روغن ترانسفورماتور چیست ؟ روغن ترانسفورماتورچه کاری انجام میدهد؟
روغن ترانسفورماتور چیست ؟ روغن ترانسفورماتورچه کاری انجام میدهد؟
روغن ترانسفورماتور دارای خواصی هستند که به عملکرد ایمن و روان ترانسفورماتورها کمک می کند. از این رو، یک عنصر حیاتی در سیستم های قدرت الکتریکی است. بیایید از طریق مقاله زیر در مورد روغن ترانسفورماتور اطلاعات بیشتری کسب کنیم.
1. روغن ترانسفورماتور چیست؟
روغن ترانسفورماتور (همچنین به عنوان روغن عایق شناخته می شود) نوع خاصی از روغن است که دارای عایق الکتریکی عالی است و در دماهای بالا پایدار است. ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن از روغن به منظور عایق‌سازی، توقف تخلیه و تخلیه هاله و در عین حال دفع گرمای ترانسفورماتور (یعنی نقش خنک‌کننده) استفاده می‌کنند.
روغن ترانسفورماتور همچنین برای حفظ هسته و سیم پیچ ترانسفورماتور با غوطه وری کامل آنها در داخل روغن استفاده می شود. یکی دیگر از خواص مهم روغن عایق، جلوگیری از اکسید شدن عایق کاغذ سلولزی است. روغن ترانسفورماتور مانند یک مانع بین اکسیژن اتمسفر و سلولز است – از تماس مستقیم جلوگیری می کند و در نتیجه اکسیداسیون را به حداقل می رساند. سطح روغن ترانسفورماتور با استفاده از MOG (
2. انواع روغن ترانسفورماتور
امروزه دو نوع اصلی روغن ترانسفورماتور استفاده می شود: روغن ترانسفورماتور مبتنی بر پارافین و روغن ترانسفورماتور مبتنی بر نفتا.
الف. روغن نفتنیک
روغن عایق معدنی از نفت خام خاصی مشتق می شود که شامل پارافین بسیار کم n معروف به موم است.
نقطه ریزش این روغن در مقایسه با نوع پارافینیک به دلیل محتوای موم کمتر است.
نقطه جوش این روغن تقریباً 425 درجه سانتیگراد است.
در مقایسه با روغن های دیگر، این روغن راحت تر خورده می شود.
محصولات اکسیداسیون در روغن محلول هستند.
خوردگی مواد خام بر پایه پارافین، لجن غیرقابل حلی برای افزایش ویسکوزیته ایجاد می کند. بنابراین ظرفیت انتقال حرارت، عمر مفید و گرمای بیش از حد را کاهش می دهد.
این روغن ها شامل ترکیبات معطر در دماهای نسبتاً کمتر مانند -40 درجه سانتیگراد هستند
ب روغن پارافینیک
روغن عایق معدنی که از نفت خام مخصوص به دست می آید حاوی مقدار قابل توجهی پارافین n، یعنی موم است.
نقطه ریزش این روغن در مقایسه با نوع نفتنیک به دلیل محتوای موم زیاد است.
نقطه جوش این نوع روغن حدود 530 درجه سانتی گراد است.
اکسیداسیون این روغن کمتر است.
محصولات اکسیداسیون در روغن نامحلول هستند.
اگرچه نوع نفتنیک به راحتی خورده می شود تا پارافینی، محصولات اکسیداسیون در روغن محلول هستند که منجر به کاهش مشکل می شود.
در تئوری، روغن بر پایه پارافین به راحتی اکسیده نمی شود و لجن کمتری تولید می کند. زیرا روغن بر پایه نفتای لجن حلالیت بیشتری نسبت به روغن بر پایه پارافین دارد، بنابراین هر لجنی که روغن بر پایه نفتا تولید می کند راحت تر از لجن روغن پارافینی پاک می شود. اگر لجن در ته ظرف ترانسفورماتور جمع شود، در عملکرد ترانسفورماتور اختلال ایجاد می کند.
