روغن ترانسفورماتور چیست؟
در سال 1892، اولین ترانسفورماتور
توسط شرکت جنرال الکتریک ساخته شد. در این ترانسفورماتور از یک روغن معدنی
به‌عنوان سیال خنک‌کننده و دی الکتریک استفاده می‌شد. بعدها استفاده از
سیالات دی الکتریک هالوژنه، به‌ویژه سیالات آسکارل، به علت مقاومت عالی این
سیالات در برابر آتش، در ترانسفورماتورها رواج بسیاری یافت.
آسکارل یک
نام عمومی برای گروهی از هیدروکربن‌های کلردار است که به‌عنوان روغن‌های
عایق در تجهیزات الکتریکی و ترانسفورماتورها کاربرد داشته‌اند. یک گروه
بزرگ از آسکارل‌ها، بی‌فنیل‌های پلی‌کلره (PCB) ها هستند. استفاده از این
سیالات تا حدود دهه‌ی 1970 میلادی ادامه داشت، اما به دلایل خطرات زیست
محیطی و سلامتی، استفاده از آنها محدود گشته و سیالات دیگری جایگرین این
مواد شد. از جمله‌ی این سیالات می‌توان به روغن‌های سیلیکونی و
هیدروکربن‌های دارای وزن مولکولی زیاد اشاره کرد که در حال حاضر به مقدار
بسیار زیادی کاربرد دارند. از سیالات دیگری که تا اندازه‌ای در این موارد
استفاده می‌شود، می‌توان به استرها و هیدروکربن‌های سنتزی اشاره کرد.
استرهای سنتزی دارای خواص دی الکتریکی خوبی بوده و خاصیت زیست تخریب‌پذیری
بهتری نسبت به روغن‌های معدنی و سیالات هیدروکربنی دارند. اما به علت
هزینه‌ی بالای استرهای سنتزی، از این مواد تنها در ترانسفورماتورهای متحرک و
وسایل‌نقلیه استفاده می‌شود.
از روغن استرهای طبیعی که از دانه‌های
گیاهی تهیه می‌شوند، نیز در دهه‌ی 1890 در ترانسفورماتورها استفاده می‌شد.
این استرها هیچ مزیتی از لحاظ اقتصادی و کارایی، نسبت به روغن‌های معدنی
ندارند. علاوه بر این، استرهای طبیعی، از مقاومت کمتری در برابر اکسیدشدن
نسبت به روغن‌های معدنی، برخوردارند. بنابراین دلایل در حال حاضر از
استرهای طبیعی در ترانسفورماتورها استفاده نمی‌شود.
بررسی پارامترهای مهم
•
مقدار گاز محلول در روغن حائز اهمیت می باشد. به علت وجود تنش‌های حرارتی و
الکتریکی احتمال تجزیه و تخریب روغن‌های مورد استفاده در ترانسفورماتور
وجود دارد. در اثر این عمل، محصولات و مواد مختلفی در روغن تشکیل می‌شوند.
بیشتر این مواد به‌صورت محلول در روغن وجود دارد. مقدار، ترکیبات و نرخ
تولید ترکیبات گازی در روغن ترانس، می‌تواند نشان‌دهنده‌ی میزان تخریب روغن
ترانس باشد.
• وجود آب در روغن ترانسفورماتور سبب کاهش خاصیت دی
الکتریک در آن می‌شود. به این دلیل باید مقدار آب در روغن ترانسفورماتور
ناچیز باشد.
• عدد اسیدی یک روغن با کارکرد آن افزایش می‌یابد و معیار مقدار مواد اسیدی موجود در آن است.
•
کشش سطحی یک روغن مقدار نیروی مورد نیاز برای پاره کردن لایه‌ی روغن در
سطح مشترک روغن و آب است این مقدار برحسب "دین بر سانتیمتر" بیان می‌شود.
در صورت وجود آلودگی‌هایی همچون رنگ، صابون، وارنیش و محصولات حاصل از
اکسایش در روغن، کشش سطحی روغن کاهش می‌یابد. بنابراین کاهش مقدار کشش سطحی
در روغن، نشان‌دهنده‌ی وجود آلودگی و محصولات اکسیداسیون در آن است. در
نتیجه می‌توان از این روش به منظور تعیین میزان اکسیدشدن در روغن استفاده
کرد. محصولات اکسیدسیون سبب کاهش خاصیت عایق‌بندی و خنک‌کنندگی روغن
می‌شود.
