بخشی از مقاله
باز دارنده های خوردگی
مقدمه
روغن در ترانسفور ماتور یکی از مشتقات نفتی است . روغن پایه به طور کلی یک ماده ئیدرو کربنی میباشد . از پالیش یک برش نفتی مناسب روغن ترانسفور ماتور بدست میاید.روغن ترانسفور ماتور موارد مصرف کاملا اختصاصی دارد و همه ساله مقدار قابل توجهی از آن در تاسیسات صنعت برق کشور و بخش توزیع به مصرف میرسد . کاربرد این روغن به عنوان یک
عایق الکتریکی و یک سیال خنک کننده ترانسفورماتور و دژنکتور ها میباشد. شناخت و کاربرد صحیح روغن در ترانس های توزیع به منظور بهره برداری بهینه از این نوع تجهیزات گران قیمت در شبکه های توزیع از اهمیت بالای برخوردار است به این دلیل سعی شده در این تحقیق به طور خلاصه نکاتی در موردمشخصات فنی و شیمیائی انواع روغن ها و نحوء نگهداری در زمان بهره برداری ـ نمونه برداری ـ کنترل کیفیت و سرویس آن ارائه گردد.
دانشجوی برق قدرت، شبکه های انتقال و توزیع ـ مهدی فرحناکی آبان ماه 85
خواص روغن:
به طور کلی دلایل اصلی به کاربردن روغن ها در ترانسفور ماتورها را میتوان به صورت زیر بیان کرد
عایق کاری الکتریکی
کنترل درجه حرارت داخلی ترانس و انتقال حرارت
جلوگیری از خوردگی مواد عایق و قسمت های فلزی ترانسفورماتور
طول عمر زیادتر و تضمین پایداری شیمیائی برای ترانسفورماتور
آب بندی و جمع آوری وحمل مواد ناخالصی ناشی از کارکرد به خارج از محیط سیستم
خاموش کردن جرقه الکتریکی وظایفی که یک روغن خوب به عنوان یک سیال عایق و یک ماده انتقال دهنده حرارت را باید داشته باشد عبارتند از:
استقامت دی الکتریک یا ولتاژ شکست بالا
قابلیت انتقال حرارت خوب
ویسکوزیته پائین
نقطه ریزش یا سیلان پائین
نقطه اشتعال بالا
تمایل به اکسید اسیون و تشکیل لجن کم
ضریب تلفات عایق پائین
مقاومت مخصوص زیاد
شرایط کارروغن
خواص عمده روغن از نظر ارزیابی قابلیت سرویس دهی آن به شرایط محیط بهره برداری از آن بستگی دارد . قبل از انتخاب روغن باید شرایط سرویس ومکان مورد استفاده را ملاحظه نمود .
مهمترین عوامل برروی خواص و شرایط روغن عبارتند از :
تغیرات درجه حرارت محیط
بار سیستم و سطوح مورد استفاده
آلودگی و ناخالصی های موجود
امکان حضور هوا و نفوذ آن در سیستم روغن
فضا و موقعیت نصب ترانس از لحاظ حریق و...
