تصفیه روغن ترانسفورماتور | چرا کیفیت روغن ترانسفورماتور مهم است؟

ترانسفورماتور ها از تجهیزات گران قیمت انتقال برق و انرژی هستند. از آنجایی که تهیه اقلام و تجهیزات ترانس نیز با صرف هزینه بسیارست، قاعدتا تعمیر و یا بازسازی یک ترانس نیز هزینه بالایی بدنبال خواهد داشت. بازدید و سرویس دوره ای ترانس از جمله عوامل افزایش دهنده طول عمر مفید ترانسفورماتور است. معمول ترین بخش از بازرسی های ترانس، بازبینی کیفیت و قدرت عایقی روغن آن است. حیات ترانسفورماتور به شدت به کیفیت روغن آن وابسته است. یک روغن ترانس کثیف و ضعیف به سرعت ترانس را به آستانه سوختن هدایت می کند. در یک بررسی آماری مشخص شده است که در نزدیک به ۶۵ % موارد معیوب شدن ترانس ریشه در ضعف روغن آن داشته است.

عوامل موثر بر شرایط و خواص روغن عبارتند از:

1. تغییرات درجه حرارت محیط
2. بار سیستم و سطوح ولتاژ مورد استفاده
3. آلودگی و ناخالصیهای موجود
4. امکان حضور هوا و نفوذ آن در روغن
5. فضا و موقعیت نصب ترانسفورماتور
6. عملیات و نحوه نگهداری

عوامل موثر بر فساد روغن عبارتند از:

1. نفوذ رطوبت
2. درجه حرارت بالا و شدید
3. کسیداسیون و اسیدی شدن روغن
4. وارد شدن ذرات معلق و ناخالصی در روغن

انواع تصفیه روغن ترانسفورماتور

تصفیه روغن به دو صورت میباشد که هر دو شامل روشهای ته نشین سازی، فیلتراسیون، سانتریفوژ و تصفیه مجدد است.
هرگاه عمل تصفیه و احیاء روغن به صورت آبگیری و خشک کردن روغن باشد، اصطلاحاً « تصفیه فیزیکی » خوانده میشود و زمانی که روغن به شرایط تشکیل لجن با افزایش میزان اکسیداسیون رسیده باشد، تصفیه فیزیکی به تنهایی قادر به جبران و احیاء فساد روغن نمیباشد؛ لذا «تصفیه فیزیکی- شیمیایی» روغن باید انجام گردد.
از طریق عملیات پالایش مجدد روغن (تصفیه با حلالها، تصفیه با اسید سولفوریک و فیلترهای فعال) می توان شرایط روغن را تا حد شرایط روغن نو ارتقاء داد. این روش برای مصرف کننده های بزرگ و یا کارخانه های ترانسفورماتورسازی و تعمیرات ترانسفورماتور با احیای شیمیایی روغن مقرون به صرفه است.

۱- تصفیه فیزیکی روغن

زمانی می توان تصمیم به تصفیه فیزیکی گرفت که مشخصات تعیین شده جوابگوی مقادیر حدی استاندارد داده شده در جدول زیر نباشد.

حد مشخصات روغن برای انجام تصفیه فیزیکی

شکست الکتریکی یا ولتاژ شکست	۴۰ کیلو ولت برای ۲٫۵ میلی متر
عدد اسیدی	حداکثر ۰٫۱mg KOH/goil
کشش بین سطحی آب و روغن	حداقل ۲۱×۱۰-۳ N/M
ضریب تلفات عایقی در ۹۰ درجه سانتیگراد	حداقل ۱۵×۱۰-۳
مقدار آب	حداکثر ۳۵ PPM

