روغن ترانس
سرویس، نگهداری و کنترل روغن ترانسفورماتور

مقدمه

ترانسفورماتور یکی از تجهیزات گران قیمت در پست های برق است. بعضی از قسمتهای ترانسفورماتور به مرور زمان یا بعلت شرایط نامطلوب کار و یا در اثر فشارهای ناشی از حوادث غیر مترقبه شبکه و یا حتی بی توجهی در امر سرویس دوره ای دستخوش تغییرات و یا صدماتی میگردد که در صورت عدم رسیدگی به موقع می تواند موجب ضایعات جبران ناپذیر گردد.
در این رابطه می توان به اهمیت کنترل کیفیت روغن در زمان بهره برداری و سرویس های دوره ای که شامل تست روغن ترانس نیز می شود، اشاره نمود. با صرف هزینه ای ناچیز و در فواصل زمانی منظم روغن ترانسفورماتور بررسی میشود و از این طریق می توان از سلامت کار ترانس اطمینان حاصل نمود. با تعویض یا تصفیه بموقع روغن و خارج نمودن ناخالصی و رطوبت از آن، احتمال بروز خرابی های بعدی بمراتب کمتر خواهد بود.

تسـت روغـن ترانسـفورماتور معمـولاً بایـد اولیـن بـار ۱۲مـاه پـس از تزریـق روغـن و پـس از آن به طـور مرتـب هـر شش سال یک بار انجام گیرد. نمونـه گیـرى روغـن بـراى ترانسـفورماتورهاى هرمتیـک بـه دلیـل تمـاس نداشـتن بـا هـواى اطـراف و رطوبـت محیط ضرورى نیست.

تغییر کیفیت روغن ترانسفورماتور

دوام روغن در ترانسفورماتورها به شرایط روغن و شرایط کار ترانس بستگی دارد و معمولا از آن طول عمری بیش از ۱۵ سال انتظار نمیرود. در طول زمان بهره برداری، به تدریج روغن کیفیت اولیه خود را از دست می دهد، اسیدیته آن افزایش یافته و استقامت دی الکتریک آن کاهش می یابد. آب به صورت آزاد و گاهی به صورت امولسیون با روغن و همچنین ترکیباتی به شکل لجن در آن دیده میشوند. لذا رنگ و بوی آن تغییر می کند. ئیدروکربنهای سبک و نیز گازها شامل CO ،CO2 و H2 و ئیدروکربنهای سبکتر بصورت محلول در روغن مشاهده می شوند.

همانطوریکه در جدول پایین آورده شده حد مجاز اسیدیته، ضریب تلفات عایقی و کشش سطحی روغن جهت کنترل کیفیت روغن ترانس و تفسیر علل فساد آن به کار می روند. ولی مقدار اسیدیته روغن معیار اصلی است. زیرا همانطوری که قبلا گفته شد، اکسیداسیون روغن و حضور ترکیبات قطبی محلول در روغن موجب تشدید فساد روغن شده و بالاخره حالت تشکیل لجن در روغن به وجود می آید که در این صورت روغن باید تعویض یا احیا گردد.

رابطه اسیدیته و کشش سطحی روغن ترانس با سلامت ترانسفورماتور

وضعیت ترانساسیدیتهکشش سطحیتاثیر بر روی ترانس
خوب۰٫۰۳- ۰٫۱۳۰ – ۴۵خنک کردن موثر و حفظ عایق
متوسط۰٫۰۵- ۰٫۱۲۷ – ۲۹افت کشش بین سطحی با پیدایش آلودگی های قطبی
حاشیه ای ۰٫۱۱- ۰٫۱۵۲۴ – ۲۷تولید لجن در روغن
بد۰٫۱۶- ۰٫۴۱۸ – ۲۴ته نشین شدن لجن روی سیم پیچ ها
خیلی بد۰٫۴۱- ۰٫۶۵۱۴ – ۱۸سفت شدن و محکم شدن لجن
خیلی خیلی بد۰٫۶۶- ۱٫۵۱۹ – ۱۴مسدود شدن بال های خنک کن توسط لجن
اسفبار۱٫۵ به بالا۶ – ۹پوشیده شدن اکتیو پارت با لجن جامد

سرویس های دوره ای و نمونه برداری از روغن ترانسفورماتور

سرویس های هفتگی

  1. بازرسی دمای روغن و سیم پیج در صورت موجود بودن ترمومتر و زوغن سیم پیچ
  2. بازرسی رطوبت گیر
  3. بازرسی سطح روغن