• رنگ روغن نشان‌دهنده ی درجه‌ی پالایش روغن است. برای روغن‌های
در حال کارکرد، تغییر رنگ می‌تواند، نشان‌دهنده‌ی وجود آلودگی و تخریب
روغن باشد.
• ثابت دی الکتریک، کمترین ولتاژی است که در آن ولتاژ،
جرقه‌ی الکتریکی در روغن رخ می‌دهد. این خاصیت معیاری از مقاومت روغن در
برابر تنش‌های الکتریکی است.کم بودن ثابت دی الکتریک نشان‌دهنده‌ی وجود
آلودگی‌هایی همچون آب و ذرات رسانا در روغن است. دو روش استاندارد اندازه
گیری ثابت دی الکتریک تدوین شده است.
• طبق قوانین زیست محیطی، استفاده
از بی‌فنیل‌های پلی کلرینه (PCB) در روغن‌های ترانسفورماتور ممنوع است.
روغن ترانسفورماتور در صورت دارا بودن PCB به میزان کمتر از ppm 50، فاقد
PCB و در صورت دارا بودن PCB به میزان ppm 500- 50، آلوده به PCB و در صورت
دارا بودن PCB به مقدار بیش از ppm 500، دارای PCB نامیده می‌شود.
•
ترکیبات فوران به‌عنوان محصولات جانبی حاصل از تخریب مواد سلولزی مانند
کاغذهای عایق و چوب تولید می‌شوند. این ترکیبات به‌عنوان نشانگرهای مقدار
از دست رفتن توانایی عایق‌بندی روغن به‌کار می‌روند.
• مقدار عناصری
مانند مس، آهن، آلومینیوم، سرب، روی، نیکل، نقره، قلع، کادمیم و تنگستن به
منظور تعیین شرایط دستگاه‌ها و تجهیزات همواره ملاحظه و مطالعه می‌شود.
•
به منظور تعیین مقدار سایش و آلودگی، تعداد ذرات با ابعاد بزرگتر از 2، 5،
10، 15، 25، 50، 100 میکرون مطالعه می‌شود. استفاده از این اطلاعات همراه
با اطلاعات ناشی از مطالعه‌ی باقیمانده‌ی فلزات بسیار مفید است.
•
پایداری خوب در برابر اکسیدشدن و کنترل مقدار ماده افزودنی بازدارنده
اکسیداسیون از موارد اصلی مورد نیاز به منظور افزایش طول عمر روغن می‌باشد.
•
ضریب توان یک روغن ترانسفورماتور، کسینوس زاویه‌ی فاز میان ولتاژ سینوسی
به‌کار رفته در روغن و جریان حاصل در روغن است. ضریب توان نمایانگر کاهش
خاصیت دی الکتریکی در روغن است. مقدار زیاد ضریب توان نشان دهنده‌ی
آلودگی‌هایی مانند آب، کربن، صابون‌های فلزی، مواد رسانا و مواد حاصل از
اکسیدشدن است.
• وزن مخصوص روغن‌های معدنی بر نرخ انتقال گرما تأثیر می‌گذارد.
•
گرانروی یک روغن خنک‌کننده، بر روی نرخ انتقال گرما و به دنبال آن افزایش
دمای دستگاه و همچنین بر روی سرعت حرکت اجزاء دستگاه تأثیر می‌گذارد.
استفاده از روغن دارای گرانروی بالا، به ویژه در شرایط دمایی سرد، سبب
ایجاد محدودیت‌هایی در جریان روغن می‌شود.
• چگالی بار استاتیکی تمایل
روغن‌های ترانسفورماتور در باردار شدن استاتیکی را تعیین می‌کند. گاهی
اوقات، تخلیه‌ی بار الکتریکی سبب ایجاد خرابی در ترانسفورماتورها می‌شود.
• روغن‌های دارای کلر و دیگر هالوژن‌ها با مقادیر بیش از 1/0 درصد به‌عنوان مواد خطرناک تلقی شده و مورد استفاده قرار نگیرد.
