دلایل آلودگی‌های روغن ترانسفورماتور چیست؟

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز، عایق ترانسفورماتور قدرت، تحت شرایطی مانند حرارت، الکتریک، شیمیایی، مکانیکی، تنش های محیطی و غیره تخریب می شود. این تنش ها قابلیت دی الکتریک ترانسفورماتور را کاهش می دهد و احتمال خرابی را افزایش می دهد. علت اصلی آلودگی روغن، اختلالات الکتریکی و تجزیه حرارتی است. آلاینده هایی که به صورت معمول در روغن ترانسفورماتور یافت می شوند عبارت اند از: رطوبت، لجن، گازهای محلول و اسیدها.

الف) رطوبت

حضور حتی یک درصد بسیار کم از رطوبت در روغن، از دیدگاه عایقی بسیار مضر است، زیرا تا حد زیادی بر خواص دی الکتریک روغن و عایق های جامد ترانسفورماتور تأثیر می گذارد. هنگامی که ترانسفورماتور با روغن پر می شود، کاغذ رطوبت را از روغن (به علت ماهیت هیگروسکوپیک کاغذ) جذب می کند و بر روی ویژگی های عایق تاثیر می گذارد و در نتیجه باعث کاهش عمر آن می شود. حتی اضافه کردن ۸ قسمت از آب در ۱۰،۰۰۰،۰۰۰، کیفیت عایق روغن را کاهش می دهد تا به طور کلی به عنوان زیر استاندارد شناخته شود. آب می تواند از دو منبع منشا یابد:

اتمسفر:

از طریق نفوذ ژل سیلیکا ( سیلیکای خشک همیشه آبی رنگ است)
از طریق نشتی به تجهیزات برق،مسدود کردن بد بدنه، عایق ترک خورده، پوشش لولای شل، دیافراگم انفجار پراکنده و غیره

منبع داخلی:
فساد کاغذ باعث تولید آب می شود.
فساد روغن باعث تولید آب می شود.

مقدار رطوبت در روغن ترانسفورماتور، یک پارامتر کوتاه کننده ی عمر است و اثر بدی بر روی سیستم عایق دارد:

می تواند ظرفیت شکست سیستم عایق را تضعیف کند.
باعث گرم شدن محلی می شود.
قابلیت اضافه بار ترانسفورماتور را در شرایط اضطراری کاهش می دهد.
روند فرسایش عایق را تسریع می کند.
قدرت الکتریکی و مکانیکی را کاهش می دهد
تخلیه های الکتریکی یا جزئی در یک ناحیه ولتاژ بالا ممکن است به علت اختلال در تعادل رطوبت ناحیه باشد.
هدایت الکتریکی، tan δ و غیره را افزایش می دهد.

 

ب) اسیدیته

درست مانند روغنهای صنعتی، روغن ترانسفورمر تحت تأثیر دمای بیش از حد و اکسیژن، به ویژه در حضور ذرات فلزی کوچک که به عنوان کاتالیزور عمل می کنند،اکسید می شوند که در نتیجه با تشکیل عامل های کربوکسیلیک باعث افزایش عدد اسیدیته می شود. در بدترین حالت، کانال های نفت مسدود می شوند و ترانسفورماتور به خوبی خنک نمی شود، که موجب تشدید شکست روغن می شود. علاوه بر این، افزایش اسیدیته اثر منفی بر روی کاغذ سلولز دارد.

همچنین فساد روغن بارهایی مانند اسید و هیدروپراکسید تولید می کند که خواص عایقی روغن را کاهش می دهد. افزایش شماره ی اسید ها اغلب همراه با کاهش قدرت دی الکتریک و افزایش رطوبت است.

اسیدیته روغن در ترانسفورماتور هرگز نباید بیش از ۰٫۲۵ میلی گرم KOH / g روغن باشد. این مقدار شماره اسید بحرانی است ،در صورتی که از این سطح بالاتر برود، سرعت و شدت زوال افزایش می یابد.

ج) محتوای لجن

یکی دیگر از چیزهایی که در روغن ترانسفورماتور اجتناب می کند لجن است که به سادگی از تجزیه روغن به خاطر استفاده طولانی مدت است. لجن به طور عمده با قرار گرفتن در معرض اکسیژن در اثر حرارت تشکیل می شود و موجب تشکیل رسوبات بزرگ و مواد تیره و سنگین می شود که در نهایت کانال های خنک کننده در ترانسفورماتور را مسدود می کند. لجن به سلولز سیم پیچ ترانسفورماتور حمله می کند و موجب خراب شدن آن می شود. اینها باعث بالا رفتن درجه حرارت سیم پیچ ترانسفورماتور می شود. پیش سازهای اولیه لجن عبارتند از پراکسید، اسیدهای ارگانیک، الکل، آلدئیدها، کتون ها، لاک ها و سایر ترکیبات معطر، به ویژه آنهایی که دارای گروه های عملکردی قطبی هستند. همانگونه که این مواد به قطعات دیگری از ترانسفورماتور مانند کاغذ، آهن و مس حمله می کنند، آنها از طریق محصولات میانی در روغن تشکیل می شوند و سپس پلیمریزاسیون می شوند تا یک ماده جامد را تشکیل دهند که لجن نامیده می شود. این مرحله پایانی روند تخریب است. لجن در سرد ترین و داغترین قسمت های ترانسفورماتور، رسوب می کند.

د) گازهای محلول

سیم پیچهای الکتریکی در یک ترانسفورماتورهای قدرت شامل عایق کاغذی است که در روغن عایق قرار داده شده است. از این رو روغن عایق و کاغذ ترانسفورماتور منابع ضروری برای شناسایی عیب های اولیه، عیب های با توسعه سریع، روند عایق سازی و به طور کلی وضعیت سلامتی ترانسفورماتور را نشان می دهد. به موجب این عیب ها و به علت تنش های الکتریکی و حرارتی، تجزیه روغن و کاغذ رخ می دهد. در نتیجه این تجزیه، برخی گازها آزاد می‌شوند. این گازها قابلیت تخلیه گرما و قدرت دی الکتریک روغن ترانسفورماتور را کاهش می دهند. گازهایی که به علت تجزیه نفت تولید می شوند عبارتند از: هیدروژن (H2)، متان (CH4)، استیلن (C2H2)، اتیلن (C2H4) و اتان (C2H6). از سوی دیگر، تجزیه کاغذ باعث تولید مونوکسید کربن (CO) و دی اکسید کربن (CO2) می شود. گازهای ذکر شده در بالا گازهای کلیدی در نظر گرفته می شوند و عموما قابل احتراق هستند (توجه داشته باشید که CO2 گاز قابل احتراق نیست). مجموع تمام گازهای قابل احتراق ممکن است نشان دهنده وجود هر یک از آنها یا ترکیبی از خطاهای حرارتی، الکتریکی و یا کرونا باشد.

با توجه به تمامی اثرات نامطلوب آلاینده های موجود در روغن ترانسفورماتور، روشن است که روغن ترانسفورماتور باید کاملا از اسید، لجن، گازهای حل شده و به ویژه رطوبت آزاد باشد تا از خرابی فاجعه بار ترانسفورماتور که منجر به خرابی سیستم قدرت می شود جلوگیری شود.

 

منبع: نکونیرو