دانلود مقاله ترانسفورماتور

-1- انواع عایق ها
عایق هایی که در ساختمان ترانسفورماتورها به کار برده می شوند عبارتند از:
1-عایق های گازی: هوا، ازت، هگزافلوئور گوگرد (SF6).
2- عایق های مایع: روغن، آسکارل.
3- عایق های به حالت گرد: منیزی، ماسه کوارتز.
4- عایق های به حالت جامد: لعاب، فیبرهای پنبه ای یا شیشه ای خشک شده یا اشباع شده.
- کاغذ یا مقوای الکتروتکنیکی (پرسبان، پرسبورد، کرافتبورد، ترانسفورمربورد).
- عایق های طبقه طبقه یا مطلق که با مایۀ ورقه های کاغذ یا ورقه های کاغذ یا ورقه های مقوا روی هم گذارده شده و در رزین عجین شده اند.
- چوبهای خشک یا اشباع شده، چوبهای بانکیزه.
- ورنی، رزین، صمغ یا سقز یا قطران یا سقز چوب یا روغن، آسفالت.
- پرپیلن، سنگ صابون (یکنوع سیلیکات منیزیم)، سنگ سیاه، شیشه.
- عایق های قالبی ریخته شده با مایه آرد چوب عجین شده به وسیله رزین (صمغ یا سقز) با ترکیبات شیمیایی.

هوا
عایق اساسی و اصلی در ترانسفورماتورهای خشک می باشد و همین طور قسمت خارجی وسایلی که از ترانسفورماتور غوطه ور در روغن به طرف بیرون عبور کرده اند (ایزولاتور یا تراورسها) را احاطه می کند.

روغن
روغن های معدنی سبک به کار برده شده در ترانسفورماتورها از طریق تقطیر نفت به دست می آید و عایق اساسی و اصلی ترانسفورماتورهای غوطه ور را که برای تمام قدرتها و ولتاژهای مختلف ساخته می شوند تشکیل می دهد.
سختی دی الکتریک روغن به طور تجارتی به وسیله اندازه ولتاژ جرقه زدن یک جرقه زننده دائم در یک محفظه ای از عایق ارزیابی می گردد.
سختی دی الکتریک روغن با اندازه رطوبت شدید کاهش می یابد همین طور به طور قابل ملاحظه ای با آلودگی های مدار معلق در آن از قبیل گرد و غبار و پس مانده و ریزه های کاغذ یا مقوا کاهش و تغییر می نماید.
لذا به دلایل فوق بسیار قابل اهمیت است که روغن خشک و صاف گردد (برای جلوگیری از ورود رطوبت روغن از ماده ای به نام سیلیکاژل استفاده می شود) خصوصاً در مورد ترانفسورماتورهای فشار قوی مخصوص و غوطه ور در روغن باید گازهای موجود در آن کاملاً حذف و از بین برده شود.
تا فرکانس Hz500 ولتاژ اعمال شده عملاً اثری روی سختی دی الکتریک روغن نمی گذارد.

تا فرکانس Hz500 ولتاژ اعمال شده عملاً اثری روی سختی دی الکتریک روغن نمی گذارد.

آسکارل آسکارلها کربورهای هیدروژن کلر هستند که در تجارب به نام پیرالن معروفند.

این دی الکتریک مایع، مشخصات قابل قیاس با دی الکتریکهای روغن معدنی از خود نشان می دهد و به اضافه مزیت غیراشتعال بودن را نیز دارا هستند.

پیرالن در برابر حرارت پایدار و اکسیده نمی شود.

اما بسیار قابلیت مورد تهاجم قرار گرفتن اجسام دیگر را دارد.

بدین جهت باید با عایق هایی که خاصیت گرایش به آن را دارند به طوری استفاده شود که مورد تهاجم قرار نگیرد مثلاً 6 پنبه، کاغذ، مقوای الکترونیکی و بعضی از لعابها و ورنیها مناسبند.

پیرالن دارای چگالی بسیار بزرگتر نسبت به آب است لذا باید از وجوب آب اجتناب نمود.

زیرا آب به علت کوچکی چگالی در سطح بالا و در مجاورت اتصالاتی که غرق در آن هستند جمع شده و موجبات اتصال کوتاه را فراهم می سازد.

پیرالن محسوساً گرانتر از روغن است بدین جهت آن را به کار نمی برند مگر برای مواقعی که امکان آتش سوزی و یا خسارتی ترانسفورماتور را تهدید می کند.

مثلاً در مورد دستگاههایی که در مراکز شهرها و مکان های عمومی در ساختمان های بزرگ، در کارخانه ها، در مسیرهای زیرزمین و غیره نصب می شوند.

ورنی اشباع شده برای پر کردن تقاطع بین حلقه ها و بین لایه ها، بوبین هایی که دارای حلقه های زیاد در هر لایه می باشند استفاده می شود و تا اندازه ای چسبندگی به سیم پیچی می دهد ولی پس از آماده کردن سیم پیچی که در هوا قرار گرفته می شود از جذب رطوبت جلوگیری به عمل می آورد.