روغن بر پایه نفتا و روغن بر پایه پارافین حاوی موم محلول نیستند. این موم می‌تواند نقطه ریزش را افزایش دهد و به طور بالقوه مشکلاتی ایجاد کند، اما در آب و هوای گرم‌تر که دما هرگز خیلی پایین نمی‌آید، این مشکل نیست.
با این حال، روغن پارافین رایج ترین نوع روغن مورد استفاده در ترانسفورماتورها در سراسر جهان است، علیرغم اینکه روغن بر پایه نفتا برتری ظاهری بیشتری دارد.
3. خواص ایده آل روغن ترانسفورماتور
برخی از خواص خاص روغن عایق باید برای تعیین قابلیت استفاده روغن در نظر گرفته شود.
خواص (یا پارامترهای) روغن ترانسفورماتور عبارتند از:
1-خواص الکتریکی: مقاومت ویژه، مقاومت دی الکتریک، ضریب اتلاف دی الکتریک.
2-خواص شیمیایی: محتوای آب، اسیدیته، محتوای لجن.
3-خواص فیزیکی: کشش سطحی، ویسکوزیته، نقطه اشتعال، نقطه ریزش.
قدرت دی الکتریک روغن ترانسفورماتور
قدرت دی الکتریک روغن ترانسفورماتور به عنوان ولتاژ شکست روغن ترانسفورماتور (BDV) نیز شناخته می شود. ولتاژ شکست با مشاهده رشته‌های جرقه‌زننده بین دو الکترود غوطه‌ور در روغن که با یک شکاف خاص از هم جدا شده‌اند، با چه ولتاژی اندازه‌گیری می‌شود. مقدار کم BDV نشان دهنده وجود رطوبت و مواد رسانا در روغن است.
برای اندازه گیری BDV روغن ترانسفورماتور، یک کیت اندازه گیری BDV قابل حمل به طور کلی در سایت موجود است. در این کیت روغن در دیگ نگهداری می شود که یک جفت الکترود با فاصله 2.5 میلی متر (در برخی کیت ها 4 میلی متر) بین آنها ثابت شده است. اکنون ولتاژ به آرامی در حال افزایش بین الکترودها اعمال می شود. سرعت افزایش ولتاژ در 2 کیلو ولت بر ثانیه کنترل می شود و ولتاژی را که در آن جرقه بین الکترودها شروع می شود مشاهده کنید – یعنی در آن ولتاژ قدرت دی الکتریک روغن ترانسفورماتور بین الکترودها شکسته شده است.
این اندازه گیری 3 تا 6 بار در همان نمونه روغن انجام می شود و مقدار میانگین این قرائت ها را می گیریم. BDV شاخص اولیه سلامت روغن است. بنابراین این یک تست محبوب و مهم برای روغن ترانسفورماتور است و می توان آن را به راحتی در سایت انجام داد.
روغن خشک و تمیز نتایج BDV را بهتر از روغن با محتوای رطوبت و سایر ناخالصی های رسانا می دهد. حداقل ولتاژ شکست روغن ترانسفورماتور یا قدرت دی الکتریک روغن ترانسفورماتور که در آن می توان با خیال راحت از این روغن در ترانسفورماتور استفاده کرد 30 کیلو ولت در نظر گرفته 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 در یک دمای خاص اهم سانتی متر است. با افزایش دما، 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. ممکن است در شرایط اضافه بار تا 90 درجه سانتیگراد بالا برود. مقاومت روغن عایق باید در دمای اتاق بالا باشد و در دماهای بالا باید ارزش خوبی داشته باشد.
به همین دلیل است که مقاومت یا مقاومت ویژه روغن ترانسفورماتور باید در دمای 27 درجه سانتی گراد و 90 درجه سانتی گراد اندازه گیری شود.
