مشکلات و پایش ترانسفورماتور

با توجه به اهمیت ویژه ترانسفورماتور‌ها (transformers)، نگهداری آن‌ها از مسایل مهم در صنعت برق است و در صورت صدمه دیدن ترانسفورماتور، هزینه بالا و خاموشی طولانی مدت خواهد بود.

آسیب‌دیدگی ترانسفورماتور به دو صورت اتفاق می‌افتد:

رسانا شدن عایق ترانسفورماتور (transformer insulators)
پاره شدن یا قطع شدن رسانا‌های ترانسفورماتور (transformer conductors)

عوامل آسیب‌دیدگی ترانسفورماتور

افزایش دما

افزایش دمای داخل ترانسفورماتور به بیش‌تر از حد تحمل عایق ترانسفورماتور موجب آسیب‌دیدگی آن می‌گردد. در صورت بالا رفتن دما، هدایت عایق‌ها بر خلاف رسانا‌ها بیش‌تر می‌شود و جریان نشتی بیش از حد در عایق باعث سوختن ترانسفورماتور می‌گردد.

یکی از دلایل افزایش دمای ترانسفورماتور، بالا رفتن دمای محیط است. دمای شرایط کاری برای دریافت قدرت نامی، توسط سازنده تعیین می‌گردد. همچنین باید میزان کاهش قدرت به ازای افزایش دما نیز به وسیله سازنده بیان شود. برای رفع این مشکل می‌توان از سیستم خنک‌کننده با کارایی بالاتری استفاده کرد.

اضافه بار

اگر اضافه ولتاژ شبکه باعث بالا رفتن ولتاژ رسانا‌ها نسبت به بدنه و یا نسبت به فاز دیگر به مقداری بیش‌تر از استقامت عایق یا استقامت دی‌الکتریک (dielectric strength) گردد، در عایق قوس الکتریکی (electrical arc) رخ می‌دهد و عایق خاصیت خود را از دست می‌دهد.

اگر ولتاژ بالا به صورت مداوم برقرار گردد، جریان نشتی (leakage current) عایق به تدریج بیش‌تر شده و دمای عایق بالا می‌رود و در نهایت باعث آسیب دیدن آن می‌گردد. البته در این شرایط باید کلید‌های حفاظتی ترانسفورماتور وارد عمل شوند.

اگر بار ترانسفورماتور بالا رود به علت تولید حرارت در ترانسفورماتور باعث پارگی رسانا‌ها در نقاط ضعیف ترانسفورماتور می‌شود که این مورد بیش‌تر در ترانسفورماتور‌هایی با سیم پیچ زیگزاگ در نقطه اتصال اتفاق می‌افتد.



برای جلوگیری از خسارت ناشی از اضافه ولتاژ‌های گذرای خارجی مانند صاعقه، مناسب‌ترین راه نصب برق‌گیر می‌باشد. کلید‌زنی در شبکه‌های توزیع نیز می‌تواند ولتاژ‌های گذرایی حدود ۱.۵ تا دو برابر ولتاژ نامی به وجود آورد. چنین اضافه ولتاژ‌هایی وقتی به ترانسفورماتور دارای اندوکتانس بالا در برابر اضافه ولتاژ می‌رسند، تقویت می‌گردند.

آسیب مکانیکی

در صورت حمل نادرست ترانسفورماتور با جرثقیل و یا هر وسیله دیگر، به علت تکان‌های شدید، هسته ترانسفورماتور که بر روی بدنه ثابت شده است جابه‌جا و باعث پارگی نقاط اتصال رسانا‌ها می‌گردد.

همچنین اگر اتصال کوتاهی در ورودی یا خروجی ترانسفورماتور اتفاق افتد رسانا‌های ترانسفورماتور بر اثر اتصالی، نیرو‌های زیادی به یکدیگر وارد می‌نمایند. این نیرو‌ها ممکن است باعث پارگی رسانا‌ها و یا خرابی عایق خشک ترانسفورماتور گردد.