1-2- مشخصات اساسی دی الکتریک ها دی الکتریک ها دارای 3 مشخصه می باشند: 1- سختی دی الکتریک 2- تلفات دی الکتریک 3- ثباث در عایقهای مایع یا گازی یک عایق در یک میدان الکتریکی متناوب قرار گرفته است منبعی از تلفات می باشد.

این تلفات به طبیعت و جنس عایق و میدان الکتریکی و فرکانس درجه حرارت بستگی دارند.

ثابت دی الکتریک یک عایق عبارتست از: نسبت ظرفیت خازنی که با این عایق به عنوان دی الکتریک ساخته شده باشد به خازنی که به جای عایق مزبور خلاء جایگزین شود.

1-3- ترانسفورماتورهای خشک در ترانسفورماتورهای کوچک با قدرت تا KU.A 10 و تا ولتاژ KU15 درجه حرارت دو بار کامل به ندرت از حد مجاز زیادتر می شود بنابراین گرمای ترانسفورماتور به هوای پیرامون آن منتقل می شود و نیازی به وسیله خاص برای خنک شدن ندارد.

این ترانسفورماتورها را ترانسفورماتورهای خشک گویند.

برای سیم پیچی های فشار ضعیف تا 750 ولت، ولتاژ کار یا سرویس که به شکل شبکه ای در 2 یا چندین قشر به طور سری به هم ساخته شده اند، بین قشرها عایق بندی به وسیله یک لایه یا دو لایه یا پوشش از پارچه آغشته به ورنی یا کاغذ مقاوم از نظر مکانیکی و به ضخامت mm 2/0 که از لبه یا حاشیه ها بیرون زده یا پایین آمده، اجرا و عملی می شود.

برای سیم پیچی های فشار قوی ساخته شده با بوبین های از سیم گرد با چندین حلقه دو لایه می توان بین لایه ها ولتاژی در فاصله 120 تا 240 ولت را هنگام آزمایش با ولتاژ القا شده پذیرفت بین لایه ها یک لفاف آغشته به ورنی یا کاغذ به ضخامت mm2/0 جاسازی می نمایند و در بوبین های انتهایی بین لایه ای را مضاعف می کنند.

ایزولاتورها (تراورسه ها) برای ترانسفورماتورهای خشک باس بارها: اقتصادی ترین خروجیها باس بارها هستند و در فشار ضعیف روی ترانسفورماتورهایی که در محیط بسته یا داخل نصب می شوند و بدون باک ذخیره روغن هستند مورد استفاده قرار می گیرند.

هادیها عبارتند از: یک یا دو مفتول 4 گوش که بین قطعاتی که از چوبهای آیش داده شده فشرده و محکم بسته شده اند.

ظرف ترانسفورماتورهای خشک به طور کلی ظرف ترانسفورماتورها از ورقه های فولادی از جنس مناسب ساخته شده است و طوری هستند که امکان جوش الکتریکی را با شرایط عالی میسر می سازند.

ظرفها به فرم بیضی یا مستطیلی هستند و فرم انتخابی به طریقی با قسمتهای فعال باید انطباق داشته باشد تا از آنجا به وزن ها و اندازه های کوچکتر ممکن دست یافت.

ابعاد داخلی ظرف بر مبنای ابعاد قسمتهای فعال از قبیل: مدار مغناطیس، سیم پیچ ها، تعویض کننده هایی انشعاب و اتصالات با حمالهایشان تعیین می گردد.

ضمناَ باید فواصل لازم میان ایزولاتورها و خطاهای مجاز ساختمانی و محل بازی، برای جا گذاردن و یا جاسازی قسمتهای فعال در داخل ظرف در نظر گرفت.

خنک کنندگی ترانسفورماتورهای خشک به طور کلی در مسئله خنک کنندگی دو عامل نقش اساسی دارد: 1- مصرف کردن خنک کننده ای با قدرت انتقال گرمای بیشتر از هوا مثل آب، هیدروژن و هلیم.

2- خنک کردن مستقیم هادیها به جای خنک کردن غیر مستقیم سطوح خارجی موتور.

در ترانسفورماتورهای خشک، سیال خنک کننده هوا می باشد و تازه و تعویض کردن سیال به صورت: 1- طبیعی با علامت اختصاری (SN) و 2- اجباری با علامت اختصاری (SU) می باشد.

جابجایی هوا در جابجایی مرکز محیط، هوا یا مایع عمل انتقال حرارت بر تماس با جسم گرد را انجام می دهد.

مرکز محیط به طور موضعی گرم شده و قسمتی که حرارت را گرفته افزایش حجم می باشد و در نتیجه چگالی آن کاهش می یابد و در سیال بالا می آید و با قسمتی معادل از سیال سرد جانشین می گردد که به نوبه خود گرم می شود.

ترانسفورماتورهای خشک با خنک کردن طبیعی برای این نوع ترانسفورماتورها عموماً ولتاژ سرویس از KU 5/17 تجاوز نمی کند، برای قدرتهای کوچک تا KUA10 تقریباَ دستگاهها را می توانند بدون تشکیلات خنک کنندگی مخصوص بسازند.

