روغن ترانسفورماتور وظایف متعددی را در ترانسفورماتورهای قدرت ایفا می‌کند که هر یک برای عملکرد صحیح و افزایش طول عمر این تجهیزات حیاتی هستند.
روغن ترانسفورماتور، که با نام روغن عایق نیز شناخته می‌شود، سیالی تخصصی با سابقه بیش از یک قرن حضور در صنعت برق است که وظایف چندگانه‌ای را در عملکرد ایمن و بهینه ترانسفورماتورها بر عهده دارد. نقش‌های کلیدی آن شامل عایق‌بندی الکتریکی و دفع حرارت ناشی از عملکرد دستگاه است. با توجه به اهمیت بی‌بدیل ترانسفورماتورها در انتقال و توزیع انرژی الکتریکی، سلامت و کارایی آن‌ها ارتباط مستقیمی با پایداری شبکه‌های انرژی دارد. بروز هرگونه نقص در ترانسفورماتورها می‌تواند منجر به اختلالات گسترده در تامین برق و در نتیجه، بروز بحران‌های انرژی گردد. این گزارش به بررسی این موضوع می‌پردازد که چگونه انتخاب و نگهداری صحیح روغن ترانسفورماتور می‌تواند به نحو موثری از بروز چنین بحران‌هایی پیشگیری نماید.
نقش‌های چندگانه روغن ترانسفورماتور
روغن ترانسفورماتور وظایف متعددی را در ترانسفورماتورهای قدرت ایفا می‌کند که هر یک برای عملکرد صحیح و افزایش طول عمر این تجهیزات حیاتی هستند:
۱. عایق الکتریکی و جلوگیری از اتصال کوتاه
روغن ترانسفورماتور یکی از مهم‌ترین وظایفش، ایجاد عایق الکتریکی در ترانسفورماتور است. این روغن مثل یک ماده نارسانا عمل می‌کند و جلوی عبور جریان برق ناخواسته بین قطعات مختلف ترانسفورماتور، مخصوصاً سیم‌پیچ‌ها را می‌گیرد. برای اینکه این کار مهم را انجام دهد، روغن ترانسفورماتور باید قدرت عایق‌بندی خیلی بالایی داشته باشد تا بتواند در برابر فشارهای قوی الکتریکی مقاومت کند و عایق خراب نشود. این خاصیت عایق بودن، ترانسفورماتور را از اتصال کوتاه و خرابی‌های ناشی از آن حفظ می‌کند و نمی‌گذارد شبکه برق دچار مشکل شود.
۲. دفع حرارت و جلوگیری از گرمای بیش از حد
در حین کارکرد ترانسفورماتورها، همواره مقداری از انرژی به شکل حرارت در بخش‌های مختلف مانند هسته و سیم‌پیچ‌ها تلف می‌شود. در این میان، روغن ترانسفورماتور وظیفه خنک‌سازی دستگاه را بر عهده دارد. روغن با گردش در داخل ترانسفورماتور، گرمای تولید شده را جذب کرده و از قطعات دور می‌کند، سپس این گرما را به رادیاتورها یا سایر سیستم‌های خنک‌کننده منتقل می‌نماید. پایین بودن ویسکوزیته روغن، نقش مهمی در انتقال موثر حرارت ایفا می‌کند. این خنک‌سازی مناسب، از افزایش بیش از حد دمای ترانسفورماتور جلوگیری کرده و از آسیب رسیدن به عایق‌ها و سایر اجزای حساس، که در نهایت می‌تواند منجر به خرابی دستگاه شود، پیشگیری می‌کند.
۳. محافظت در برابر خوردگی و افزایش طول عمر تجهیزات
روغن ترانسفورماتور با ایجاد یک پوشش محافظتی بر روی قطعات داخلی دستگاه، آن‌ها را از تماس مستقیم با هوا و رطوبت دور نگه می‌دارد. این کار به شکل موثری از زنگ زدن و خورده شدن قطعات فلزی حساس جلوگیری می‌کند. به علاوه، این روغن از خراب شدن عایق کاغذی ترانسفورماتور در اثر اکسیداسیون نیز جلوگیری می‌کند و مانند یک دیوار دفاعی بین اکسیژن و کاغذ عایق عمل می‌نماید. این ویژگی محافظتی روغن، عمر مفید ترانسفورماتور را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد.
۴. نقش تشخیصی و پایش سلامت ترانسفورماتور
روغن ترانسفورماتور، علاوه بر نقش عایقی و خنک‌کنندگی، به عنوان یک محیط تشخیصی نیز عمل می‌کند. در طول عمر ترانسفورماتور، روغن مواد ناشی از تجزیه عایق‌ها و قطعات دیگر یا مواد خارجی را در خود حل می‌کند. تجزیه و تحلیل این مواد محلول، مانند گازهای محلول، ذرات معلق، ترکیبات فورانیک، آب و اسیدها، می‌تواند اطلاعات ارزشمندی در مورد وضعیت سلامت و عملکرد داخلی ترانسفورماتور ارائه داده و به تشخیص زودهنگام مشکلات احتمالی کمک کند. برای مثال، تحلیل روغن‌های باکیفیت مانند بهران ژنراتور NLA ۴۰ می‌تواند اطلاعات دقیق‌تری را در اختیار متخصصان قرار دهد.
