان هایی است که آب و هوا یخ زده است، اهمیت دارد. اگر دمای روغن به زیر نقطه ریزش برسد، روغن ترانسفورماتور جریان همرفت را متوقف کرده و باعث خنک شدن در ترانسفورماتور می شود. روغن پایه پارافین در مقایسه با روغن پایه نفتی از مقدار نقطه ریزش بالاتری برخوردار است.

ویسکوزیته روغن ترانسفورماتور
در چند کلمه، ویسکوزیته روغن ترانسفورماتور می توان گفت مقاومت در برابر جریان، در شرایط عادی است. مقاومت در برابر جریان روغن ترانسفورماتور به معنای انسداد گردش همرفت روغن در داخل ترانسفورماتور است. روغن خوب باید ویسکوزیته کمی داشته باشد تا مقاومت کمتری در برابر جریان معمولی روغن داشته باشد در نتیجه بر خنک سازی ترانسفورماتور تأثیری نداشته باشد. گرانروی کم روغن ترانسفورماتور ضروری است، اما به همان اندازه مهم است که ویسکوزیته روغن باید با کاهش دما تا حد ممکن افزایش یابد، چون در صورت کاهش دما، هر مایعی چسبناک تر می شود.

مقاومت ویژه روغن ترانسفورماتور

این یکی دیگر از خواص مهم روغن ترانسفورماتور است. مقاومت ویژه روغن معیاری از مقاومت DC بین دو طرف مقابل یک بلوک سانتی متر مکعب روغن است. واحد آن اهم سانتی متر در یک دمای خاص است. باافزایش دادنکه دردرجه حرارت مقاومت روغن به سرعت کاهش می یابد.

درست پس از شارژ ترانسفورماتور پس از خاموش شدن طولانی مدت، دمای روغن در دمای محیط خواهد بود و در هنگام بارگذاری کامل، دما بسیار بالا خواهد بود و ممکن است در شرایط اضافه بار تا ۹۰ درجه سانتی گراد نیز برسد . بنابراین مقاومت روغن عایق باید در دمای اتاق بالا باشد و همچنین در دمای بالا نیز ارزش خوبی داشته باشد. به همین دلیل است که مقاومت یا مقاومت ویژه روغن ترانسفورماتور باید در دمای ۲۷ درجه سانتیگراد و همچنین ۹۰ درجه سانتیگراد اندازه گیری شود. حداقل مقاومت ویژه استاندارد روغن ترانسفورماتور در دمای ۹۰ درجه سانتی گراد ۳۵ × ۱۰ ۱۲ اهم – سانتی متر و در دمای ۲۷ درجه سانتی گراد ۱۵۰۰ × ۱۰ ۱۲ اهم – سانتی متر است.