برای دستگاههای با قدرت بالاتر تا KUA200 با عایق های کلاس A و قدرتهای بالاتر برای آنکه خنک کردن طبیعی کفایت نماید کانال های هوای قائم مجاور به سیم پیچی ها قابل اهمیت و در حدود 10 تا 15 میلیمتر پیش بینی شود.

کانال های افقی تأثیری نخواهد داشت.

جابجایی اجباری در جابجایی طبیعی سرعت جابجا شدن سیال کند است وقتی به طور مصنوعی حرکت سیال را فعال کنند لایه ساکن چسبیده به سطح گرم کاهش می یابد یا از بین می رود و موجب کاهش افت درجه حرارت در این لایه و از آنجا کاهش گرما در سطح مزبور می شود.

ترانفسورماتورهای خشک با گردش اجباری هوا قدرت ترانسفورماتور خشک می تواند تا چندین هزار کیلو ولت آمپر به وسیله دماندن یا فوت کردن هوا در طول سطوح مدار مغناطیسی و سیم پیچ ها و در درون کانال های خنک برده شود.

ترانسفورماتورهای خشک مسدود شده و نفوذناپذیر دستگاههای خشک که در داخل ظرفهای کاملاَ مسدود و غیرقابل نفوذ قرار داده می شوند، ظرف آنها از گاز ازت یا گاز مناسب دیگر مثل هگزا فلوئور سولفور پر می کنند و عمل خنک شدن در اثر گردش گاز در داخل ظرف و گردش هوا در خارج آن انجام می گیرد.

1-4- ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن امروزه ترانسفورماتورهای روغنی به طور وسیعی مورد استفاده قرار می گیرند.

در این نوع ترانسفورماتورها، قسمتهای فعال ترانسفورماتور داخل ظرفی پر از روغن قرار می گیرد.

روغنی که در مجاورت سیم پیچ ها و هسته گرم می شود.

شروع به چرخیدن می کند و عمل جابجایی بین روغن سرد و گرم صورت می گیرد و عمل خنک کردن قسمتهای فعال ترانسفورماتور انجام می شود.

ایزولاتورها یا تراورسه های روغنی این تراورسه ها برای ولتاژهای سرویس بالاتر از 36 کیلو ولت بکار برده می شوند و به وسیله مجموع استوانه های عایق متحدالمرکز با ضخامت های نسبتاً کم تشکیل شده اند که بعضی از آنها می توانند شامل جوشهای فلزی برای توزیع مساعد میدان الکتریکی عملی شده باشند و به وسیله فضاهایی از روغن از هم مجزا گردیده اند.

تراورسه ها از روغن ترانسفورماتور پر شده و باک ذخیره آن از این لحاظ باید در سطحی مناسب قرار داشته باشد.

ظرف ترانسفورماتور ساختمان ظرف ترانسفورماتور روغنی بستگی به محاسبات حرارتی آن دارد.

عموماً ظرفها را در ترانسفورماتورهای قدرت به شکل بیضگون می سازند .

این ظرفها باید فشارهای داخلی بیش از 5/0 اتمسفر را تحمل کنند.

این ظرفها را روی سطح چرخداری نصب می نمایند که تحمل وزن کلی ترانسفورماتور را بنماید.

هر اندازه قدرت ترانسفورماتور افزایش یابد محاسبه و ساختمان این ظرفها از نقطه نظر تخلیه حرارت مشکل تر و پیچیده تر می گردد.

برای ترانسفورماتورهای با مخرن ذخیره روغن، سطح روغن همواره تا در پوش می رسد و امتناع حاصله در روغن به داخل مخزن ذخیره منتقل می گردد.

مخزن ذخیره روغن تحت اثر گرما روغن در حضور گرما اکسیده و اسیدی می گردد و در نتیجه رسوباتی روی قسمتهای فعال ترانسفورماتور قرار می دهد که مانع و اختلال در خنک شدگی آنها به وجود می آورد.

این پدیده آن قدر سریع خواهند بود که سطح تماس روغن با هوا بیشتر بوده و درجه حرارتی بالاتر باشد.

بدین جهت آنها را با مجهز کردن ترانسفورماتور های غوطه ور در روغن به مخزن ذخیره روغن کاهش می دهند.

مخزن ذخیره روغن در بالای در پوش ترانسفورماتور قرار گرفته که قسمت پایین یا زیرین آن در ارتباط با ظرف ترانسفورماتور بوده و قسمت بالایی آن را از راه یک دستگاه تنفسی با هوا در تماس می باشد.

ملحقات ترانسفورماتور مهمترین ملحقات به کار رفته روی ترانسفورماتور عبارتند از: 1-دستگاه تنفسی، 2- سطح سنج روغن، 3- میزان الحراره ها، 4- لوله ها یا مجاری ارتباطی مخزن و ظرف و دستگاه تنفسی و اطمینان، 5- شیرها، 6- نمونه گیر روغن، 7- دستگاه های حفاظتی.