ویژگی‌های کلیدی روغن ترانسفورماتور با کیفیت بالا: برای آنکه روغن ترانسفورماتور بتواند وظایف خود را به نحو احسن انجام داده و از بروز بحران‌های انرژی جلوگیری کند، باید دارای ویژگی‌های خاصی باشد:
قدرت دی‌الکتریک بالا (بیش از ۳۰ کیلوولت): روغن باید قادر به تحمل تنش‌های الکتریکی قوی بدون شکست عایقی باشد. روش‌های استاندارد مانند ASTM D۸۷۷ برای اندازه‌گیری این ویژگی استفاده می‌شوند.
ویسکوزیته بهینه (۷ تا ۱۲ سانتی‌استوکس در ۴۰ درجه سانتیگراد): ویسکوزیته روغن باید به اندازه‌ای پایین باشد که انتقال حرارت به خوبی انجام شود و در عین حال در دماهای مختلف عملیاتی پایدار بماند.
چگونه روغن ترانسفورماتور نامرغوب منجر به خرابی ترانسفورماتور می‌شود؟
استفاده از روغن ترانس نامرغوب یا روغن با کیفیت پایین می‌تواند به روش‌های مختلفی منجر به خرابی ترانسفورماتور گردد:
کاهش توان عایقی و افزایش خطر شکست الکتریکی (قدرت دی‌الکتریک پایین): مصرف و فرسودگی روغن می‌تواند قدرت دی‌الکتریک آن را کاهش دهد. وجود ذرات آب در روغن به شدت مقاومت عایقی آن را کم کرده و خطر بروز اتصال کوتاه را افزایش می‌دهد. روغن با کیفیت پایین ممکن است از ابتدا توان عایقی لازم را نداشته باشد و نتواند به خوبی از شکست عایقی و اتصال کوتاه جلوگیری کند.
خنک‌سازی ناکارآمد و تسریع تخریب اجزا (ویسکوزیته بالا): افزایش ویسکوزیته روغن نامرغوب می‌تواند انتقال حرارت را مختل کند. این امر باعث ایجاد نقاط داغ در داخل ترانسفورماتور شده که می‌تواند به عایق آسیب برساند و روند فرسودگی را تسریع نماید.
افزایش خوردگی و تخریب مواد (عدد اسیدی بالا): تجزیه روغن می‌تواند منجر به تشکیل اسیدهای خورنده شود. روغن نامرغوب نمی‌تواند به طور موثر از تماس قطعات داخلی با هوا و رطوبت جلوگیری کند و در نتیجه، خوردگی سیم‌پیچ‌ها، هسته و سایر قطعات فلزی افزایش می‌یابد.
آسیب به عایق کاغذی و کاهش قدرت دی‌الکتریک (محتوای آب بالا): وجود آب زیاد در روغن می‌تواند به عایق کاغذی آسیب رسانده و قدرت دی‌الکتریک روغن را کاهش دهد.
اختلال در جریان روغن و کاهش کارایی خنک‌سازی (تشکیل لجن): تجمع لجن می‌تواند جریان روغن را مسدود کرده و کانال‌های خنک‌کننده را مسدود نماید. این امر منجر به کاهش کارایی خنک‌سازی و احتمال گرمای بیش از حد می‌شود. در مقابل، استفاده از روغن‌های با کیفیت و استاندارد، گرچه ممکن است در ابتدا هزینه‌ای بالاتر مانند قیمت روغن صنعتی بهران هیدرولیک H ۴۶ داشته باشد، اما در بلندمدت از هزینه‌های سنگین‌تر ناشی از خرابی ترانسفورماتور جلوگیری می‌کند.
نگهداری پیشگیرانه و نظارت بر روغن ترانسفورماتور
نگهداری و نظارت مستمر بر روغن ترانسفورماتور برای اطمینان از کارایی مداوم آن و جلوگیری از خرابی ترانسفورماتور ضروری است. این اقدامات شامل موارد زیر است:
تست و تجزیه و تحلیل دوره‌ای خواص روغن: پایش منظم قدرت دی‌الکتریک، ویسکوزیته، اسیدیته، میزان آب و گازهای محلول در روغن برای ارزیابی وضعیت روغن و تشخیص مشکلات احتمالی بسیار مهم است. استانداردهای صنعتی مربوطه (مانند IEC۶۰۴۲۲ و استانداردهای ASTM) باید در این فرآیند به دقت رعایت شوند.
فیلتراسیون و تصفیه روغن: حذف ذرات معلق، آب و آلاینده‌های محلول می‌تواند عمر مفید روغن را افزایش داده و خواص آن را بهبود بخشد.
سخن نهایی
روغن ترانسفورماتور مناسب نقشی حیاتی در تضمین عملکرد ایمن، کارآمد و با طول عمر بالای ترانسفورماتورهای قدرت ایفا می‌کند. روغن با کیفیت بالا به عنوان عایق الکتریکی عمل کرده، حرارت تولید شده را به خوبی دفع می‌کند، از خوردگی قطعات جلوگیری کرده و به عنوان ابزاری تشخیصی برای ارزیابی سلامت ترانسفورماتور به کار می‌رود. استفاده از روغن نامرغوب یا روغن تخریب شده می‌تواند باعث خرابی ترانسفورماتور شده که به نوبه خود می‌تواند منجر به قطعی برق، فشار مضاعف بر سایر اجزای شبکه و در نهایت، بروز بحران‌های انرژی و اقتصادی گردد. انتخاب نوع مناسب روغن بر اساس ویژگی‌های ترانسفورماتور و شرایط عملیاتی، همراه با انجام اقدامات نگهداری پیشگیرانه و نظارت مداوم بر کیفیت روغن، برای جلوگیری از این پیامدها و تضمین پایداری شبکه انرژی امری ضروری و اجتناب‌ناپذیر است.