روغن ترانسفورماتور

روغن ترانسفورماتور که در ترانسفورماتور توزیع روغنی به عنوان عایق و خنک کننده کاربرد دارد در واقع روغنی است که قابلیت تحمل درجه حرارت بالاتر را داشته و همچنین خاصیت عایق الکتریکی بسیار مناسب و قابل توجهی دارد. همانطور که اشاره شد این روغن ها که با نام روغن عایقی نیز شناخته می شوند در ترانسفورماتورهای روغنی به کار می روند و برخی از انواع این ترانسفورماتورها شامل خازن های ولتاژ قوی، ترانس لامپ مهتابی، برخی از سوئیچ های ولتاژ قوی و همچنین قطع کننده های مدار می شود. هدف از استفاده از روغن ترانسفورماتور این است عایقی مناسبی برای ترانسفورماتور باشد، در مقابل اتصال کوتاه و قوس زدن از ترانس محافظت کند و همچنین به خنک سازی ترانسفورماتور بپردازد. به طور معمول روغن ترانس بر پایه روغن معدنی شکل می گیرد ولی معمولا فرمولاسیون دیگری نیز برای تهیه انواع روغن ترانسفورماتور وجود دارد که خاصیت مهندسی و زیست محیطی آن امروز محبوبیت روز افزونی کسب کرده است.

عملکرد و خاصیت روغن ترانسفورماتور

همانطور که پیش تر اشاره شد عملکرد اولیه روغن ترانسفورماتور عایق بندی و خنک کردن ترانسفورماتور می باشد. در نتیجه برای اینکه بتواند این خواص را برای دستگاه فرآهم کند می بایست از قدرت دی الکتریک، رسانندگی گرمایی و البته ثبات شیمیایی بالا برخوردار باشد و حتی در درجه حرارت بالا و مدت زمان طولانی نیز می بایست این خواص را حفظ نمایند. از مشخصات معمول روغن ترانسفورماتور این است که نقطه اشتعال آن 140 درجه سانتی گراد یا بالاتر می باشد، نقطه ریزش آن نیز 40- یا پایین تر است و ولتاژ شکست دی الکتریک در 28 کیلو ولت یا بالاتر اتفاق می افتد.
در برخی مواقع برای اینکه بتوان خنک کنندگی را در ترانسفورماتورهای قدرت بزرگ بهتر کرد در کنار مخزن حاوی روغن از یک رادیاتور خارجی نیز استفاده می شود که روغن با همرفت طبیعی در حال گردش است. از طرفی ترانسفورماتور قدرت با ظرفیت های 1000 کیلو ولت آمپر و بیشتر علاوه بر مخزن روغن و رادیاتور برای خنک کردن ترانسفورماتور از فن، پمپ روغن و مبدل گرمایی روغن و آب نیز بهره می برند. توجه داشته باشید که ترانس قدرت همچنین تحت فرآیند خشک سازی مدید قرار می گیرد و از آنجایی که دارای سیستم خود گرم شوندگی است، علاوه بر این سیستم از خلاء نیز استفاده می نماید تا هر دو تضمین می نمایند ترانسفورماتور در نهایت پس از طی فرآیند خشک شدن عاری از هرگونه رطوبت می باشد و برای تزریق روغن آماده شده اند. این فرآیند از بروز پدیده اتصال کوتاه و قوس در خطوط برق و همچنین شکست الکتریکی به هنگام برقدار شدن جلوگیری می نماید.
در مورد ترانسفورماتور کنسرواتوری یا ترانسفورماتور توزیع دارای منبع انبساط نیز به این صورت خواهد بود که رله بوخهلتس که در صورت جمع شدن گاز در محفظه با فرستاندن خطا از آسیب دیدن و اشتعال ترانسفورماتور توزیع جلوگیری می کند و یا رله تشخیص دهنده گاز، استفاده می شود. این تجهیزات حفاظتی قادرند تجمع گاز درون ترانسفورماتور را به دلیل اتصال کوتاه، افزایش بیش از حد دمای ترانس و یا قوس الکتریکی درونی در ترانس تشخیص دهند. زمانی که گاز به مقدار جزئی جمع می شود و یا فشار به سرعت افزایش می یابد، این تجهیزات دستور قطع شدن اتصال ترانسفورماتور و منبع برق را ارسال می نمایند و در واقع با تریپ کردن از بروز آسیب در ترانسفورماتور جلوگیری می نمایند. ترانسفورماتور هرمتیک از طرفی دارای رله فشار ناگهانی می باشد که دارای عملکرد تقریبا یکسانی همچون رله بوخهلتس می باشند.