وسایل حفاظتی الف) رله بوخ هلتس: وسیله ای است که جهت حفاظت دستگاههایی که توسط روغن خنک می شوند به کار می رود و این رله در ترانسفورماتور بین مخزن اصلی ترانس و مخزن ذخیره روغن نصب می شود.

عواملی که سبب کار انداختن این رله می شود عبارتند از: 1-جرقه بین هسته و قسمتهای مختلف ترانس، 2- اتصال زمین، 3- اتصال بین حلقه های کلاف، 4- قطع شدن یک فاز، 5- سوختن آهن و چکه کردن روغن از تانک.

ب) رله کنترل درجه حرارت سیم پیچ فصل دوم روغن در ترانسفورماتورهای عایق بندی شده با عایق های مایع روغن های عایقی که در اکثر تجهیزات نیروگاهها و پستهای برق استفاده می شود.

3 وظیفه را باید انجام دهند.

1-ایجاد مقاومت عایقی، 2- تبادل حرارت، 3- حفاظت شیمیایی سطوح فلزات در مقابل اکسیداسیون و در کلیدهای فشار قوی علاوه بر موارد فوق وظیفه خاموش کردن آرک (جرقه) حاصله از عمل قطع کلید را بر عهده دارند.

با توجه به اینکه روغن از پایه های نفتی تهیه می شود.

لذا پس از مدتی بهره برداری در اثر اکسیداسیون، ترکیبات اسیدی و رسوبی در آن ایجاد می شود.

بدین جهت از روغن هایی که در برابر اکسیداسیون مقاوم هستند و ترکیبات حاصل از آن به صورت محلول در روغن می باشد استفاده می شود تا موجب گرم شدن بیشتر سیم پیچ ها و هسته ها نگردد.

با توجه به اینکه قابلیت عایقی روغن تقریباً بستگی به عدم وجود آلودگی های خارجی از قبیل رطوبت، گرد و غبار و ناخالصی های دیگر دارد.

وجود عناصر حتی به میزان ناچیز مقاومت دی الکتریک و خاصیت خنک کنندگی آن را به طور قابل ملاحظه ای پایین می آورد.

لذا قبل از ریختن روغن ترانسی ابتدا باید داخل آن را با روغن نو و شفاف شستشو داده و پس از خشک کردن تحت خلاء آن را با روغنی که قبلاً از دستگاه تصفیه عبور داده ایم پر کنیم.

روغن پس از مدتی مصرف باید تصفیه شود که این تصفیه دو نوع می باشد.

1-تصفیه فیزیکی: که رسوبات و ناخالصی های نامحلول جدا می گردد.

2- تصفیه شیمیایی: اگر پس از تصفیه فیزیکی تمام آلودگی ها رفع نشد تصفیه شیمیایی انجام می گیرد.

امروزه از دستگاه «گاز کروماتوگرافی» که نوع و میزان گازهای موجود در روغن راتعیین می کند برای پی بردن به عیوب استفاده می شود.

2-1- کلاس روغن روغن های ترانسفورماتور را طبق استاندارد IEG296 بر حسب درجه حرارت محیطی که در آن مورد استفاده قرار می گیرد به 3 کلاس تقسیم بندی می شود.

1-کلاس «I» : این روغن دارای ویسکوزیته ای حداکثر معادل 5/16 سانتی استوک در دمای 40 درجه سانتیگراد می باشد و برای مناطق گرمسیر مورد استفاده قرار می گیرند.

2- کلاس «II» : این روغن دارای حداکثر ویسکوزیته معادل 11 سانتی استوک در دمای 40 درجه سانتیگراد بوده و معمولاً برای مناطق سردسیر استفاده می شود.

3- کلاس «III» : این نوع روغن ویسکوزیته بسیار پایین دارد و معمولاً برای مناطق بسیار سردسیر مورد استفاده قرار می گیرد.

با توجه به شرایط آب و هوایی ایران تنها روغن های کلاس «I» و «II» می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

2-2- خواص شیمیایی روغن روغن ترانسفورماتور روغنی است معدنی دارای ویسکوزیته پایین، نقطه اشتعال بالا، مقاومت دی الکتریک زیاد و نقطه ریزش کم که عاری از اسید آزاد، قلیایی آزاد و سولفور خورنده و مواد خارجی آلوده کننده بوده و در مقابل اکسیداسیون مقاوم باشد.

با آب تولید امولسیون نکند و با لعاب یا مواد عایقی جامد سیم پیچ های داخل ترانسفورماتور ترکیب نشود.

روغن ترانسفورماتور از ترکیبات هیدروکربن و غیرهیدروکربن ها تشکیل شده ترکیب ساختمانی هیدروکربن ها شامل هیدروژن و کربن می باشد.

غیر هیدروکربن ها دارای ساختمانی مشابه هیدروکربن ها می باشد که به جای اتم کربن آنها یک یا دو یا سه و یا تعدادی بیشتر اتم گوگرد یا اکسیژن یا نیتروژن جانشین شده است.