حداقل مقاومت ویژه استاندارد روغن ترانسفورماتور در دمای 90 درجه سانتی گراد 35 × 1012 اهم سانتی متر و در دمای 27 درجه سانتی گراد، 1500 × 1012 اهم سانتی متر است.
ضریب اتلاف دی الکتریک تان دلتای روغن ترانسفورماتور
ضریب اتلاف دی الکتریک به عنوان ضریب اتلاف یا دلتای قهوه ای روغن ترانسفورماتور نیز شناخته می شود. هنگامی که یک ماده عایق بین قسمت برق و قسمت زمین شده تجهیزات الکتریکی قرار می گیرد، جریان نشتی جریان می یابد. از آنجایی که یک ماده عایق دی الکتریک است، جریان عبوری از عایق به طور ایده آل ولتاژ را 90 درجه هدایت می کند. در اینجا ولتاژ به معنای ولتاژ لحظه ای بین قسمت برق و زمین تجهیزات است. اما در واقعیت، هیچ ماده عایق در طبیعت دی الکتریک کامل نیست
بنابراین جریان عبوری از عایق، ولتاژ را با زاویه کمی کمتر از 90 درجه هدایت می کند. مماس زاویه ای که در آن از 90 درجه کوتاه است، ضریب اتلاف دی الکتریک یا به سادگی دلتای قهوه ای روغن ترانسفورماتور نامیده می شود. به طور واضح تر، جریان نشتی از طریق عایق دارای دو جزء مقاومتی یا فعال و دیگری خازنی یا واکنشی است. باز هم از نمودار بالا مشخص است که مقدار ‘δ’ به عنوان زاویه از دست دادن نیز شناخته می شود.
اگر زاویه تلفات کوچک باشد، جزء مقاومتی جریان IR کوچک است، که نشان دهنده خاصیت مقاومتی بالای ماده عایق است. عایق با مقاومت بالا عایق خوبی است. از این رو مطلوب است که زاویه اتلاف تا حد امکان کوچک باشد. بنابراین باید سعی کنیم مقدار tanδ را تا حد امکان کوچک نگه داریم. ارزش بالای این tanδ نشانه وجود آلاینده ها در روغن ترانسفورماتور است.
بنابراین رابطه واضحی بین tanδ و مقاومت روغن عایق وجود دارد. اگر مقدار tan-delta افزایش یابد، مقاومت روغن عایق کاهش می یابد و بالعکس. بنابراین هم تست مقاومت و هم تست دلتای قهوهای مایل به زرد روغن ترانسفورماتور معمولاً برای یک قطعه عایق یا روغن عایق لازم نیست.
در یک جمله می توان گفت tanδ معیاری برای ناقص بودن ماهیت دی الکتریک مواد عایق مانند روغن است.
محتوای آب در روغن ترانسفورماتور
رطوبت یا محتوای آب در روغن ترانسفورماتور بسیار نامطلوب است زیرا بر خواص دی الکتریک روغن تأثیر منفی می گذارد. محتوای آب در روغن همچنین بر عایق کاغذ سیم پیچ و هسته ترانسفورماتور تأثیر می گذارد. کاغذ بسیار رطوبت سنجی است. کاغذ حداکثر مقدار آب را از روغن جذب می کند و بر خاصیت عایق بودن کاغذ تأثیر می گذارد و عمر آن را کاهش می دهد. اما در یک ترانسفورماتور بارگذاری شده، روغن داغ تر می شود. بنابراین حلالیت آب در روغن افزایش می یابد.
در نتیجه کاغذ آب آزاد می کند و میزان آب موجود در روغن ترانسفورماتور را افزایش می دهد. بنابراین دمای روغن در زمان نمونه برداری برای آزمایش بسیار مهم است. در طول اکسیداسیون، اسیدها در روغن تشکیل می شوند. اسیدها باعث حل شدن آب در روغن می شوند. اسید، همراه با آب بیشتر، روغن را تجزیه می کند و اسید و آب بیشتری تشکیل می دهد. این میزان تخریب نفت افزایش می یابد. مقدار آب موجود در روغن را به صورت ppm (قسمت در میلیون واحد) اندازه گیری می کنیم.
