تعمیر و نگهداری روغن ترانسقورماتور

 تعمیر و نگهداری روغن ترانسقورماتور

از آنجائیکه ترانسفورماتورها مهمترین و گرانقیمت ترین تجهیزات شبکه های برق رسانی می باشد حفاظت و نگهداری آن ها بسیار با اهمیت است. به منظور دستیابی به یک روغن مناسب در طول عمر مفید بهره برداری ترانس بایدتغییرات خواص روغن به وسیله انجام آزمایشهای دوره ای و براساس برنامه زمان بندی شده، کنترل گردد. جدول 3 دوره زمانی آزمایش روغن در زمان بهره برداری بر حسب سطوح ولتاژمختلف ترانس ها را نشان می دهد. هر گونه تغییر مشخصات روغن بهترین معرف تغییرات تدریجی و یا ناگهانی کارکرد ترانسفورماتورها می باشد، که باید در پرونده های مربوط به هر ترانس که در واقع شناسنامه ترانس می باشد ثبت و نگهداری شود و اگر هر کدام از مشخصات روغن به مقدار حدی خود برسد تدابیری متناسب با آن انتخاب نمود .در نتیجه بازرسی و اقدامات انجام شده بر روی ترانس ها، حتی نتایج تستهای روغن پس از تصفیه در سالهای متمادی و یا تعمیرات اساسی در این شناسنامه ها جهت پیگیری بعدی ذخیره می گردد.

زمان نصب ترانس به سال

ولتاژ تجهیزات (KV)

• کمتر از 5/72 کیلو ولت  

 
170-73

• بیش از 170 کیلو ولت

نظریه اکثر قریب به اتفاق استفاده کنندگان این است که بهتر است روغن ترانس بعد از خروج از پالایشگاه بلا فاصله در داخل تانک ترانس تزریق نموده و استفاده نمود. زیرا نگهداری و انبارداری روغنها خود دارای دستور العمل ها و شرایط ویژه ای می باشد. در پالایشگاه مقدار رطوبت داخل روغن ppm 30 بودهو حتی در فرایند پالایش روغن که دارای عملیات ویپزه گاززدایی نیز باشد مقدار به ppm 10 تنزل می یابد. با این حال در مراحل حمل ونقل و عملیات جابجایی وتزریق روغن به تانک ترانس تماس آن با هوا اجتناب ناپذیر بوده، عملیات گاززدایی و فیلتراسیون و تصفیه قبل از مصرف و یا راه اندازی انجام می شود. «عملیات روغن زنی» به ترانسفورماتورهای فشار قوی خود دارای مراحلی است که در دستورالعمل های نصب و راه اندازی آن ها بیان شده است. در این نوع ترانس های بزرگ منبع انبساط و قسمتی از روغن ترانس به صورت جداکانه به محل حمل می گردد و قسمت های خالی ترانسفورماتور با گاز ازت تحت فشار پر می شود و درپوش های آن آب بندی می گردد. برای حفظ استقامت الکتریکی دی الکتریک باید کلیه پیش بینی های لازم در کارگاه نصب به عمل آید. تا از نفوذ هر گونه رطوبت و هوای غبار آلود به سطح روغن یا حباب هوا به داخل تانک ترانس و منبع انبساط جلوگیری به عمل آید.

روغن های در سرویس

پس از آنکه یک روغن مورد استفاده قرار می گیرد بر حسب نوع روغن و شرایط سرویس دو نوع تغییر در ان مشاهده می شود که موجب تقلیل کیفیت روغن و کاهش عمر مفید ان می شود:

1. تغییراتی که در اثر عوامل خارجی که ناخالصی محسوب می شوند، در روغن به وجود می آیند. میزان اینگونه تغییرات به شرایط کار ترانس و نوع روغن و نحوه نگهداری از سیستم بستگی داشته و به مقدار آلودگی روغن با ناخالصی های خارج از سیستم محدود می شود.
2. تغییرات شیمیایی روغن، که عمدتا ناشی از اکسیداسیون ان می باشند. میزان اکسیداسون روغنها بستگی به میزان درجه حرارت، گذشت زمان، حضور کاتالیست، حضور هوا و نوع روغن و شرایط سرویس بستگی دارد. در اثر اکسیداسیون روغن، ویسکوزیته آن خود به خود افزایش یافته، اسیدیته آن بالا می رود و رنگ روغن کدر و تیره می شود، موادرسوب تشکیل می شوند.

