بخشی از مقاله
چکیده
ترانسفورماتور قدرت از گرانترین تجهیزات در شبکه الکتریکی است. روغن معدنی نقش مهمی در عایق وخنک سازی آن دارد.با افزایش سن و واکنش های شیمیایی از قبیل اکسایش و افزایش دما سبب افت کیفیت روغن می شود. برای جلوگیری از نقصان ناگهانی ترانسفورماتور ، وضعیت روغن باید به طور منظم چک شود تا در مواقع ضروری احیا یا جایگزین شود. نکته مهمی که وجود دارد این است که بتوانیم عمر عایق ترانسفورماتور را پیش بینی کنیم. مطالعاتی بر روی نمونه هایی از روغن هایی که در ترانس های قدرت با سن های مختلف استفاده می شود و در شبکه قدرت ایرانی کار می کنند برای تشخیص ارتباط بین سن واقعی روغن و سایر ویژگی های ترانس و شناسایی اینکه کدام پارامتر می تواند سن آن را نشان دهد ، انجام شده است.روند انجام آزمایش روی نمونه های روغن دردماهای مختلف سرعت گرفته است. یک روش برای تخمین عمر عایق ترانسفورماتور - روغن - استفاده از قانون آرینوس است. طبق آزمایشات ، اثبات شده که با استفاده از درجه سلسیوس و لگاریتم طبیعی ، قانون آ رینوس احتمالاً برای پدیده افت حرارتی روغن به کار گرفته می شود. ارائه این روش می تواند برای مطالعه افت کیفیت روغن معدنی ترانسفورماتور و تخمین عمر باقی مانده آن استفاده شود.
واژه های کلیدی: ترانسفورماتور، قانون آرینوس، عمر عایق، روغن، کاغذ
مقدمه
در یک ترانسفورماتور قسمت اعظم عایق هایی که مورد استفاده قرار می گیرند مواد با پایه ی سلولزی می باشند که بر روی سیم پیچ ها، بین بوبین ها و بین هسته و قسمت های تحت پتانسیل قرار می گیرند . این عایق ها ی کاغذی ، تحت تاثیر تنش های مختلفی ، همچون حرارتی ، الکتریکی ،شیمیایی و محیطی قرار داشته بطوری که زوال وپیری آنها تابعی از درجه حرارت ، شدت میدان الکتریکی ، اکسیژن ،رطوبت ، انواع کاتالیست های فلزی و اسیدها می باشد . مهمترین مشخصه در تعیین و مدیریت عمر این نوع عایق ها ، قدرت پیوندی بین الیاف و پیوندهای فیزیکی - شیمیایی بین آنها می باشد بطوریکه تنش حرارتی می تواند در کاهش و تضعیف آن دخیل باشد .زیرا یکی از پارامترها بسیار مهم و موثر بر رفتار و عملکرد سیستم عایقی روغن - کاغذ در ترانسفورماتورها،تنش های حرارتی می باشد که ناشی از تخلیه های الکتریکی ، تلفات مسی سیم پیچ ها،تلفات آهنی ، دمای محیط و حتی دمای دی الکتریک است . نحوه ی بار گیری تعیین کننده ترین عامل در طول عمر ترانسفورماتور و پیری عایق آن می باشد بطوریکه با افزایش هر 6 درجه ی سانتی گراد حرارت نقطه ی داغ سیم پیچی به مقدار نامی آن، عمرعایق ترانسفورماتور به نصف کاهش می یابد.