سرویس های ماهانه

  1. بازرسی اتصالات پیچ و مهره ای و نقاط جوش از جهت نشت روغن
  2. بازرسی نشتی روغن از مقره ها

سرویس های شش ماهه

  1. بازرسی رنگ نهایی و تمیز نمودن سطوح
  2. تمیز نمودن چینی مقره ها
  3. بازرسی رله بوخهلتس در صورت موجود بودن

سرویس های سالیانه

  1. بازرسی سیستم های حفاظتی زمین
  2. کنترل عملکرد کلید تنظیم ولتاژ در تمامی پله ها جهت تمیز نمودن کنتاکت ها در حالت بی برقی ترانسفورماتور
  3. بازرسی چفت و بست الکتریکی

سرویس های ۲ساله

  1. بازرسی برقگیرهای حفاظتی شاخکی

سرویس های ۵ ساله

  1. نمونه گیری و تست روغن

زمان بندی عملیات بازرسی بطور خلاصه

ردیفعملیات بازرسیهفتهماهسال
۱بازرسی دمای روغن (در صورت وجود ترمومتر روغن)۱
۲بازرسی رطوبت گیر۱
۳بازرسی سطوح روغن۱
۴بازرسی اتصالات پیچ و مهره ای و نقاط جوش از جهت نشت روغن۱
۵بازرسی رنگ نهایی و تمیز نمودن سطوح۶
۶بازرسی سیستم های زمین حفاظتی۱
۷نمونه گیری روغن۵
۸کنترل عملکرد کلید تنظیم ولتاژ تمامی پله ها جهت تمیز نمودن کنتاکتها۱
۹ بازرسی چفت و بست های الکتریکی۱
۱۰بازرسی نشتی روغن در مقره ها۱
۱۱تمیز نمودن چینی مقره۶
۱۲بازرسی برقگیر های حفاظتی شاخکی۲
۱۳بازرسی رله بوخهلتس در صورت موجود بودن۶

نمونه برداری روغن ترانسفورماتور

الف) ظروف نمونه برداری

ظروف نمونه برداری روغن می بایستی از انواع زیر باشد:

  • استوانه ای از استیل
  • ظرف شیشه ای قهوه ای رنگ

ب) میزان روغن ترانس برای نمونه برداری

جهت انجام تست در کارگاه (تست ولتاژ شکست و محتویات آب)، نمونه روغن به میزان یک لیتر، و برای انجام آزمایشات در آزمایشگاه بر روی نمونه روغن سه لیتر نمونه مورد نیاز می باشد.

ج) شرایط و نحوه نمونه برداری روغن ترانسفورماتور:

  1. برای نمونه برداری فقط از ظروف تمیز و خشک استفاده گردد.
  2. نمونه گیری تنها باید در صورتی انجام شود که اطمینان داشت دمای نمونه بزرگتر یا مساوی دمای روغن ترانسفورماتور باشد .
  3. قبل از نمونه گیری، شیر نمونه برداری را کاملا تمیز کنید به طوری که عاری از هر گونه آلودگی باشد.
  4. قبل از پر کردن ظروف نمونه برداری ، حداقل دو بار آنرا بوسیله روغن ترانسفورماتور شستشو دهید.
  5. به شیر نمونه گیری یک اتصال دهنده با واشر آببندی ، سر شیلنگ و شیلنگ مقاوم در مقابل روغن به طول mm 300-500 متصل نمایید (شکل ۱و ۳).
  6. شیلنگ را بگونه ای وارد بطری کنید که انتهای آن فاصله کمی تا کف بطری داشته باشد .
  7. شیر را باز کرده و شیشه را از پایین به بالا و به آرامی پر کنید تا روغن از شیشه سرریز شود.
  8. در صورتیکه از شیر تخلیه جهت نمونه برداری استفاده می شود دقت شود که شیر به آرامی باز شده و از نمونه برداری روغن با فشار زیاد جلو گیری گردد (شکل ۲).
نمونه گیری روغن

۹٫شیر را بسته و بلافاصله درب شیشه را ببندید.

۱۰٫روغن نمونه برداری شده نبایستی در معرض تابش نور قرار گیرد.