2-3- هیدروکربن ها هیدروکرین ها قسمت اعظم روغن را تشکیل می دهد و به بخش مهم تقسیم می شوند: 1-پارافین ها، 2- نفتالینها، 3- ترکیبات آروماتیک 1-با بررسی کلی مشخص گردید که پارافین ها هیدروکربن های اشباع شده ای است که دارای فرمول کلی CH2n+2 می باشند.

2- نفتالین: شکل یک زنجیره بسته یا ترکیب حلقوی مشابه به آلی سیکلیک است نفتالین بسته به تعداد حلقه های تشکیل دهنده آن می تواند منوسیکیک، بی سیکیک و دارای فرمول کلی CnH2n می باشند.

3- هیدروکربن های آروماتیک: هیدروکربن های غیراشباع حلقوی هستند از جمله بنزین و نفتالین هیدروکربنهای آروماتیک تمایل شدید، جذب هیدروژن دارند و در حضور ناخالصی های ازت و سولفور به راحتی اکسید خواهند شد.

2-4- روغن های پارافینی به روغن معدنی حاصل از نفت خام با مایه پارافینک اطلاق می شود و حاوی پارافینها می باشند که باید موم گیری شده و نیز حاوی مواد افزودنی پایین آورنده نقطه ریزش باشند.

مواد افزودنی: مواد شیمیایی که به مقدار کم به روغن ترانس افزوده می شود.

تا باعث ایجاد یا بهبود خاصیت در روغن شود.

اولین ترانسفورماتور روغنی در سال 1899 به طور آزمایشی ساخته شد تا سال 1900 بیشتر از پنج نوع روغن که ماده اصلی آن پارافین بود تهیه گردید ولی خاصیت کمی از آنها شناخته شد به هر حال از آنهایی که خاصیتشان شناخته شد معلوم شد بیشتر از 5/0% آب دارند.

وجود آب به وسیله آزمایش آهن داغ قابل تشخیص بود که اگر یک قطعه آهن داغ را داخل روغن فرو ببریم و صدای ترق و تروق شنیده شود نشان می دهد که روغن تر است.

با ادامه تحقیق پیرامون ساخت روغن 12 نوع روغن، خواص مختلف تهیه گردید همچنین در سالهای گذشته سعی در بالا بردن کیفیت یک نوع روغن ترانسفورمر که بتواند به طور عمومی در کلیه وسایل الکتریکی مورد استفاده قرار بگیرد شروع گردید یکی از خواص روغن که عوض شد نقطه ریزش آن بود (Pour point) 10 درجه سانتیگراد و به این دلیل باید عوض می گردید که بیشتر ترانسفورماتورها در out door نصب می گردند جایی که دارای حداکثر درجه حرارت فصلی بود.

2-5- روغن های نفتالین در سالهای 1925 یک سری از کنسرواتورها دچار یخ زدگی در لوله های اتصال دهنده بین کنسرواتور و تانک اصلی شدند که این امر باعث جایگزینی روغنی به نام نفتالین گردید که دارای نقطه ریزش پایین برابر 40- بود.

هیدروکربن های اکسیژن دار که بیشتر به صورت اسیدهای نفتیک هستند موجب خورندگی می شوند.

روغن ترانس مرغوب تهیه شده از نفت خام پایه نفتیک، روغن ترانسی است.

که محصول خالص پالایش باشد در حالی که هیچ ماده افزودنی به آن افزوده نشده باشد.

مشخصات استاندارد روغن ترانس را دارا باشد و تحت تنش الکتریکی برای مدت طولانی به خوبی خواص خود را حفظ کند.

روغن ترانسی که از نفت خام پایه پارافینیک تهیه شده باشد نمی تواند برای مدت طولانی تحت تنش الکتریکی خواص خود را طبق استانداردهای روغن ترانس حفظ نماید و به کمک مواد افزودنی آنتی اکسیدان می تواند این مشخصات را دارا شود و برای مدتی طولانی خواص خود را حفظ کند.

علت این اختلافها در دو نوع با پایه های مختلف معلوم نیست ولی نتیجه این مکانیسم ها زودتر تجزیه شدن روغنهای پایه پارافینیک در مقایسه با روغن های پایه نفتنیک می باشد.

تفاوت اساسی در روغن با پایه نفتیک و پایه پارافینیک 1-روغن ترانس با پایه پارافینیک گرایش بیشتری به ایجاد گاز دارند.

2- روغن با پایه نفتنیک تمایل بیشتری برای جذب گازها دارند.

(نسبت به روغن های با پایه پارافینیک).

استقامت الکتریکی روغن با مقادیر گازهای غیرمحلول در روغن نسبت عکس دارد.

(هر چه قدر مقدار گاز بیشتر شود.

استقامت الکتریکی روغن کمتر خواهد شد).

افزودن ماده آنتی اکسیدان باعث افزایش فاکتور گرایش به ایجاد گاز می شود که در نتیجه استقامت الکتریکی روغن را کاهش می دهد.

