روغن ترانسفورماتور یا روغن عایق، روغنی است که در دمای بالا پایدار است و از ویژگی های عایق الکتریکی عالی برخورداراست. در ترانسفورماتورهای پر از روغن، برخی از انواع خازنهای ولتاژ بالا، لامپ های فلورسنت و برخی از انواع سوئیچ ها و قطع کننده های ولتاژ بالا استفاده می شود. روغن ترانسفورماتور همچنین برای حفظ هسته و سیم پیچ ترانسفورماتور استفاده می شود. زیرا این مواد کاملاً درون روغن غوطه ور هستند. یکی دیگر از خصوصیات مهم روغن عایق توانایی جلوگیری از اکسیداسیون عایق کاغذ ساخت سلولز است. روغن ترانسفورماتور به عنوان مانعی بین اکسیژن اتمسفر و سلولز عمل می کند و از تماس مستقیم و جلوگیری از اکسیداسیون جلوگیری می کنند. روغن ترانسفورماتور اغلب بر پایه روغن معدنی است، اما محبوبیت فرمولاسیون های جایگزین با مهندسی یا محیط زیست بهتر در حال افزایش است.
روغن های عایق در ترانسفورماتورها دو نوع اصلی دارد:
اکسیداسیون روغن نفتی نسبت به روغن پارافین راحت تر است. اما محصول اکسیداسیون (یعنی لجن) در روغن نفتی از لجن موجود در روغن پارافین محلول تر است. بنابراین لجن روغن پایه نفتی در ته ترانسفورماتور رسوب نمی کند. از این رو مانع گردش همرفت روغن نمی شود، به این معنی است که برای سیستم خنک کننده ترانسفورماتور مزاحمتی ایجاد نمی کند. اگرچه میزان روغن اکسیداسیون پارافین نسبت به روغن نفتی کمتر است، اما محصول اکسیداسیون (لجن) نامحلول است و در ته مخزن رسوب می کند. این لجن به عنوان انسداد سیستم خنک کننده ترانسفورماتور عمل می کند. روغن پایه پارافین به دلیل در دسترس بودن زیاد، هنوز هم معمولاً در بسیاری از کشورها (مانند هند) مورد استفاده قرار می گیرد.
پارامترهای روغن ترانسفورماتور
خصوصیات شیمیایی روغن ترانسفورماتور
میزان رطوبت یا آب در روغن ترانسفورماتور بسیار نامطلوب است زیرا بر خصوصیات دی الکتریک روغن تأثیر منفی می گذارد. محتوای آب موجود در روغن همچنین بر عایق کاغذی هسته و سیم پیچ ترانس تأثیر می گذارد. کاغذ حداکثر مقدار آب را از روغن جذب می کند که بر خاصیت عایق کاغذ تأثیر می گذارد و همچنین عمر آن را کاهش می دهد. اما در یک ترانسفورماتور بارگیری شده، روغن داغتر می شود، از این رو حلالیت آب در روغن افزایش می یابد. در نتیجه، این کاغذ آب آزاد می کند و محتوای آب در روغن ترانسفورماتور را افزایش می دهد. بنابراین دمای روغن در زمان گرفتن نمونه برای آزمایش بسیار مهم است. در طی اکسیداسیون، اسیدهایی در روغن تشکیل می شوند که اسیدها باعث حل شدن آب در روغن می شوند. اسید همراه با آب باعث تجزیه بیشتر روغن تشکیل اسید و آب بیشتر می شود. این میزان تخریب روغن افزایش می یابد. ما مقدار آب موجود در روغن را به عنوان ppm (قطعات در هر میلیون واحد) اندازه می گیریم. محتوای آب در روغن طبق توصیه IS-335 (1993) حداکثر تا 50 ppm مجاز است. اندازه گیری دقیق محتوای آب در چنین سطوح کم به ابزار بسیار پیچیده ای مانند کولیومتری کارل فیشر تیتراتور نیاز دارد.
روغن ترانسفورماتور اسیدی یک خاصیت مضر است. اگر روغن اسیدی شود، محتوای آب موجود در روغن بیشتر در روغن حل می شود. اسیدیته روغن خاصیت عایق بندی عایق کاغذ سیم پیچ را بدتر می کند. اسیدیته فرآیند اکسیداسیون در روغن را تسریع می کند. اسید همچنین شامل زنگ زدگی آهن در حضور رطوبت است. از آزمون اسیدیته روغن ترانسفورماتور می توان برای اندازه گیری ترکیبات اسیدی آلاینده ها استفاده کرد.