کنترل روغن ترانسفورماتور

پیش از شروع کار بازبینی، باید کلیه اتصال های ترانسفورماتور به خارج قطع و سپس نقاط اتصال با شبکه را اتصال کوتاه و نیز اتصال به زمین کرد سپس موارد زیر را کنترل نمود:

۱- سطح روغن

سطح روغن باید کنترل و در صورت نیاز اضافه گردد. بر روی دیواره های منبع انبساط یک روغن نمای شیشه ای قرار دارد که ارتفاع روغن را نشان می دهد. این نشان دهنده شیشه ای معمولاً تا ۳ درجه حرارت مختلف علامت گذاری شده که در آن درجه حرارت ها، سطح روغن نبایستی پایین تر از علامت مزبور باشد. شیشه روغن نما را باید تمیز نمود. چنانچه سطح روغن به زیر علامت Min رسیده باشد احتمال می رود که ترانسفورماتور رطوبت گرفته باشد. که در این صورت لازم است وضعیت آن قبل از اضافه کردن روغن ارزیابی گردد. در خصوص ترانسفورماتورهای هرمتیک توجه شود که گوی داخل روغن نمای چشمی در بالا قرار داشته باشد.

۲- آزمایش وضعیت روغن

اگر مخزن و منبع انبساط همواره مطابق دستورالعمل با روغن پر باشند، کافی است هرپنج سال یکبار روغن موجود در ترانسفورماتور از نظر مقدار رطوبت جذب شده آزمایش و استقامت الکتریکی روغن اندازه گیری شود. در صورتی که استقامت الکتریکی روغن کمتر از ۳۰KVA/2.5mm باشد، باید ترانسفورماتور طبق دستورالعمل مربوطه رطوبت زدایی و روغن آن تصفیه و یا تعویض گردد.

۳- آببندی

جهت حصول اطمینان از آببند بودن ترانسفورماتور بایستی تمامی اتصالات پیچ و مهره ای مخزن و منبع انبساط در وضعیت گرم کنترل و در صورت لزوم آچارکشی شود. در خصوص ترانسفورماتورهای هرمتیک با توجه به اهمیت ویژه ایزوله بودن داخل مخزن از محیط بیرونی به این مبحث توجه بسیار شود.

۴- منبع انبساط یا کنسرواتور

با توجه به تغییرات بار و درجه حرارت محیط ترانسفورماتور به تبع آن، درجه حرارت روغن ترانسفورماتور تغییر می نماید و این تغییر درجه حرارت ایجاد تغییراتی در حجم روغن داخل ترانسفورماتور می نماید. لذا برای اینکه مطمن باشیم داخل تانک همواره پر از روغن است، برای ترانسفورماتورهای بالاتر از ۶ کیلو ولت و ۲۵ کیلو ولت آمپر یک منبع انبساط در بالای تانک قرار می دهند که به آن منبع ذخیره یا منبع کنسرواتور نیز می گویند. منبع انبساط معمولاً یک ظرف فلزی استوانه ای شکل می باشد که به تانک ترانسفورماتور مرتبط است.

درجه حرارت روغن هنگامی که افزایش می یابد و حجم روغن زیاد می شود، روغن اضافی از طریق لوله مرتبط به طرف منبع انبساط می رود. هنگامی که درجه حرارت کاهش می یابد، مجدداً روغن به تانک برمیگردد. برای کنترل سطح روغن از روغن نما استفاده میشود. منبع انبساط را بر روی نگهدارنده هایی به اندازه طول بوشینگ های فشار قوی بالا نگه می دارند تا در هر شرایطی بالاترین نقطه این بوشینگها خالی از روغن نگردد.

۵- دستگاه رطوبت گیر یا تنفس کننده

سیلیکاژل آبی

ترانسفورماتور در حین کار گرم شده و اگر با هوا ارتباط داشته باشد، رطوبت آن را نیز جذب می کند. همچنین اکسیژن هوا باعث اکسید شدن روغن، گرم، کدر و سیاه شدن آن می شود. با افزایش این امر لجن سیاهی در کف ترانسفورماتور و روی سیم پیچها می نشیند و باعث گرمتر شدن ترانسفورماتور می گردد. همچنین رطوبت جذب شده ایجاد اسیدهای اضافی در داخل روغن کرده و باعث از بین رفتن عایق ترانسفورماتور می شود. قسمت عمده رطوبت از طریق هوای خارج، وارد ترانسفورماتور می گردد.