3- روغنهای ترانس با پایه پارافینیک ضریب انبساط حرارتی بالایی نسبت به روغنهای با پایه نفتنیک دارند.

4- روغن های ترانس با پایه پارافینیک جواب بهتری برای مواد آنتی اکسیدان می دهند.

عملاً مشاهده شده که روغن های پایه پارافینیک در ترانس تحت تنش الکتریکی و حرارتی ناپایدارتر از روغن های پایه نفتیک بوده و زودتر تجزیه و فاسد می شوند.

برای رفع این عیب به آن مواد افزودنی اضافه می شود.

که البته این مواد خود معایبی دارند که اگر ناچار باشیم در مقابل محاسنی که داراست می پذیریم ولی اگر اجباری نداشته باشیم ترجیح دارد که از روغن ترانس با پایه نفتنیک استفاده شود.

2-6- پیر شدن روغن روغن های مصرفی در ترانسفورماتور ها به تدریج خواص فیزیکی و شیمیایی خود را از دست می دهند که تأثیر شرایط جوی بر روی روند پیر شدن را نمی توان نادیده گرفت این شرایط عبارتند از: 1-بالا رفتن حرارت، 2- جذب گاز مخصوص هوا، 3- جذب آب از اتمسفر (رطوبت)، 4- پیر شدن کاتالیکی به علت تماس با عناصری مثل مس، آهن و سرب تأثیرات فوق موجب می گردد که روغن خاصیت ایزولگی با کم شدن استقامت الکتریکی و مقاومت عایقی مخصوص از دست بدهد و در مقابل باعث بالا رفتن دی الکتریک (tgσ) گردد.

پیر شدن روغن تنها بر روی خواص فیزیکی آن اثر نمی گذارد بلکه تغییراتی را بر روی خواص شیمیایی آن به وجود خواهد آورد که به تدریج باعث از بین رفتن ترانسفورماتور می گردد.

در اثر پیری معمولاَ اکسیدهایی به وجود می آید که به سرعت تبدیل به اسید می گردند.

این اسیدها علاوه بر پایین آوردن استقامت الکتریکی روغن باعث خوردگی و خراب کردن ایزولاسیون سیم پیچ ها نیز می شوند.

این پدیده باعث ایجاد رسوباتی به صورت لجن سیاه رنگ و در ته ترانسفورماتور و بر روی سیم پیچ ها می گردد.

همچنین استفاده از روغن نامرغوب و یا ماده افزودنی ناشناخته می تواند عاملی برای واکنش اکسیداسیون و پایدار شدن لجن باشد.

با توجه به این که لجن دار شدن روغن شروع فساد روغن نیست بلکه مرحله نهایی آن است و در این مرحله دیگر نمی توان با روشها مختلف از فساد روغن جلوگیری نمود لذا با آزمایش ها مختلف باید مرتب روغن تست شود و از عدم وجود هیدروکربن های اکسیژن دار و گازهای محلول در آن مطمئن شد.

لذا برای حفاظت ترانس باید روغن آن حداقل سالی یکبار از نظر دارا بودن اینگونه اسیدهای حلال آزمایش شده و عدد اسیدی آن تعیین گردد.

پس به طور کلی: مواد اسیدی محلول در مراحل بعدی در اثر پلی مریزاسیون موادی را به وجود می آورند که در دمای زیاد به صورت و شناور در روغن باقی می ماند ولی در دمای معمولی از روغن جدا شده و به صورت لجن و واکس غلیظی ته نشین می شوند.

لذا تا موقعی که ترانسفورماتور در دمای زیاد کار می کند مشکلی پیش نمی آید ولی در دماهای کم پلیمر از روغن جدا شده و به صورت لجن رسوب می شود و اطراف سیم پیچ ها و هسته ترانس را می پوشاند که باعث ازدیاد درجه حرارت در آن نقاط می شود و عمل تجزیه شدن سریعتر صورت می گیرد.

در کنار لجن های ایجاد شده مواد بی ثبات دیگری نیز ایجاد می شود که زیاد دوام نمی آورند و از بین می روند و این فعل و انفعالات مقداری اکسیژن آزاد می کند که بسیار مضر و خراب کننده است.

البته تنها این واکنش ها نمی تواند باعث فساد روغن شود.

ولی خط مشی اصلی فساد روغن همین واکنش ها است.

با انجام آزمایشاتی بر روی نمونه روغن گرفته شده از ترانسفورماتور و مقایسه نتایج حاصل با معیارهای اصلی و استاندارد روغن می توان به چگونگی و روند پیشرفته فساد روغن پی برد و قبل از اینکه به مرحله نهایی فساد برسد با اقدامات مؤثری از قبیل تصفیه فیزیکی و شیمیایی در نگهداری و بازیابی روغنهای ترانسفورماتور همت ورزید.

2-7- معیارهای ارزیابی روغن 1-مقاومت دی الکتریک: مقدار ولتاژی که موجب ایجاد شکست الکتریکی بین 2 الکترود و تحت شرایط خاص استاندارد می شود (Break down voltage).