عملیات و نحوه نگهداری واحد ها
عواملی که باعث خراب شدن روغن ترانس ودر نتیجه عدول از خصوصیات استاندارد آن میشود عبارتند از :
نفوذ رطوبت و آب
درجه حرارت بالا و شدید
اکسیداسیون و اسیدی شدن روغن
وارد شدن ذرات معلق و ناخالصی در روغن
استفاده ازروغن عایق
از نظر درجه بندی روغن، روغن های ترانسفور ماتور برحسب ویسکوزیته به سه نوع کلاس تقسیم میشوند. مشخصات روغن ترانسفور ماتور بر اساس استاندارد در جدول آخر آمده است جدول شماره 1
مشخصات روغن ترانسفورماتور
برای آشنایی و مشخص شدن ارتباط مشخصات روغن و شرایط سرویس و بهره برداری در ترانسفور ماتورمیتوان خواص روغن ها را در سه حالت کلی برسی نمود که عبارتند از خواص :فیزیکی الکتریکی شیمیائی روغن ترانسفورماتورها که به طور اختصار مورد برسی قرار میگیرند
خواص فیزیکی روغن ترانسفور ماتور
از مشخصات روغن آزمایشهای مربوط به طبیعت فیزیکی روغن است که عبارت است از ویسکوزیته چسبندگی جنبشی یا غلظت ،نقطه اشتعال در محیط بسته ،دانسیته یا چگالی و نقطه ریزش ،میباشند
ویسکوزیته روغن :
از مشخصه های روغن های خوب کمتر بودن ویسکوزیته درجه چسبندگی آن است زیرا ، هرچه ویسکوزیته کمتر باشدروغن به راحتی میتواند به عنوان یک سیال انتقال دهنده حرارت انجام وظیفه نماید باتوجه به اینکه جابجایی روغن در انتقال حرارت بسیار موثر است ، حرارت تولید شده در داخل ترانسفور ماتور به وسیله انتقال و جابه جایی روغن از عایق های جامد نزدیک هسته به روغن عایقی منتقل شده و این سیلان روغن میباشد که قادر است هرچه زود تر این حرارت را به سطح خارج از ترانس رسانده و یا در رادیاتورها به وسیله تبادل حرارت
ترانس را خنک کند . عامل تعیین کننده در این عمل مقدار ویسکوزیته میباشد . هرچه قدر ویسکوزیته کمتر باشد این فرآیند به راحتی انجام میشود ویسکوزیته بوسیله لوله شیشه ای شکل مدرج به نام ویسکومتر اندازه گرفته میشود درجه حرارت محیط بر روی تعیین درجه غلظت تاثیر به سزایی دارد. لذا برای تعین ویسکوزیته در دمای 20 درجه به عنوان مبنا مد نظر قرار می گیرد.
نقطه اشتعال در محیط بسته :
در جه حرارتی که در آن گازهای جمع شده در بالای روغن شعله ور میگردد را نقطه اشتعاال گویند . برای جلوگری از تلفات اضافی روغن توسط تبخیر نقطه اشتعال باید ثابت نگهداشته شود ، به منظور رعایت اصول ایمنی نقطه اشتعال روغن باید بالا در نظر گرفته شود . البته چون درجه حرارت روغن در زمان سرویس و بهره برداری خیلی پائین تر از نقطه اشتعال مجاز میباشد ، اختلاف کوچک در مقدار نقطه ی اشتعال اهمیت چندانی نخواهد داشت. نقطه اشتعال روغن در محیط بسته توسط دستگاهی به نام پنسکی ــ مارتن اندازه گیری میشود .
دانسیته یا چگالی روغ
باید با شرایط محیط بهره برداری ترانسفورماتور متناسب باشد بنابر استاندارد مقدار حداکثر دانسیته در دمای 20 درجه سانتیگراد مقدار 0.895 گرم بر سانتی متر مکعب میباشد
نقطه ریزش :
یا حداقل در جه حرارت خمیری شدن روغن در مناطق سردسیر باید دارای مقدار مناسبی باشد و به حد کافی پائین در نظر گرفته شود . نقطه ریزش کمترین درجه حرارتی است که در آن میتوان روغن جاری شود به طوری که در مواردی که سیستم از سرویس خارج می شود و شرایط محیط سرد باشد هیچگونه امکان یخ زدن روغن نباشد . برای حداکثر نقاط نقطه ریزش – 30 در جه سانتیگراد انتخاب میشود
خواص الکتریکی روغن ترانسفور ماتور:
گروه دیگری از مشخصات روغن مربوط به آزمایش های الکتریکی روغن میباشد که استفاده روغن را بعنوان عایق خوب را مشخص کرده و علاوه بر آن شرایط فیزیکی روغن را تعین مینماید . تحمل الکتریکی روغن به طور خیلی زیاد تحت تاثیر ناخالصی های موجود در روغن میباشد ، بنابر این این خواص الکتریکی روغن باید بطور مرتب آزمایش شود این مشخصات عبارتند ازاستقامت دی الکتریک ضریب تلفاتی عایقی مقاومت مخصوص
