روغن ترانسفورماتور یکی از ارکان اصلی ترانسفورماتور قدرت است. از وظایف اصلی روغن ترانس عایق دی الکتریک، خنک کاری اکتیوپارت و پیامرسانی وقایع داخلی ترانسفورماتور قدرت است. روغن ترانسفورماتور پس از مدتی کارکرد بر اثر آلودگی فیزیکی، دما، فشار و میدان الکتریکی تخریب میشود. آلودگی فیزیکی روغن شامل رطوبت، ذرات معلق و گازهای محلول در روغن است. بر اثر تخریب روغن آلودگی شیمیایی نیز در روغن تولید میشود.
آلودگی شیمیایی روغن ترانسفورماتور در واقع ترکیبات شیمیایی گوناگون ناشی از تخریب روغن ترانس است. مولکولهای هیدروکرن روغن بر اثر تخریب شکسته میشوند. ترکیبات اسیدکربوکسیل، آلدهید، کتون، لاکوار، وارنیش، الکل و رادیکالهای آزاد بر اثر تخریب روغن ترانس در روغن ترانسفورماتور تشکیل میشوند. آلودگی های شیمیایی روغن سبب افزایش اسیدیته روغن TAN، کاهش کشش سطحی IFT، و افزایش ضریب تلفات عایقی DDF میشوند.
معمولا در روند پیری روغن ترانسفورماتور در ابتدا کشش بین سطحی IFT کاهش پیدا میکند سپس اسیدیته TAN تغییر میکند. علت علمی این پدیده به دلیل قطبی بودن ترکیبات پیش ساز اسیدیته TAN است. ترکیبات قطبی درون روغن ترانس سبب افت کشش سطحی روغن IFT میشوند. سپس این ترکیبات قطبی واکنش تکمیلی داده و در نهایت ترکیبات اسیدی و لجن و وارنیش تولید میکنند.
آلودگی های شیمیایی روغن علاوه بر تضعیف خواص روغن به اجزای داخلی ترانسفورماتور نیز حمله کرده و آسیب میرسانند. مولکولهای اسیدیته روغن به کاغذ عایقی ترانس حمله کرده و سبب تجزیه و تخریب کاغذ میشوند. این حمله موجب کاهش DP کاغذ عایقی ترانسفورماتور میشود. رسوب لجن و وارنیش روی اکتیو پارت و سایر اجزای داخلی ترانس نیز بسیار خطرناک است.
لجن روغن ترانس با رسوب کانالهای داخلی اکتیوپارت را مسدود کرده، ازجریان خنک ساز روغن درون اکتیو پارت جلوگیری میکند. در درازمدت سبب افزایش دمای هسته و تخریب بیشتر و سریعتر کاغذ و حتی ایجاد خطاهای حرارتی درون ترانس میشود. همچنین رسوب لجن روی اکتیوپارت لایه عایق حرارتی ایجار میکند و سبب بالارفتن دمای اکتیوپارت میشود.
تعویض روغن ترانسفورماتور بسیار پر هزینه و نیازمند خاموشی ترانسفورماتور است. تصفیه روغن ترانس یک راه حل مناسب و اقتصادی جایگزین تعویض روغن ترانس است. در ادامه به تشریح روش های مختلف تصفیه فیزیکی و شیمیایی روغن می پردازیم. روشهای تصفیه روغن ترانسفورماتور، تصفیه فیزیکی روغن ترانس، تصفیه شیمیایی روغن، تصفیه فیزیکی و شیمیایی روغن ترانسفورماتور تشریح میشوند.
فیلتراسیون روغن ترانس ابتدایی ترین و ساده ترین فرآیند تصفیه روغن ترانسفورماتور است. در این روش روغن فقط از یک یا چند فیلتر پشت سر هم عبور داده میشود. فیلتر پرس یکی از این تجهیزات است که فقط می تواند ذرات معلق در روغن را حذف کند. امروزه دیگر فیلتر پرس منسوخ شده و از فیلتر کاغذی یا میکروفایبرگلاس یا نمدی برای تصفیه روغن ترانس استفاده میشود. فیلتراسیون روغن ترانسفورماتور فقط می تواند ذرات معلق روغن که جزو آلودگی فیزیکی روغن هستند را حذف کند. با پیشرفت تکنولوژی امروز دیگر کسی از این روش به تنهایی استفاده نمیکند.
تصفیه فیزیکی روغن ترانس یا همان سیرکولاسیون روغن ترانس روش متداولی برای تصفیه روغن ترانسفورماتور است. در تصفیه فیزیکی و سیرکولاسیون روغن ترانسفورماتور رطوبت زدایی و گاز زدایی روغن ترانس نیز صورت میگیرد. ابتدا روغن با عبور از یک هیتر یا مبدل حرارتی یا المنت گرم میشود. استفاده از المنت غوطه ور در روغن که حرارت مستقیم به روغن میدهد به شدت به روغن آسیب میرساند. هیتر روغن باید به صورت حرارت غیر مستقیم باشد به نحوی که روغن ترانسفورماتور با خود المنت در تماس مستقیم نباشد.
پس از گرم شدن روغن ترانس معمولا از یک فیلتر اولیه عبور داده میشود. پس از آن روغن به تانک خلا دستگاه تصفیه فیزیکی روغ ترانس وارد میشود. در این محفظه که توسط یک پمپ وکیوم تحت خلا بالا قرارداد رطوبت و گازهای محلول از روغن جدا میشوند. پس از آن روغن توسط یک پمپ دنده ای از تانک خلا دستگاه سیرکولاسیون روغن ترانسفورماتور بیرون کشیده میشود. این روغن ترانس به فیلتر نهایی یا فیلتر خروجی هدایت میشود تا با عبور از آن به ترانسفورماتور بازگردد.
در عملیات تصفیه فیزیکی و سیرکولاسیون روغن ترانسفورماتور آلودگیهای فیزیکی روغن حذف میشوند. آب و رطوبت روغن، ذرات معلق و پارتیکل ها، گازهای محلول در روغن از جمله الودگی های فیزیکی هستند. تصفیه فیزیکی روغن ترانسفورماتور به هیچ عنوان توانایی حذف آلودگی های شیمیایی روغن را ندارد. یعنی با تصفیه روغن به صورت فیزیکی اسیدیته TAN، تانژانت دلتا DDF و کشش سطحی IFT به بهبود پیدا نمیکنند.
در تصفیه روغن ترانسفورماتور به روش فیزیکی یا سیرکولاسیون پارامترهای زیر بهبود پیدا میکنند. میزان رطوت روغن به روش کارل فیشر، ولتاژ شکست BVD و میزان درصد گاز از جمله پارامترهای قابل بهبود هستند. با استفاده از دستگاه تصفیه فیزیکی روغن ترانسفورماتور می توان تصفیه آنلاین روغن ترانسفورماتور را نیز انجام داد. تصفیه آنلاین روغن ترانس نیازمند تجهیزات خاص، تخصص و تجربه بالا است.
شرایط فیزیکی و شیمیایی روغن ترانسفورماتور در حال بهره برداری در استاندارد IEC 60422 آورده شده است. شرایط فیزیکی و شیمیایی روغن ترانس نو درون بشکه نیز در استاندارد IEC 60296 تشریح شده است. شرایط فیزیکی و شیمیایی روغن ترانسفورماتور قبل از راه اندازی نیز در استاندارد IEC60422 تشریح شده است. در قسمت های بعدی سایر روشهای تصفیه روغن ترانسفورماتور را تشریح میکنیم.