روش تصفیه فیزیکی روغن ترانس در ایران کاملا معمول و رایج است. در این تصفیه، روغن به صورت پیوسته و در یک مدار بسته از قسمت پائین ترانس به کمک یک پمپ مکیده شده و گرم میشود. سپس روغن را از یک فیلتر عبور میدهند تا ذرات معلق آن جذب گردد.
این فیلتر، خنثی و از جنس کاغذ و یا چینی است. بعد از آن روغن را وارد یک محفظه نسبتاً بزرگ که خلاء شده است، مینمایند تا رطوبت آن بخار شود. برای جدا شدن رطوبت از روغن، سطح تماس روغن و هوا (خلاء) را زیاد مینمایند. این عمل یا به صورت پودر کردن روغن و یا پاشیدن آن به داخل محفظه خلاء انجام میگردد. در نتیجه استفاده از این سیستم علاوه بر گرفتن تمام آب آزاد از روغن، مقدار آب محلول در آن را تا مقدار ۱۰ ppmکاهش میدهند و مقدار گاز حل شده به ۰/۲۵درصد حجم کاهش مییابد.

۲- تصفیه فیزیکی- شیمیایی روغن

حد مشخصات روغن برای انجام تصفیه فیزیکی- شیمیایی

شکست الکتریکی یا ولتاژ شکست	حداقل ۳۰ کیلو ولت برای ۲٫۵ میلی متر
کشش بین سطحی آب و روغن	حداقل ۱۸×۱۰-۳ N/M
عدد اسیدی	حداکثر ۰٫۴mg KOH/goil
ضریب تلفات عایقی در ۰ درجه سانتیگراد	حداقل ۵×۱۰-۳

ساختمان دستگاه تصفیه شیمیایی روغن ترانسفورماتور

دستگاه تصفیه شیمیایی دارای سه بخش متفاوت تصفیه عبارت از تصفیه شیمیایی و فیزیکی و فیلتراسیون میباشد. مدت زمان لازم برای تصفیه آنلاین یک ترانس بستگی به اسیدیته و حجم روغن متفاوت است. هر چه اسیدیته روغن بیشتر باشد تعداد دورهای سیرکوله روغن افزایش می یابد. شکل زیر یک نمونه دستگاه تصفیه رو بطور کامل بدون حفاظ نشان می دهد. قیمت دستگاه اضافی برای تصفیه شیمیایی در مقایسه با عملکرد آن زیاد نیست و عمر آن به واسطه سادگی طولانی است.

بخش تصفیه شیمیایی دستگاه

این بخش دارای ستونهای حاوی خاک رنگبر کاتالیز شده می باشد. در بعضی از دستگاههای تصفیه فیزیکی شیمیایی دو منبع خاک رنگبر وجود دارد که در آن صورت زمانی که از یک منبع روغن عبور داده می شود، میتوان خاک مصرف شده منبع دیگر را عوض نمود و آن را تمیز نموده و دوباره پر نمود. برای انجام این نوع تصفیه ابتدا دمای روغن توسط هیتر به ۷۰ درجه سانتیگراد رسیده و سپس از درون ستونهای حاوی خاک رنگبر عبور داده می شود. در اثر برهم کنشهای شیمیایی بین روغن با این ماده، آلودگیهای شیمیایی روغن ترانس توسط خاک رنگبر جذب می شود.

با گذشت مدت زمانی از شروع تصفیه این ماده از آلودگی اشباع شده و در یک پروسه موسوم به احیای خاک رنگبر، این خاک عاری از آلودگی میشود. گفتنی است سابق بر این، شرایط احیا پس از آلودگی برای خاک رنگبر وجود نداشت و پس از هر بار آلودگی، خاک تعویض میشد. در حالیکه برای دستگاه مورد بحث به تعداد ۵۰۰ بار می توان این خاک را احیا نمود. بعنوان مثال در گذشته برای انجام تصفیه شیمیایی به حجم ۵۰۰۰۰ لیتر روغن ۵۰۰۰ کیلوگرم خاک رنگبر لازم بود که این خاک پس از تصفیه ۳۰۰۰ کیلوگرم روغن را به خود جذب نموده و همچنین قابل استفاده برای بار دوم نبود.