استقامت دی الکتریک یا ولتاژ شکست عایقی:
برای استفاده از روغن ترانسفور ماتور بعنوان عایق بایستی عاری از رطوبت و ذرات معلق ناخالصی ها باشد . پائین آمدن مشخصه دی الکتریک ناشی از رطوبت و اجسام خارجی باعث کم شدن ولتاژ شکست عایقی روغن میشود ، استقامت دیالکتریک مهمترین مشخصه الکتریکی روغن محسوب میشود بنابراین روغن باید عاری از هرگونه ناخالصی و به ویژه آب باشد اصلاحا به روغن تمیز و رطوبت زدا شده و تصفیه شده روغن خشک گفته میشود . روغن نو به دلیل پالایش دقیق آن تقریبا عاری از آب و ناخالصی ها است و از این جهت نگهداری آن
اهمیت ویژه ای داردناخالصی ها عمتدا شامل؛ پوسته های فاسد شده پوشش تانک روغن ،ذرات فیبر و کاغذ عایقی ، ذرات روغن فاسد شده در سرویس و ... باشد ذرات آب جذب شده نیز در نتیجه رطوبت موجود در مخازن ذخیره و تاسیسات ترانسفورماتور و یا از طریق نفس کشیدن ترانسفور ماتور و حتی به واسطه عمل اکسیداسیون روغن رطوبت ایجاد میگردد .جذب رطوبت توسط روغن استقامت دی الکتریک آن به میزان قابل ملاحظه ای پائین آورده و تلفات عایقی آن را بالا میبرد بدلیل امکان جذب رطوبت در حمل ونقل روغن ، ذخیره سازی و
شارژ روغن در مراحل نصب و بهره برداری باید استقامت دی الکتریک روغن های نو بیش از حد مجاز تعیین شده در جدول استاندارد در نظر گرفته شود تادر طول انجام آن مراحل دوام روغن از دست نرود .
ضریب تلفات عایقی :
با قرار گرفتن عایق ها در میدان الکتریکی علاوه بر تلفات اهمی یک تلفات دی الکتریک ناشی از جریان نشتی از عایق به وجود می آید . در مدلسازی الکتریکی یک عایق آن به صورت یک خازن سری شده با یک مقاومت نشان میدهند مقدار تلفات دی الکتریک ناشی از نشتی محدوده جریان عایق است که متناسب با فرکانس نیز میباشد.
مقاومت مخصوص عایق :
نشان دهنده کیفیت الکتریکی روغن و کارایی روغن عایقی می باشد سنجش مقاومت الکتریکی روغن نیز مانند اندازه گیری ضریب تلفات مبین کیفیت روغن میباشد . در عملیات برخی از ترانسفور ماتورها تنش های الکتریکی زیادی پیش می آید . و از این نظر قابلیت مقاومت الکتریکی روغن در ارزیابی روغن متد اول شده است . روش اندازه گیری به وسیله اعمال ولتاژ11/6/2006 بین دو الکترود و اندازه گیری جریان عبوری میباشد در صنعت به وسیله مگر زدن این مقادیر ثبت و مقایسه میشود
خواص شیمیایی روغن ترانسفور ماتور:
مشخصه های شیمیایی روغن ترانسفور ماتور به طور کلی عبارتند از مقدار سولفور خورنده، مقدار آب محلول در روغن و پایداری روغن در مقابل اکسید اسیون که خود شامل اسیدیته کل و لجن ته نشینی در روغن میباشد ، قبل از پرداختن به این مشخصات داشتن یک دید کلی از ساختمان مولکولی و شیمیایی روغن نفتی بسیار کمک خواهد نمود تا در این بحث و در دیگر فرایند های شیمیایی روغن ازقبیل اضافه کردن مواد ضد اکسید کنندگی ، مخوط کردن روغن های تصفیه ی شیمیایی روغن و ... بسیار مفید خواهد بود.
ساختمان مولکولی روغنهای عایق:
ازجمله عایق های مایع در صنعت برق روغنهای معدنی میباشند که از ترکیبات ئیدروکربنی تشکیل شده اند این روغن ها از پالایش نفت خام بدست می آیند . از روغن های معدنی بدست آمده در پالایشگاه ها تنها تعدادی از آنها برای عایق های الکتروتکنیک مناسب میباشند . بنابر این روغنهای که برای که برای این منظور به کار برده میشوند کاملا شناخته شده بوده و به آنها روغنهای عایق اطلاق میشود.