 دوام روغن در ترانسفورماتورها 

دوام روغن در ترانسفورماتورها به شرایط روغن و شرایط کار ترانس بستگی دارد و معمولا از آن طول عمری بیش از 15 سال انتظار نمی رود. در طول زمان بهره برداری روغن بتدریج کیفیت اولیه خود را از دست می دهد، اسیدیته آن افزایش یافته استقامت دی الکتریک آن کاهش می یابد. آب به صورت آزاد و گاهی به صورت امولسیون با روغن وهمچنین ترکیباتی به شکل لجن در ان دیده می شوند لذا رنگ و بوی آن تغییر می کند. ئیدروکربنهای سبک و نیز گازها شامل Co و Co2 و H2 و ئیدروکربن های سبکتر به صورت محلول در روغن مشاهده می شوند.
تمام این تغییرات در روغن در شرایط کار عادی ترانس و در یک زمان به وجود نمی آیند بلکه منشاء اینگونه تغییرات متفاوت بوده اثرات ناخالصی بر مشخصات روغنو اثر متقابل بر روی هم دارند. جدول 4 ناخالصی هایی که در طول سرویس روغن ترانسفورماتور دیده می شوند و منشاء و اثرات آنها را روی کیفیت روغن به طور خلاصه نشان می دهند.

• نوع ناخالصی
• منشاء ناخالصی  
• اثرات ناخالصی بر مشخصات روغن
• آب
• جذب رطوبت از هوا-فساد روغن
• کاهش استقامت دی الکتریک – تسریع در فساد مواد عایق
• ذرات ناخالصی (لجن و پلیمرهای سنگین و فلزات)   
• اکسیداسیون موادعایق –فساد تجهیزات سیستم
• کاهش استقامت دی الکتریک- کاهش میزان انتقال حرارت –تسریع فساد عایق و اکسیداسیون روغن
• ترکیبات قطبی (ناخالصی های محلول در روغن)
• اثرات موادساختمانی تجهیزات روی روغن   
• کاهش اسیدیته روغن – فساد مواد عایقی

تاثیر گازهای محلول روغن  

• شرایط غیر عادی در کار ترانس و تنش های الکتریکی و حرارتی
• افزایش ضریب تلفات عایقی –کاهش مقاومت الکتریکی –افزایش نقطه اشتعال
• منشاء ناخالصی های روغن واثرات آن ها
• کنترل کیفیت روغن در زمان بهره برداری

مصرف کنندگان روغن ترانس در کشورهای مختلف برای کنترل کیفیت و نگهداری روغن ترانس دستورالعمل های مخصوص به خود دارند و در این خصوص یک دستورالعمل عمومی از طرف (IEC- 422 ) نیز توصیه شده است .به منظور کنترل کیفیت روغن ترانس در شرایط بهره برداری و تجزیه و تحلیل علل فساد آن اندازه گیری سالانه این مشخصات روغن بسیار مفید است :

1. استقامت دی الکتریک
2.  اسیدیته روغن   
3. ضریب تلفات عایقی
4. کشش سطحی
5. مقدار گاز های حل شده در روغن   

 مقایسه 

در مقایسه با روغن نو علاوه بر این مقادیر، رنگ و بوی روغن اطلاعات مفیدی در این زمینه می تواند بدست دهد. استقامت دی الکتریک روغن در زمان بهره برداری اهمیت فراوانی دارد و مقدار آن باید به طور منظم کنترل و ثبت  شود. و در صورتی که مقدار آن کمتر از حد مجاز گردد روغن باید تحت عمل تصفیه فیزیکی قرار گیرد. تغییرات اسیدیته روغن در زمان بهره برداری معمولا به عنوان معیاری جهت تعیین عمر مفید روغن تلقی می شود. و در بعضی موارد تغییرات آن به طور دقیق کنترل می شود، افزایش ناگهانی ان معرف شرایط کار غیر عادی ترانسفورماتور می باشد.
ضریب تلفات عایقی و کشش سطحی روغن نیز جهت کنترل کیفیت روغن و تفسیر علل فساد آن به کار می روند ولی مقدار اسیدیته روغن معیار اصلی است. زیرا اکسیداسیون روغن و حضور ترکیبات قطبی محلول در روغن موجب تشدید فسادروغن شده و بالاخره حالت تشکیل لجن در روغن به وجود می آید که در این صورت روغن باید تعویض یا احیا شود. از مقدار گازهای محلول در روغن برای کنترل کیفیت و آنالیز آنها در تجزیه و تحلیل و بروز شرایط غیر عادی در کار ترانس های بزرگ استفاده می شود.