مشکل در روغن ترانسفورماتور

نشت روغن: اگر سطح روغن در داخل ترانسفورماتور کاهش یابد و به جای آن هوا در داخل تانک ترانسفورماتور نفوذ کند، با توجه به پایین بودن استقامت الکتریکی هوا نسبت به روغن قوس الکتریکی رخ می‌دهد. بازدید‌های دوره‌ای و مداوم از ترانسفورماتور می‌تواند در این خصوص راه‌گشا باشد. ارتفاع روغن در شیشه روغن‌نما، خیسی روی درپوش، رادیاتور‌ها و زیر ترانسفورماتور ملاک مناسبی از آگاهی نشت روغن می‌باشد.

نفوذ رطوبت: وجود ذرات آب در روغن به شدت استقامت الکتریکی روغن ترانسفورماتور را کاهش می‌دهد که باعث بروز قوس در روغن ترانسفورماتور می‌شود. نمونه‌برداری و تست روغن ترانسفورماتور‌ها طی برنامه‌های از پیش تعیین شده اطلاع دقیقی از نفوذ رطوبت به داخل تانک ترانسفورماتور فراهم می‌کند.

آلودگی روغن ترانسفورماتور: طی دوره کاری ترانسفورماتور با توجه به گردش روغن در بین رسانا‌ها و هسته، روغن کهنه می‌شود و نیز ذراتی از سطح آن‌ها کنده می‌شود که این ذرات به صورت لجن در ته تانک ترانسفورماتور انباشته می‌گردند. وجود ذرات در روغن موجب کاهش استقامت الکتریکی روغن می‌گردد. تست روغن به صورت برنامه‌ریزی شده روش مناسبی برای آگاهی یافتن از آلودگی روغن ترانسفورماتور است.

پیری ترانسفورماتور

وقتی ترانسفورماتور به مدت طولانی در شبکه مورد استفاده قرار گیرد، عایق خشک ترانسفورماتور کم‌کم خاصیت اولیه خود را از دست می‌دهد که حتی با تعویض روغن هم دیگر به حالت اولیه بر نمی‌گردد. عمر مفید ترانسفورماتور معمولا از طرف شرکت سازنده داده می‌شود. استفاده از لوازمی مثل روغن ترانسفورماتور مرغوب و واشر‌های مناسب جهت آب‌بندی در بالا بردن عمر ترانسفورماتور بسیار موثر است.

عیب‌یابی ترانسفورماتور

عیب‌یابی به دو روش انجام می‌شود:

آنالیز گاز
تست‌های دوره‌ای



در روش عیب‌یابی به روش آنالیز گاز، ابتدا نمونه‌گیری روغن همانند معمول انجام می‌گیرد. پس از آن جدا‌سازی گاز از روغن و آنالیز گاز انجام می‌شود. بر حسب درصد گاز‌های موجود در روغن می‌توان مشکلات ترانسفورماتور را مشخص کرد. با توجه به نسبت گاز‌ها می‌توان به تشخیص پدیده‌هایی همچون تخلیه جزیی (partial discharge)، تخلیه کرونا (corona discharge)، قوس با حرارت زیاد و اضافه بار در ترانسفورماتور پی برد و عیب را در داخل ترانسفورماتور شناسایی کرد.

روغن عایق ترانسفورماتور باید قابلیت جذب گاز‌های تحت فشار را داشته باشد تا بتوان با تجزیه گاز‌های محلول در آن به تشخیص نارسایی و علل بروز شرایط غیرعادی در کار ترانسفورماتور پی برد.

ترکیب‌های هیدروژن به همراه هیدروکربن‌های ساده‌تر همانند متان، اتان، اتیلن و استیلن نسبت‌های مختلفی ایجاد می‌کنند که به عنوان شاخصی از دمای تولید شده در روغن ترانسفورماتور قابل بررسی است.

به عنوان مثال استیلن با ایجاد جرقه و گرما تا دمای ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد قابل تولید است که نمایشگر جرقه داخلی ترانسفورماتور می‌باشد. میزان بالای هیدروژن نشان دهنده بمباران یونی به دلیل تخلیه جزیی می‌باشد.