روغن های عایق از لحاظ ساختمان مولکولی شیمیایی به سه دسته اصلی تقسیم میشوند.روغن های متانی که بیش از دو سوم وزن آنها پارافین بوده و پیوند مولکولی بین آنها زنجیره ای است.روغنهای نفتی که بیش از دو سوم وزن آنها نفت است و پیوند مولکولی بین آنها حلقوی میباشد .روغن های متانی نفتی که در آنها نسبت نفت به متان هیچ کدام به حد قابل توجهی زیاد تر از یکدیگر نیستند
ئیدروکربنها در اثر تنشهای بسیار شدید نظیر آنچه در کابلهای فشار قوی بوجود می آید تمایل به تصاعد گاز دارند این گازها عمدتا از ئیدروژن و احتمالا تعداد کمی از ئیدروکربنها سبک تشکیل یافته اند در نتیجه این عمل پلیمری سنگین نیز به ماهیت مومی شکل به وجود میآید. تمال روغنهای پایه نفتنیک به تصاعد گاز بسیار کمتر از روغنهای پایه پارافینیک است بنابر این برخی از استاندارد ها برای حصول اطمینان از جذب گازهای متصاعد شده وجود مقدار حداقلی از ترکیبات حلقوی روغن ــ روغن با پایه نفتنیک ــ را جزوه مشخصات آن قید میکنند.روغن
های پالایش شده در ایران به علت نوع نفت خام موجود در ایران ، از پایه پارانفتنیک میباشد ، در صورتی که روغن های وارداتی از خارج کشور اکثرا پایه نفتنیک دارند .نقطه انجماد روغن های پایه پارا فنیک ــ متانی ــ بالا بوده و زودتر یخ میزنند لذا از این جهت در دستگاههای نصب شده در محوطه آزاد نباید مورد استفاده قرار گیرد در حالی که در روغن های نوع نفتنیک نقطه انجماد پایین تری دارند .
سولفور خورنده :
نفت خام معمولا حاوی ترکیبات گوگردی نیز میباشند که اکثر آنها در ضمن فرآیند های پالایش از نفت جدا میشوند . این پارامتر نشان دهنده مقادیر کم صسولفور آزاد خورنده در روغن میباشد . وجود سولفور خورنده در روغن منجر به ایجاد خوردگی حفره ای ورسوب سیاه در سطح مس عاری از پوشش در ترانسفور ماتور می گردد که این مسئله مانع دفع حرارت از ترانس و در نتیجه کم کردن کارایی آن می شود و.
مقدار رطوبت در روغن :
در طول مدت زمان بهره برداری و کار روغن بدلائل مختلف مشخصات روغن در ترانسفور ماتور تغیر میکند یکی از عوامل این تغیر جذب رطوبت میباشد . جذب رطوبت توسط روغن استقامت الکتریکی آن را به میزان قابل ملاحضه ای کاهش داده و تلفات عایقی را افزایش میدهد ودر نتیجه نقش عایقی روغن تحت تاثیر سوء آن واقع می شود ، بدین لحاظ ثبت و اندازه گیری مقدار رطوبت روغن از مشخصات شیمیایی آن تلقی میشود ، استقامت الکتریکی روغن به میزان زیاد بستگی به مقدار رطوبت آن دارد مقدار آبی که روغن در درجه حرارت 20 درجه سانتی گراد میتوان در خود حل کند در حدود ppm 40 الی 100ppm میباشد .
پایداری در مقابل اکسید اسیون:
مقاومت روغن در مقابل اکسید شدن یکی دیگر از مشخصات مهم آن میباشد . برای شناخت این خاصیت باید دو مقدار عدد خنثی سازی و مقدار لجن موجود در روغن برسی شود . پایداری روغن نو در مقابل اکسیداسیون معمولا بر حسب نتایج آزمایش پیر کردن روغن ــ که به صورت مشابه با عملکرد واقعی روغن در شرایط سرویس در طول عمر مفید روغن آن میباشد ــ بیان میشود ، بعد از آزمایش نمونه روغن ، نتایج از نظر درجه الودگی از اکسیداسیون که باعث حضور رسوب و لجن میشود با مقداراستاندارد مقایسه میگردد . اطلاع از درجه فساد مجاز روغن که در آن حد ، رسوب لجن موجود در روغن ایجاد مسئله مهمی نمی نماید و مجاز است مهم می باشد ، زیرا تشکیل رسوب به علت کاهش هدایت حرارتی بسیار زیان بخش میباشد .