رطوبت گیر وظیفه دارد هوایی را که مخزن انبساط روغن از بیرون می کشد، از گرد و غبار و رطوبت پاک کند. مقدار سلیکاژل داخل دستگاه رطوبت گیر ترانسفورماتور برای استفاده به مدت شش ماه تا یک سال می باشد. این زمان بستگی به اندازه ترانس، میزان بار و شرایط محیط می باشد. در ضمن حجم دستگاه رطوبت گیر هم از روی همین عوامل تعیین می شود. نخستین بار که ترانس مورد بهره برداری قرار گرفت، باید به طور مرتب رطوبت گیر ترانس را مورد بررسی قرار داد و تغییر رنگ و کیفیت آن را در کارت شناسنامه ای هر ترانس ثبت نمود تا در شرایط جوی خاص ترانس مورد نظر، عمر  دانه های رطوبت گیر حدوداً در چه دوره زمانی میباشد، تعیین شود. در تمامی دستورالعملهای بهره برداری از ترانس آمده است که: زمانی که ۲/۱ الی ۳/۲ دانه های رطوبت گیر تغییر رنگ داده باشند و به رنگ صورتی کمرنگ درآمده باشد، حتماً باید دانه های سیلیکاژل را تعویض نمود. دانه ها تغییر رنگ داده سیلیکاژل را میتوان با حرارت خشک کرده و دوباره احیا نمود و برای استفاده در دفعات بعدی در ظرفی عاری از هرگونه رطوبت و منفذ ذخیره و نگهداری کرد.


نگهداری روغن ترانسفورماتور

واضح است که پیشرفت و بهبود در امر نگهداری و سرویس به موقع روغن ترانسفورماتور به کاهش مسایل عملی مربوط به آن کمک می کند. نکته ای که توسط استفاده کنندگان ترانس مطرح گردیده است اطلاع از درجه فساد روغن و عوامل آن می باشد که در دو حالت روغن های نو (استفاده نشده) و روغن های در سرویس (در حال بهره برداری) مطرح می باشد.

الف) روغن های نو

طبق نظریه اکثر قریب به اتفاق استفاده کنندگان بهتر است روغن ترانس بعد از خروج از پالایشگاه بلافاصله در داخل تانک ترانس تزریق نموده و استفاده شود. زیرا نگهداری و انبارداری روغنها خود دارای دستورالعمل ها و شرایط ویژه ای است. در پالایشگاه مقدار رطوبت داخل روغن ppm 3۰ بوده و حتی در فرآیند پالایش روغن که دارای عملیات ویژه گاز زدایی نیز باشد، این مقدار به ppm 1۰ تنزل می یابد. با این حال در مراحل حمل و نقل و عملیات جابجایی و تزریق 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 روغنزنی» به ترانسفورماتورهای فشار قوی خود دارای مراحلی است که در دستورالعمل های نصب و راه اندازی آنها بیان شده است. در این نوع ترانس های بزرگ منبع انبساط و قسمتی از روغن ترانس به صورت جداگانه 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 پیشبینی های لازم در کارگاه نصب به عمل آید تا از نفوذ هرگونه رطوبت و هوای غبارآلود به سطح روغن یا حباب هوا به داخل تانک ترانس و منبع انبساط جلوگیری به عمل آید. مشخصات ارائه شده توسط استاندارد IEC 296 برای روغن های نو و استفاده نشده می باشد و شامل روغن های دارای مواد افزودنی ضداکسیداسیون و بدون آن می باشد.

ب) روغنهای در سرویس

مصرف کنندگان روغن ترانس در کشورهای مختلف برای کنترل کیفیت و نگهداری روغن ترانس دستورالعملهای 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 (IEC-156)
  2. اسیدیته روغن(IEC)
  3. ضریب تلفات عایقی (IEC-250)
  4. (IEC-296 A) کشش سطحی
  5. مقدار گازهای حل شده در روغن (IEC-599)

در مقایسه با روغن نو ترانس، علاوه بر این مقادیر، رنگ و بوی روغن اطلاعات مفیدی در این زمینه  میتواند 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 معمولاً بعنوان معیاری جهت تعیین عمر مفید روغن تلقی می شود و در بعضی موارد تغییرات آن بطور دقیق کنترل میشود که افزایش ناگهانی آن معرف شرایط کار غیرعادی ترانسفورماتور میباشد. ضریب تلفات عایقی و کشش سطحی روغن نیز جهت کنترل کیفیت روغن و تفسیر علل فساد آن به کار می رود، ولی مقدار اسیدیته روغن معیار اصلی است. زیرا اکسیداسیون روغن و حضور ترکیبات قطبی محلول در روغن موجب تشدید فساد روغن 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 غیرعادی در کار ترانس های بزرگ استفاده می شود.

منابع مورد استفاده: کاتالوگهای ایران ترانسفو، نشریه فن اوری سیمان

راهنمای نصب و بهره برداری از ترانسفورماتور توزیع ایران ترانسفو

نقش روغن و نحوه سرویس در ترانسفورماتورهای قدرت