خصوصیات فیزیکی روغن ترانسفورماتور
کشش سطحی بین سطح آب و روغن راهی برای اندازه گیری نیروی مولکولی جذاب بین آب و روغن است. کشش سطحی دقیقاً برای تعیین وجود آلاینده های قطبی و محصولات پوسیدگی روغن مفید است. روغن جدید خوب به طور کلی کشش سطحی بالایی از خود نشان می دهد. آلاینده های اکسیداسیون روغن باعث کاهش IFT می شوند.
نقطه اشتعال روغن ترانسفورماتور دمایی است که روغن بخار کافی برای تولید مخلوط قابل اشتعال با هوا می دهد. این مخلوط باعث می شود که در شرایط استاندارد، شعله لحظه ایی ایجاد شود. از آنجا اهمیت دارد که احتمال خطر آتش سوزی در ترانس را مشخص می کند. بنابراین داشتن نقطه اشتعال بسیار زیاد روغن ترانسفورماتور مطلوب است. به طور کلی بیش از 140 درجه سانتیگراد است.
این حداقل دمایی است که روغن در شرایط تست استاندارد شروع به جریان می کند. نقطه ریزش روغن ترانسفورماتور خاصیت ارزشمندی است که عمدتا در مکانهایی است که آب و هوا یخ زده است، اهمیت دارد. اگر دمای روغن به زیر نقطه ریزش برسد، روغن ترانسفورماتور جریان همرفت را متوقف کرده و باعث خنک شدن در ترانسفورماتور می شود. روغن پایه پارافین در مقایسه با روغن پایه نفتی از مقدار نقطه ریزش بالاتری برخوردار است.
در چند کلمه، ویسکوزیته روغن ترانسفورماتور می توان گفت مقاومت در برابر جریان، در شرایط عادی است. مقاومت در برابر جریان روغن ترانسفورماتور به معنای انسداد گردش همرفت روغن در داخل ترانسفورماتور است. روغن خوب باید ویسکوزیته کمی داشته باشد تا مقاومت کمتری در برابر جریان معمولی روغن داشته باشد در نتیجه بر خنک سازی ترانسفورماتور تأثیری نداشته باشد. گرانروی کم روغن ترانسفورماتور ضروری است، اما به همان اندازه مهم است که ویسکوزیته روغن باید با کاهش دما تا حد ممکن افزایش یابد، چون در صورت کاهش دما، هر مایعی چسبناک تر می شود.
خصوصیات الکتریکی روغن ترانس
جلوگیری از جریان الکتریکی یکی از وظایف اصلی روغن تراسفورماتور است. مقاومت و ضریب دی الکتریک بالا باعث می شود که این وظیفه به خوبی اجرا شود.برای اینکه روغن در ولتاژ پاییندخاصیت عایق الکتریکی خود را از دست ندهد باید مقاومت الکتریکی بالایی داشته باشد.
از مقاومت دی الکتریک روغن ترانس برق می توان ولتاژشکست روغن را نام برد. که این ولتاژ ولتاژی است که سبب تخلیه الکتریکی بین دو الکترود که در روغن غوطه ور هستند که فاصله بین الکترودها به اندازه استاندار می باشد. یکی از مهممترین تست های روغن تراسفورماتور تست ولتاژشکست می باشد.
یکی دیگر از ویژگی های روغن ترانسفورماتور مقاومت خاص روغن ترانس می باشد.مقاومت ویژه اندازه گیری مقاومت DC بین دو طرف مخالف یک بلوک 3 سانتی متری روغن است که واحد آن اهم – سانتی متر می باشد.اگر دما زیاد باشد مقاومت روغن کم می شود .مقاومت عایق روغن باید در دمای اتاق زیاد و در درجه حرارت بالا باید از مقدار مناسبی برخوردار باشد . به همین دلیل مقاومت ویژه روغن ترانس باید در دمای 27 درجه و همچنین دمای 97 درجه سانتی گراد اندازه گیری شود.
فاکتورتلفات دی‌الکتریک را تانژانت دلتا ترانسفورماتور تعریف می کنند. که یکی از تست‌های آن، تعیین تانژانت دلتا ترانس می باشد و می توان گفت که یکی از شاخص‌های اندازه گیری ضریب قدرت عایقی سیم پیچ می باشد. اگر بخواهیم از اهداف تست تانژانت دلتا بگوییم تایید رفتار روغن ترانس پس از اشباع می باشد.
ویژگی های روغن ترانس
- قدرت دی‌الکتریک بالا
- ویسکوزیته پایین روغن
- عاری بودن از اسیدهای غیر ارگانیک
- عاری ازقلیا و سولفور خورنده
- مقاومت در برابر نامیزه شدن
- لجن نشدن در شرایط کار عادی
- بازگشت سریع خواص پس از قوس الکتریکی
- پایداری حرارت بالا
- نقطه ریزش پایین
- نقطه اشتعال بالا
- کشش سطحی بالا
- خنک کننده
- ضد زنگ و اکسیداسیون