محتوای آب در یک روغن تا 50 ppm مجاز است که توسط IS-335 (1993) توصیه شده است. اندازه گیری دقیق محتوای آب در چنین سطوح پایینی به ابزار پیچیده ای مانند کولومتریک کارل فیشر تیتراتور نیاز دارد.
اسیدیته روغن ترانسفورماتور
روغن ترانسفورماتور اسیدی یک خاصیت مضر است. اگر روغن اسیدی شود، میزان آب موجود در روغن در روغن حل می شود. اسیدیته روغن خاصیت عایق عایق کاغذ سیم پیچ را بدتر می کند. اسیدیته فرآیند اکسیداسیون در روغن را تسریع می کند. اسید همچنین شامل زنگ زدن آهن در حضور رطوبت است.
از تست اسیدیته روغن ترانسفورماتور می توان برای اندازه گیری ترکیبات اسیدی آلاینده ها استفاده کرد. ما اسیدیته روغن را بر حسب میلی گرم KOH مورد نیاز برای خنثی کردن اسید موجود در یک گرم روغن بیان می کنیم. این عدد به عنوان عدد خنثی سازی نیز شناخته می شود.
تنش بین صورت روغن ترانسفورماتور
کشش سطحی بین سطح مشترک آب و روغن راهی برای اندازه گیری نیروی مولکولی جذاب بین آب و روغن است. در Dyne/cm یا میلی نیوتن/متر. کشش سطحی دقیقاً برای تعیین وجود محصولات پوسیدگی نفت و آلاینده های قطبی مفید است. روغن جدید خوب معمولا کشش سطحی بالایی را نشان می دهد. آلاینده های اکسیداسیون روغن IFT را کاهش می دهند.
نقطه اشتعال روغن ترانسفورماتور
نقطه اشتعال روغن ترانسفورماتور دمایی است که در آن روغن بخار کافی برای تولید مخلوط قابل اشتعال با هوا می دهد. این مخلوط با اعمال شعله در شرایط استاندارد فلاش لحظه ای را فراهم می کند. نقطه اشتعال مهم است زیرا احتمال خطر آتش سوزی در ترانسفورماتور را مشخص می کند. بنابراین مطلوب است که نقطه اشتعال روغن ترانسفورماتور بسیار بالا باشد. به طور کلی، بیش از 140 درجه (> 10 درجه) است.
نقطه ریزش روغن ترانسفورماتور
این حداقل دمایی است که در آن روغن در شرایط آزمایش استاندارد شروع به جریان می کند. نقطه ریزش روغن ترانسفورماتور عمدتاً در مکان هایی که آب و هوا یخبندان است، خاصیت ارزشمندی است. اگر دمای روغن کمتر از نقطه ریزش شود، روغن ترانسفورماتور جریان همرفت را متوقف می کند و مانع خنک شدن در ترانسفورماتور می شود. روغن پایه پارافینی دارای ارزش نقطه ریزش بالاتری نسبت به روغن پایه نفتا است، اما در هند به دلیل شرایط آب و هوایی گرم، تأثیری بر استفاده از روغن پارافینی ندارد. نقطه ریزش روغن ترانسفورماتور عمدتاً به محتوای موم در روغن بستگی دارد. از آنجایی که روغن پایه پارافین دارای محتوای موم بیشتری است، نقطه ریزش بالاتری نیز دارد.ویسکوزیته روغن ترانسفورماتور
در چند کلمه، ویسکوزیته روغن ترانسفورماتور را می توان گفت که ویسکوزیته مقاومت جریان در شرایط عادی است. مقاومت در برابر جریان روغن ترانسفورماتور به معنای انسداد گردش همرفتی روغن در داخل ترانسفورماتور است. روغن خوب باید ویسکوزیته پایینی داشته باشد تا مقاومت کمتری در برابر جریان معمولی روغن داشته باشد و در نتیجه بر خنک شدن ترانسفورماتور تأثیری نگذارد. ویسکوزیته کم روغن ترانسفورماتور ضروری است، اما به همان اندازه مهم است که ویسکوزیته روغن باید تا حد امکان با کاهش دما افزایش یابد. اگر دما کاهش یابد، هر مایعی چسبناک تر می شود.