برنامه آزمایش روغن

علاوه برموارد ذکر شده در فوق، از مهمترین آزمایشات الکتریکی، فیزیکی و شیمیایی دیگر که در مورد روغن متداول می باشد و دارای دستورالعمل های بین المللی توصیه شده ای نیز می باشند، موارد زیر را می توان نام برد:

1. عدد دی الکتریک
2. ضریب شکست نور
3. رنگ و وضعیت ظاهری
4. ویسکوزیته
5. نقطه اشتعال
6.  وزن مخصوص
7. نقطه ریزش
8. تعداد و ابعاد ذرات معلق در روغن
9. پیر کردن مصنوعی روغن

اندازه گیری و آزمایش کلیه مشخصاتی که در مورد روغن ترانس ذکر شد بسیار پر زحمت می باشد و نتیجه ای که از این اندازه گیری به دست می آید باید بر حسب مورد و نیاز انجام شود. لذا آزمایش هایی که در موارد خاص و برای ترانس های با توان های  بالا و در سطوح فشار قوی انجام می شود بسته به مسئله مورد نظر مشخص می شود.

ترتیب آزمایش های روغن در ترانس های قدرت

1. آزمایش روغن نو قبل از پر کردن به ترانسفورماتور
2. آزمایش روغن قبل از برقدار کردن ترانسفورماتور
3. آزمایش های دوره ای روغن در محل
4. آزمایش دوره ای روغن در آزمایشگاه
5. آزمایش روغن پس از وقوع  حوادث برای روشن شدن علت حادثه

شرکت های سازنده ترانس های قدرت برای موارد 1و2 و 3  معمولا دستورالعمل هایی می دهند و در مورد آزمایش های دوره ای روغن در آزمایشگاه معمولا شرکت های برق منطقه ای و توزیع برق با توجه به امکانات و برنامه زمان بندی خود روشهای متناسب را با در نظر گرفتن اهمیت ترانس انجام می دهند و آزمایش های بعد از حادثه از مفصل ترین آزمایشها می باشد.

آزمایش های دوره ای روغن

به استثناء زمان نصب و شروع بهره برداری از ترانس و سال اول که بر اساس اهمیت ترانس و امکانات ممکن است تعدا دفعات آزمایش از 1 الی 2  بار در سال باشد.

نمونه برداری روغن

در طول عمر ترانس های روغن نمونه برداری روغن باید حداقل سالی یک مرتبه صورت گیرد .البته شرایطی وجود دارد که بیش از یک مرتبه در سال نمونه برداری را تجویز می کند .مقدار روغن نمنه برای آزمایش های عادی 500 ml و برای آزمایش های اسیدی 100 ml می باشد. طریقه نمونه برداری در استاندارد (IEC- 567 ) شرح داده شده است. نظر به اینکه نمونه روغن نشان دهنده آلودگی و طوبت روغن می باشد، لازمه نتایج دقیق آزمایش ، یک نمونه برداری صحیح می باشد. بنابر این تاکید بر به کار  گیری ظروف تمیز و خشک و مطمئن بودن لوازم نمونه برداری لازم است. محافظت روغن از کثافت هوا در موقع نمونه برداری و به خصوص محکم نودن درب ظروف روغن تا زمان رساندن نمونه بر آزمایشگاه ضروری است.
ظروف نمونه بردای باید حتما از شیشه یااستنلی  استیل باشد. ظروف استنلی استیل درجه بندی شده و از قوطی فلزی قابل حمل می باشد. در صورت استفاده از ظروف شیشه ای باید رنگی بوده و آن را در یک زرورق غیر قابل نفوذ و غیر شفاف پوشاند. یادمان باشد که هرگز نباید از ظروف پلاستیکی استفاده کرد.

نکته:

در استاندارد IEC مقدار 1 لیتر برای آزمایش در محل و 3 لیتر برای آزمایش در آزمایشگاه ترانس های بزرگ می باشد. قبل از برداشتن مقدار نمونه شیر تخلیه روغن را باز کرده تا مقداری روغن دور ریخته شود تا تمام اجسامو مواد دیگر در داخل لوله تمیز شود و سپس شیر را ببندید قبل از اینکه ظرف را پر کنید آنرا نیز با روغن ترانس شستشو دهید و بعد نمونه برداری انجهم می گیرد و سپس درب ظرف محکم می گردد. اگر روغن موقعی که هنوز داغ است برداشت شود بهتر مشخص کننده وضع کیفی روغن خواهد بود. کارهایی که شرح داده شد می بایست سریع و بدون وقفه انجام گیرد تا حتی الامکان از مجاورت روغن با هوا جلوگیری شود. مقررات ایمنی لازم را می بایست هنگام نمونه برداری روغن به خاطر اشتعال زا بودن آن رعایت نمود.