2- مقاومت مخصوص (Resistivity): میزان مقاومت اهمی تحت اعمال ولتاژ مستقیم به مدت 1 دقیقه طبق استاندارد (VDE).

3- ضریب تلفات عایقی (Dissipation factor): نسبت شدت جریان اکتیو (مقاومت عایق) به شدت جریان اکتیو که در اثر قرار دادن روغن تحت ولتاژ سینوسی SOHZ به دست می آید.

4- مقدار آب محتوی (water content): اندازه گیری صفر تا 75 و P.P.M آب موجود در روغن عایقی توسط ماده شیمیایی ید و پیریدین.

5- مقدار اسیدیته کل: مقدار کل اسید عالی و معدنی ایجاد شده در روغن عایق.

6- عدد اسیدیته کل: مقدار میلیگرم هیدروکسید پتاسیم مصرفی برای خنثی کردن یک گرم نمونه روغن ترانس.

7- کشش بین سطحی: تعیین مقدار نیروی موجود بین مولکولهای آب و روغن در سطح انفصال دو مایع.

8- نقطه اشتعال: اندازه گیری کمترین دمایی که در آن بخارات جمع شده در سطح روغن برای یک لحظه مشتعل می گردند.

9- نقطه ریزش: اندازه گیری دمایی که مضربی از 3 درجه سانتیگراد (5 درجه فارنهایت) بوده و طی آن نمونه تحت شرایط کنترل شده ای هنگام سرد شدن، شروع به ریزش نماید.

10- ویسکوزیته: اندازه مقاومت در برابر جاری شدن یک مایع تحت نیروی ثقل خود.

11- رنگ: پدیده ای قابل مشاهده که ارزش عددی آن در اثر عبور نور از نمونه روغن و مقایسه آن با یک سری کدهای استاندارد شده به دست می آید.

توضیح اینکه فرمهای موجود مربوط به استاندارد VDEo37v می باشد.

مقدار مقاومت عایقی روغن با دستگاه اندازه گیری مطابق استاندارد VDE برای روغن نو باید بیش از KU55 و برای روغن کار کرده باید بیش از KU50 باشد.

تعیین نقطه اشتعال روغن نمونه روغن را در محفظه دستگاه اندازه گیری نقطه اشتعال ریخته و به طور تدریجی گرم می نماییم.

به منظور توزیع یکنواخت حرارت، روغن همزده می شود سپس به فاصله هر 3 درجه سانتیگراد (5 درجه فارنهایت) افزایش دما، شعله کوچکی را به سطح نمونه نزدیک کرده و در آن زمانی که بخارات جمع شده در سطح روغن برای لحظه ای مشتعل شود به عنوان نقطه اشتعال تعیین می گردد.

تعیین نقطه ریزش نمونه روغن عایقی را در لوله مخصوص آزمایش ریخته و در حمام سرد کننده به تدریج سرد می کنیم سپس به فاصله هر 3 درجه سانتیگراد کاهش دما، لوله محتوی نمونه را با زاویه 45 درجه خم می کنیم در صورت سیال بودن روغن مجدداً به حمام سرد کننده منتقل می گردد.

کمترین دمایی که روغن سیالیت خود را دارا بوده و می تواند جاری شود را نقطه ریزش می نامیم.

تعیین ویسکوزیته نمونه روغن را در درجه حرارت معین و ثابتی از درون لوله مویینه کالیبره شده ای تحت شرایط کنترل شده و استاندارد با نیروی وزن خود عبور داده و مدت زمان جاری شدن نمونه از درون لوله مویینه اندازه گیری می گردد.

C : عدد ثابت کالیبراسیون CSt/S (سانتی استوک بر ثانیه) t : زمان (ثانیه) دقت شود که روغن ها با ویسکوزیته بالا برای روان کاری مناسب هستند و ترکیبات سیکلوپارافین ها نمونه ای از آنها هستند و هر چه تعداد حلقه در مولکول روغن کمتر و تعداد شاخه های جانبی بیشتر باشد اندیس ویسکوزیته بیشتر خواهد بود.

تعیین خاصیت اسیدی روغن دو روش برای این اندازه گیری معمول می باشد.

1-از فنل فتالین برای تعیین حالت خنثی روغن (نه اسیدی و یا بازی) به کار می رود و در صنایع الکتریکی به طور وسیعی مورد استفاده بوده است.

2-استفاده از قلیایی.

تعیین استقامت الکتریکی در این آزمایش روغن تحت تأثیر ولتاژ متناوب قرار می گیرد و این ولتاژ به تدریج زیاد می گردد تا شکست اتفاق بیفتد.

ولتاژ شکست ولتاژی است که اولین جرقه بین 2 الکترود ظاهر می شود.

خواه گذرا یا دائم باشد.

آزمایش 6 مرتبه انجام می گیرد و قدرت الکتریکی روغن (استقامت الکتریکی) معادل 6 نتیجه به دست می آید.