4. تست روغن ترانسفورماتور
روغن ترانسفورماتور باید آزمایش شود تا اطمینان حاصل شود که مطابق با استانداردهای امروزی کار می کند. استانداردها و رویه‌های تست توسط استانداردهای بین‌المللی مختلف تعریف شده‌اند و ASTM بیشتر آنها را تنظیم می‌کند.
آزمایش روغن شامل اندازه گیری ولتاژ شکست و سایر خواص شیمیایی و فیزیکی روغن، از طریق آزمایشگاه یا تجهیزات تست قابل حمل است. طول عمر ترانسفورماتور از طریق آزمایش مناسب افزایش می یابد و نیاز به پرداخت هزینه تعویض را کاهش می دهد.
عوامل مورد آزمایش:
در اینجا متداول ترین چیزهایی است که باید هنگام انجام آزمایش روغن ترانسفورماتور به آنها توجه کنید:
مشخصات استاندارد برای روغن عایق معدنی مورد استفاده در دستگاه های الکتریکی (ASTM D3487)
عدد اسیدی (ASTM D664)
ولتاژ شکست دی الکتریک (ASTM D877)
ضریب توان مایع (ASTM D924-08)
کشش رابط (ASTM D971)
مقاومت ویژه (ASTM D1169)
گوگرد خورنده (ASTM D1275)
معاینه دیداری (ASTM D1524)
توجه: ASTM مخفف American Society for Testing and Materials است.
این آزمایش‌ها به تشخیص تمیز بودن روغن‌ها کمک می‌کند و یک خط پایه از خواصی را ایجاد می‌کند که نیاز به آزمایش دوره‌ای دارد. اگرچه تعداد زیادی تست در دسترس وجود دارد، اما گران هستند. بنابراین بهتر است در صورت بروز مشکل در آزمایش اولیه، از آنها به عنوان تشخیص استفاده کنید.
فرکانس توصیه شده به توان و ولتاژ بستگی دارد. اگر نتایج آزمایش تعدادی پرچم قرمز را نشان دهد، فرکانس باید افزایش یابد. حتی اگر هزینه آزمایش بالا باشد، هزینه باید با هزینه تعویض ترانسفورماتور و زمان خرابی مربوط به از دست دادن ترانسفورماتور مقایسه شود.
درک تفاوت بین نرخ گازهای بیش از حد و معمولی مهم است. مقدار گاز محلول در روغن ترانسفورماتور را می توان با استفاده از آزمایش تجزیه و تحلیل گاز محلول (DGA) بدست آورد. نرخ گازگیری بر اساس بارگذاری، طراحی ترانسفورماتور و مواد عایق متفاوت خواهد بود.
5. چرا تست روغن ترانسفورماتور مهم است؟
آزمایش روغن ترانسفورماتور برای موارد زیر مهم است:
خواص الکتریکی ضروری روغن ترانسفورماتور را تعیین کنید
مشخص کنید که آیا روغن خاصی برای استفاده در آینده مناسب است یا خیر
تشخیص نیاز به بازسازی یا فیلتراسیون
کاهش هزینه های روغن و افزایش عمر قطعات
از خرابی های نابهنگام جلوگیری کنید و ایمنی را به حداکثر برسانید
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.