انواع روغن ترانسفورماتور

توجه داشته باشید که ترانسفورماتورهای مختلف روغن های مختلفی را برای هدفهای گفته شده به کار می برند ولی در حالت کلی دو دسته اصلی در ساخت روغن برای این دستگاه وجود دارد که شامل روغن معدنی و روغن مصنوعی می شود که در ادامه بیشتر درباره آن خواهیم گفت.

روغن معدنی

روغن های معدنی امروزه نیز به مقادیر زیاد در صنعت استفاده می شوند و به عنوان روغن ترانسفورماتور ایران ترانسفو نیز می توانند به کار روند، تنها اشکالی که در استفاده از این روغن ها وجود دارد برخی معایب است که می تواند منجر به انتخاب روغن مصنوعی در برابر روغن معدنی شود. برای مثال نقطه اشتعال آن پایین می باشد. زمانی که نشت روغن در ترانسفورماتور وجود داشته باشد و روغن استفاده شده از نوع معدنی باشد می تواند به منجر به آتش سوزی شود. معمولا بهتر است از برای جلوگیری از آتش سوزی از مایعی برای عایقی و خنک سازی استفاده شود که خاصیت شعله ور شدن کمتری دارند و یا حتی از ترانسفورماتور خشک استفاده شود که هیچ روغنی ندارند. از طرفی روغن معدنی قابلیت آلوده کردن محیط زیست را دارد و خواص عایقی آنها با مقدار کمی آب کاهش خواهند یافت. از این رو است که ترانسفورماتورها را به گونه ای می سازند که در برابر آب و رطوبت در امان باشند.

روغن مصنوعی

اسید چرب پنتا اریتریتول تترا طبیعی و استرهای مصنوعی به عنوان جایگزین روغن معدنی کاربرد رایجی دارند و به خصوص در موقعیت هایی که ریسک آتش سوزی زیاد است همچون درون ساختمان و یا سواحل که رطوبت بالایی دارند، به دلیل فرار بودن و نقطه احتراق بالا که می تواند تا 300 درجه سانتی گراد و حتی بیشتر بالا برود، مورد استفاده قرار می گیرند. از طرفی این روغن ها دارای نقطه ریزش پایین تر، قابلیت تحمل رطوبت بیشتر و البته عملکرد بهتر در درجه حرارت بالاتر را نیز دارند و از طرفی این محصولات سمی نیستند و در صورت نشت منجر به آسیب به محیط زیست نمی شوند. روغن هایی که از سیلیکون و یا فلوئوروکربن ساخته می شوند به طور معمول خاصیت اشتعال پذیری کمتری دارند و معمولا مورد استفاده قرار می گیرند ولی نسبت به سایر استرها گرانتر هستند و البته از نظر زیست محیطی نیز زیاد مفید نمی باشند. امروزه محققین به دنبال ساخت روغن هایی گیاهی هستند برای مثال روغن نارگیل را به گونه ای فرموله نمایند که بتواند خواص مورد نیاز استفاده از ترانسفورماتورها را تامین نماید. البته توجه داشته باشید که این نوع از روغن ها برای استفاده در آب و هوای سرد یا ولتاژهای بیشتر از 230 کیلو ولت مناسب نیستند.
روغن مصنوعی به این معنی است که این روغن توسط بشر تولید می شود و نوع طبیعی آن در طبیعت وجود ندارد. بیفنیل پلی‌کلر شده یکی از انواع ترکیبات مصنوعی ساخته شده توسط بشر می باشد و بیشتر از یک قرن از ساخت آن می گذرد و به دلیل خواص مطلوبی که دارد استفاده از ان نیز کاربرد فرآوانی دارد. این ترکیب به طور اختصاصی به عنوان روغن ترانسفورماتور استفاده می شود، دلیل آن نیز این می باشد که دارای قدرت دی الکتریک بالایی است و همچنین اشتعال پذیر نیست. اما یکی از معایب بزرگ آن سمی بودن آن می باشد و برای محیط زیست می تواند خطرناک باشد و از طرفی دور ریختن و دفع آن نیز ایمن نخواهد بود. از طرفی زمانی که این ترکیبات سوخته می شوند از خود ترکیبات سمی تولید می نمایند.