بررسی روغن نمونه برداری شده

رنگ و شکل ظاهری:

بعضی اوقات ظاهر روغن نمونه اطلاعات جالبی را ارائه می دهد. عدم شفافیت غالبا به علت رطوبت می باشد به خصوص اگر تیرگی بعد از سرد شدن روغن ظاهر شود. اگر در موقع برداشتن نمونه روغن که هنوز داغ است روغن خیلی تیره باشد توصیه می شود که مقدار کمی از آن جهت آزمایش های جز به جز در لوله  آزمایش ریخته شود و اگر روغن شفاف شود باید تحت آزمایش های شیمیایی قرار گیرد.

رنگ خیلی تیره روغن ممکن است به علت اکسیده شدن ان تا سر حد تشکیل رسوب باشد گرجه امکان دارد این رنگ تیره به علت کثافت و ناخالصی های موجود در روغن مانند ترکیبات قیری نیز باشد. بوی اسیدی زیاد نیز در صورت وجود به علت نسبت بیش از حد اسیدها، به علت فسادو زنگ زدگی داخل تانک و در بالای سطح روغن باشد. مخصوصا  اگر روغن دارای رطوبت نیز باشد.

اندازه گیری خاصیت اسیدی روغن:

دو روش در صنعت برق معمول می باشد. روش اول از فنل فنالئن برای تعیین حالت خنثی روغن به کار می رود و در صنایع الکتریکی به طور وسیعی مورد استفاده بوده است، روش دوم استفاده از قلیای آبی می باشد.
در روش اول الکل اتیلیک یا الکل متیلیک صنعتی به نمونه روغن اضافه می شود و مخلوط جوشانده می گردد. قبل از تیتر کردن (اضافه کردن تدریجی قلیا به اسید تا ظهور رنگ توسط معرف) اسید توسط محلول قلیای استاندارد، چون الکل از روغن جدا می شود و در زیر آن قرار می گیرد و تا اندازه ای توسط آن رنگین می گردد، رنگ قرمز توسعه یافته توسط فنل فنالئین در حالت خنثی روغن روغن همیشه نمی تواند به آسانی تشخیص داده شود.
روش دوم احتیاجی به حرارت و مجزا شدن روغن از محلول را ندارد و تغییر رنگ قلیای آبی توسط اپراتورها به راحتی مشاهده می شود. این تغییر رنگ در صورت لزوم می تواند تیتر گردد تا مقدار اسیدیته فورا مشخص گردد تا از اثر دی اکسید هوا بر روی نتیجه آزمایش نیز جلوگیری شود. آزمایش اسیدی بودن روغن علاوه بر نصب ترانس های قدرت در اوایل کار ترانس سالی یک مرتبه و سپس 2 سال یک مرتبه صورت می گیرد. طبق استاندارد IEC مقدار 0.5 میلی گرم پتاس سوز آور (mg koh/g) به عنوان حداکثر خاصیت اسیدی در زمان بهره برداری ترانسفورماتورمعمولی شناخته شده است و در کمتر از این حد رسوبی تشگیل نمی گردد و کار ترانس ها معمولا بدون مسئلهو مشکلات رسوب و لجن معمولا برای برای مدت 20 سال رضایتبخش خواهد بود با افزایش بار و سطح ولتاژ درجه اسیدی روغن نیز افزایش می یابد و اگر درجه اسیدی روغن به این حد برسد روغن باید تعویض یا تصفیه شیمیایی گردد.

استقامت دی الکتریک یا ولتاژ شکست:

از آنجائیکه یک روغن عایقی خوب باید دارای استقامت دی الکتریک بالایی باشد، یکی از متداولترین آزمایش های بر روی روغن نمونه برداری شده و کنترل های دوره ای، تست استقامت دی الکتریک می باشد و این آزمایش در محل نصب ترانس نیز قابل انجام است. در بررسی خاصیت عایقی روغن و استقامت دی الکتریک، آن راتحت تاثیر ولتاژ متناوب قرار می دهند و این ولتاژ به تدریج زیاد می گردد. تا ولتاژ شکست که اولین جرقه بین دو الکترود می باشد ظاهر گردد.
استقامت دی الکتریک از مشخصات شیمیایی روغن تبعیت نمی کند بلکه مقدار ولتاز شکست (KV) تحت تاثیر شدید آب و مقدار رطوبت موجود در روغن می باشد. (استقامت دی الکتریک روغن هایی که در حد مورد قبول استاندارد نباشند را می توان به وسیله تصفیه فیزیکی یا همان فیلتراسیون تمیز و خشک کرد و ولتاژ شکست آنرا بهبود بخشید.)