الکترودها روی محور افقی قرار گرفته اند.

فاصله بین الکترودها 5/2 میلیمتر است.

محفظه نرمال آزمایش روغن از شیشه یا ماده پلاستیکی شفاف است و حجم مؤثر آن ml300 یا l550 می باشد الکترودها از مس، برنج، برنز یا فولاد ضد زنگ است که کروی به قطر 5/12 تا 5/13 میلیمتر می باشد.

بعد از اینکه ظرف را از رواغن پر نمودیم و از عدم وجود حباب هوا در داخل روغن اطمینان حاصل شد.

ولتاژ اعمال می گردد و این ولتاژ نباید بیشتر از 10 دقیقه پس از پر شدن محفظه روغن اعمال شود.

بعد از هر شکست روغن بین الکترودها را باید با یک میله خشک تمییز نمود و به آرامی به هم زد و تا حد ممکن از تولید حباب جلوگیری نمود.

برای 5 آزمایش باقی مانده ولتاژ یک دقیقه پس از عدم حضور حبابهای هوا اعمال می شود.

میزان مجاز افزایش درجه حرارت سیم پیچ و روغن به طور کلی عمر مفید ترانس تابع حداکثر درجه حرارت مجاز سیم پیچ بوده و این حداکثر درجه حرارت مجموع درجه حرارت محیط و افزایش مجاز درجه حرارت مس می باشد.

با این توصیف قدرت نامی را نیز می توان قدرت مجاز به ازای عمر مفید و نامش از درجه حرارت محیط و افزایش مجاز درجه حرارت که توسط استاندارها مشخص می شود بیان نمود.

با توجه به توضیحات فوق اهمیت میزان افزایش مجاز درجه حرارتهای سیم پیچ و روغن که بین این 2 نیز افزایش درجه حرارت سیم پیچ عامل تعیین کننده می باشد مشخص می گردد و از این روست که استانداردهای مختلف به بیان این مقادیر پرداخته اند بر اساس استاندارد IEC برای شرایط استاندارد: 1-ارتفاع زیر 1000 متر، 2- حداکثر درجه حرارت محیط 65 درجه سانتیگراد، 3- متوسط روزانه 30 درجه سانتیگراد، 4- متوسط سالیانه 20 درجه سانتیگراد حداکثر مقادیر افزایش مجاز درجه حرارت سیم پیچ و روغن برای ترانس های روغنی که ایزولاسیون آنها از نوع کلاس A می باشد و برای سیستم های خنک کنندگی ONAN-ONAF که موضوع این بحث می باشد به شرح زیر می باشد: 1- افزایش درجه حرارت روغن 60 درجه سانتیگراد، 2- افزایش درجه حرارت سیم پیچ 65 درجه سانتیگراد اندازه گیری شده توسط مقاومت.

- حداکثر افزایش درجه حرارت سیم پیچ 75 درجه سانتیگراد - در مورد هسته، قسمتهای فلزی و سایر قسمتها، افزایش تا حدی که آسیب به آنها نرسد مقادیر فوق به طوری که بیان گردید در شرایط استاندارد می باشد و در شرایط غیراستاندارد اصلاحاتی لازم است.

فصل سوم آسکارل در ترانسفورماتورهای عایق بندی شده با مایع 3-1- آشنایی با آسکارل پلی فنیل پلی کلراین P.C.B.S بیش از صد سال است که شناخته شده است و از سال 1929 میلادی به طریق صنعتی تولید شده و از آن زمان برای منظورهای صنعتی کاملاً متفاوت از جمله صنایع برق به کار می رود.

مهمترین موارد استفاده P.C.B.S در صنایع برق روغن های عایق می باشد که در ترانسفورماتورها کاربرد دارند.

روغنهای نسوز مصنوعی اولین بار در آمریکا با نام آسکارل ساخته شده سپس کشورهای دیگر آن را با نامهای مختلف عرضه کردند.

مثلاً آلمان با نام کلوفن یا انگلستان با نام پیراکلر.

ترکیب اصلی این روغن ها P.C.B.

می باشد.

این مواد نه تنها خود سرطان زا و سمی هستند بلکه در درجه حرارتهای مختلف به ترکیبات سمی خطرناک تری تبدیل می شوند.

به همین دلیل از سال 1977 از رده تولید خارج شده و مصرف آنها در اکثر کشورهای صنعتی دنیا محدود و ممنوع شده است.

اولین ترانسفورماتور با روغن آسکارل ساخت جنرال الکتریک آمریکا در سال 1933 ساخته شده و در مدار قرار گرفت روغن مزبور در صنایع به طور سنتیک تولید شده، رقیق تر از روغن های معدنی بی رنگ و بی بو بوده و در آب حل نمی شود.

از روغن معدنی حدود 3 تا 4 برابر گرانتر است ولی به علت پاره ای مزایا، مثل تولید گاز غیر قابل انفجار در اثر تجریه توسط قوس الکتریکی، استقامت و ثبات حرارتی و شیمیایی خوب، اکسیده و لجن نمی شود.