تست روغن ترانسفورماتور

توجه داشته باشید که روغن ترانسفورماتور در معرض فشار و استرس های مکانیکی و الکتریکی زیادی به هنگام کارکرد ترانس قرار می گیرند و علاوه بر این آبودگی ناشی از واکنش های شیمیایی که با سیم پیچ ها و سایر عایق های جامد دارند، به هنگام افزایش درجه حرارت سرعت بیشتری خواهند یافت. خواص شیمیایی ذاتی یک روغن ترانسفورماتور می تواند در طولانی مدت به تدریج تغییر کند و منجر به بی تاثیر شدن عملکرد آن گردد. به همین خاطر روغن در ترانسفورماتورهای بزرگ و دستگاه های الکتریکی به صورت دوره ای بررسی و تست می شوند تا خواص شیمیایی و الکتریکی آن تغییر نکرده باشند و مطمئن شوند برای عملکرد ترانس مناسبند. در برخی از مواقع می توان با تصفیه کردن روغن عملکرد آن را بهبود بخشید در غیر این صورت می بایست تعویض گردد.

سوالات پر تکرار مربوط به روغن ترانسفورماتور

1. هدف از استفاده از روغن در ترانسفورماتور روغنی چیست؟ کار روغن در ترانسفورماتورهای روغنی بدیهی است، روغن ها به این دستگاه خاصیت عایقی می بخشند و زمانی که درجه حرارت دستگاه بالا می رود به کاهش دمای ترانسفورماتور کمک می کنند.
2. مشخصات عمومی روغن ترانسفورماتور چیست؟ در حالت کلی مشخصات روغن ترانسفورماتور شامل نقطه اشتعالی تا 140 درجه سانتی گراد و یا بیشتر خواهد بود و از طرفی نقطه ریزش نیز برای این ترانسفورماتور 40- یا حتی پایین تر است و ولتاژ شکست دی الکتریک در 28 کیلو ولت یا بالاتر اتفاق می افتد.
3. آیا استفاده از روغن ترانسفورماتور برای خنک سازی ترانسفورماتور قدرت کافی است؟ خیر، در ترانسفورماتور قدرت علاوه بر استفاده از خواص خنک سازی روغن از رادیاتور نیز برای خنک کردن دستگاه استفاده می شود که در کنار مخزن حاوی روغن از یک رادیاتور خارجی قرار می گیرد و روغن با همرفت طبیعی در حال گردش است و به این صورت خنک شدن ترانس امکان پذیر خواهد بود. از طرفی ترانسفورماتور قدرت با ظرفیت های 1000 کیلو ولت آمپر و بیشتر علاوه بر موارد گفته شده از فن، پمپ روغن و مبدل گرمایی روغن و آب نیز بهره می برند.
4. آیا استفاده از روغن گیاهی به عنوان روغن ترانسفورماتور ایمن است؟ روغن های گیاهی امروزه توسط بسیاری از محققین مورد آزمایش و ارتقا قرار می گیرند تا بتوانند خاصیت های مورد نظر یک روغن ترانسفورماتور را فرآهم نمایند و در واقع این محصولات همچون روغن نارگیل می توانند به خوبی جایگزین انواع روغن شوند ولی آنچه منجر به عدم کاربرد فراگیر این محصولات می شود عدم کارکرد آنها در آب و هوای سرد و ولتاژ 230 کیلو ولت است.
5. روغنی طبیعی برای کارکرد ترانسفورماتور بهتر است یا روغن مصنوعی؟ با اینکه از روغن طبیعی سالهاست در ساخت ترانسفورماتورها استفاده می شود می بایست به این نکته توجه داشته باشید که معایبی در کنار تمام فواید استفاده از این روغن ها وجود دارد که شامل نقطه اشتعال پایین، احتمال آتش سوزی به هنگام نشت روغن، آلودگی محیط زیست در صورت نشت روغن و البته کاهش خاصیت عایقی زمانی که در معرض رطوبت قرار می گیرد. البته این به معنی نیست که روغن مصنوعی عیب یا نقصی ندارد به این معنی است که نسبت به روغن معدنی از خواص مطلوب تری بر خوردار است.