آزمون تسریع فرسودگی
-1اسیدیته
این آزمایش را می توان آزمایش مقدار اسید و یا مقدار خنثی نامید. وجود اسید در روغن نتیجه اکسیداسیون روغن در سرویس است . اسیدهای چرب ارگانیک برای سیستم عایقی مضر بوده و می تواند سبب خوردگی آهن هنگام وجود رطوبت در روغن شود ، با افزایش مقدار اسید نسبت فاسد شدن روغن نیز افزایش می یابد . در حالت اسیدی تولید لجن - رسوب - نیز غیر قابل اجتناب است . محتوای اسید به عنوان اساس مقدار میلی گرم های هیدروکسید پتاسیم - KOH - که درخنثی سازی اسید در یک گرم روغن نمونه استفاده شده بیان می شود. در گذشته کیت آزمایش نقطه نیم - مقدار - Semi-Quantitive - توسط بعضی استفاده کنندگان برای اندازه گیری اسید استفاده می شد که این روش بر اساس ASTMD 1902 بوده و بطور معمول در این خصوص مورد استفاده قرار می گرفته است.آزمایش نقطه اسیدی بوسیله چکاندن قطراتی از یک محلول اسیدی به یک قطعه کاغذ فیلتری است که در آن رسوب کرده باشد، سپس دو قطره روغن به همان محل اضافه شده و در ادامه با افزایش یک قطره از یک نمایانگر - Indi-Cator - که سبب تغییر رنگ شده ، با منحنی رنگهای استاندارد مقایسه می شود. به دلیل نتایج غلط بدست آمده این روش منسوخ شده است. یک روش متناوب آلترناتیو برای اندازه گیری اسید یته براسا س ASTMD 1534 است . در این نوع آزمایش 20 میلی لیتر از نمونه روغن به داخل یک سیلندر،جایگزین شده و محلول نشان دهنده - اندیکاتور - و هیدروکسید پتاسیم به روغن افزوده شده و محلول تکان داده می شود . بعد از ساکن شدن محلول تغییر رنگ مشاهده خواهد شد.[5]
-2 رطوبت
در مدت زمان سرویس یک ترانس ، رطوبت موجود به وسیله تجهیزات تنفس هوا، پیری طبیعی ، سلولز عایقی ، اکسیداسیون روغن ، تقطیر و یا موارد اتفاقی دیگر افزایش یافته و آب موجود در ورق کاغذ به میزان % 5 تا % 6 افزایش می یابد. وجود رطوبت باعث افزایش نسبی سن روغن و کاغذهای ایزوله می شود . کاغذهای عایقی با %1 رطوبت موجود ده برابر سریعتر از زمانی که %0,1 رطوبت وجود دارد باعث خوردگی می شود . آب یک مایع قطبی است که به سوی محیط های میدان قوی الکتریکی جذب می شود. اسیدهای قابل حل در آب که بوسیله اکسیداسیون روغن ، تولید شده اند با آب یا روغن باقیمانده ، کمک به بالا رفتن خوردگی محل های فلزی باز در ترانس ها کرده و مانند یک الکترولیز برای تقریباً تمام واکنش ها عمل می کند.[8]
رطوبت موجود در روغن سرویس باید به طورمنظم تحت نظر قرار گیرد - دست کم سالی یک بار - . در طول زمان ، روش های فراوانی برای اندازه گیری کمیت رطوبت در میدان دی الکتریکی مورد بررسی قرار گرفته ولی تنها روشی که از آن زمان توسعه یافت بوسیله کارل فیشر در سال 1930 ارائه شد. آزمایش به صورت عادی در یک آزمایشگاه با تجهیزات جدید در دسترس ، انجام تیتراسیون به طور اتوماتیک و توانایی اندازه گیری رطوبت زیر یک ppm در روغن انجام شده است. این تجهیزات بوسیله روش IEC تأ یید شد و تجهیزات جدید برای انجام آنالیز های محلی رطوبت در روغن ترانس در دسترس بوده است . مهمترین خاصیت این دستگاه قا بل حمل اندازه گیررطوبت ، حذ ف رطوبتی است که ممکن است در نمونه روغن که باید آزمایش شود و یا در زمان آزمایش آنالیز در آزمایشگاه آلوده به رطوبت شده ، وجود داشته باشد. ارزیابی دقیق رطوبت موجود در سلولز فقط زمانی که اطلاعات دقیق رطوبت روغن مشخص باشد ، امکا نپذیر است آب کمتر باعث عمر بالای ترانس می شود. همچنین نشان داده شده است که اندازه مقاومت عایقی به قدر کافی برای وسایل قابل اطمینان وضعیت رطوبت درعایق جامد یک ترانس در سرویس و یا در فرآیند خشک کردن مورد نیاز و یا کامل شده ، حساس نیست.[6]
-3دما
یکی از روش های مورد استفاده در بررسی تاثیر دما برشاخص های مختلف سیستم عایقی روغن - کاغذ ترانسفورماتورها انجام آزمایشات تسریع فرسودگی است . لذا بدین منظور و جهت آنالیز عایق ، کاغذی با ضخامت 48 میکرون به دور سیم مسی پیچیده شده و سپس یک نوار مسی نیز به دور آن پیچیده می شود تا بدین ترتیب امکان ایجاد دو الکترود لازم در برخی آز مایشات فراهم شده باشد.چندین نمونه با شرایط مذکور آماده و در مدت 24 ساعت و در دمای 120 درجه ی سانتی گراد و تحت فشار یک میلی بار - خلا - در کوره خشک کن قرار می گیرند. با اتمام مدت مذکور بلا فاصله نمونه ها از کوره خارج و در داخل ظرف دسیکاتور قرار می گیرند از سوی دیگر ، روغن مورد نیاز نیز مطابق فرایند تصفیه ی کارخانه ای با اعمال شرایط لازم جهت تزریق به ترانسفورماتورها ، خشک و گاززدایی می شوند.[5] از آنجا که گاز مونواکسید کربن و دی اکسید کربن در دمای بالا تولید می شوندتأثیر زیادی روی نرخ خوردگی روغن دارند. در شکل 1 استقامت کششی کاغذ به ازای زمان نشان داده شده است. با گذشت زمان مقاومت مکانیکی کاهش می یابد.