بخش تصفیه فیزیکی دستگاه

این بخش دستگاه شامل محفظه و پمپ خلا میباشد. به این ترتیب که ابتدا روغن پس از گرم شدن تا دمای ۷۰درجه، از درون یک محفظه خلا با مقدار خلا نیم تور عبور داده شده که طی آن گازها و رطوبت حل شده در روغن از آن جدا میشود.

حالت تصفیه آنلاین (ترانسفورماتور برقدار)

برای انجام تصفیه آنلاین نخست باید هواگیری بصورت دقیق و کامل انجام گیرد. هنگام انجام تصفیه آنلاین، برای بالابردن سطح قابلیت اطمینان تصفیه، می بایست ارتفاع روغن ترانسفورماتور اندازه گیری شود. در صورتی که این ارتفاع از این محدوده مشخص شده خارج گردد، دستگاه آلارم داده و بهصورت خودکار روند تصفیه را متوقف می نماید. از مزایای این نوع تصفیه میتوان به کاهش خاموشی اشاره کرد. علاوه بر آن وایبریشنها و دمای روغن در حالت آنلاین کمک میکند که آلودگیهای درون ترانسفورماتور بهتر در روغن حل شده و وارد دستگاه تصفیه گردند. به همین دلیل تصفیه در حالت آنلاین همواره عملکرد بهتری را نسبت به تعویض روغن داراست.
با انجام عمل تصفیه فیزیکی شیمیایی عدد اسیدی به ۰/۰۲ میلی گرم KOH برای هر گرم روغن میرسد و دیگر خواص روغن مانند ضریب تلفات عایقی و مقاومت مخصوص آن نیز در این تصفیه بهبود می یابد.

خشک کردن کاغذ تحت خلاء

خشک کردن به وسیله خلاء تنها قدری طول می کشد. در این روش بهتر است گرما هم وارد ترانس شود. برای این منظور در یک تانک جداگانه روغن را تا حد ۵۰ درجه سانتیگراد گرم می کنند و سپس آن را برای مدتی کوتاه وارد ترانس می نمایند و سپس دوباره روغن را خارج می کنند. البته برای سرعت عمل باید از والوهای بزرگ ترانس استفاده نمود و لوله های ضخیم به آن وصل کرد و از پمپ قوی روغن استفاده نمود و پر کردن تا نیمه اغلب به کار سرعت بیشتری میدهد و حرارت به قسمتهای دیگر از طریق مس منتقل می گردد. باید دقت داشت که نقش عمده را خلاء بازی میکند و حرارت برای تبخیر آب است. گاهی نیز از هوای خشک و گرم برای این منظور استفاده می شود و سپس روغن تصفیه شده را وارد ترانس می نمایند. البته در اینجا نیز موقع وارد کردن روغن، ترانس تحت خلاء قرار دارد.

مقایسه هزینه تعویض روغن نسبت به تصفیه روغن ترانسفورماتور

تصفیه فیزیکی شیمیایی روغن ترانس با هزینه بیشتری همراه است. مقدار خاک لازم رنگبر بستگی به میزان کهنگی روغن دارد و بین ۱تا ۷درصد روغن می باشد. ولی با توجه به قیمت این مقدار خاک رنگبر در مقایسه با قیمت هر لیتر روغن نو جهت تعویض که باید از خارج وارد شود، این تصفیه بسیار بصرفه خواهد بود. به ویژه اگر ترانس تحت شرایط سخت نبوده و بیش از حد گرم نمی شود. عمل تصفیه فیزیکی شیمیایی روغن ترانس فقط یک بار در طول عمر ترانس کفایت می نماید. با توجه به اینکه روغن تعویضی یا خارج شده از ترانس جز به عنوان یک سوخت نامرغوب مانند نفت مازوت ارزش دیگری ندارد. تفاوت قیمت تعویض روغن با تصفیه به کمک خاک رنگبر قابل توجیه است. ضمناً باید متوجه بود که بر اثر باقی ماندن مقداری لجن در لابلای سیم پیچ ها، روغن نو با سرعت بیشتری خراب می شود؛ بطوریکه هیچ فایدهای از این هزینه اضافی بدست نمی آید.