روغن ترانسفورماتور: انواع، عملکردها، مقایسه و آزمایش

روغن ترانسفورماتورجزء ضروری بسیاری از ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن است. این به کنترل دمای عملیاتی کمک می کند، عایق الکتریکی را فراهم می کند و از اجزای داخلی در برابر آسیب محافظت می کند. برای تاسیسات شهری، تاسیسات صنعتی، پروژه های انرژی تجدیدپذیر و پیمانکاران برق، انتخاب روغن ترانسفورماتور مناسب و حفظ کیفیت آن برای توزیع مطمئن برق مهم است.

با این حال، همه سیالات ترانسفورماتور عملکرد یکسانی ندارند. روغن معدنی به دلیل عملکرد ثابت و مزایای هزینه آن همچنان به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد، در حالی که مایعات استر طبیعی و سیالات سیلیکونی می توانند جایگزین های مناسبی برای کاربردهایی با الزامات ایمنی آتش، محیطی یا عملیاتی خاص باشند.

در این راهنما، کارکردهای اصلی روغن ترانسفورماتور را توضیح می دهیم، سیالات عایق رایج را با هم مقایسه می کنیم، ملاحظات راه اندازی سرد را مورد بحث قرار می دهیم و روش های عملی برای آزمایش روغن ترانسفورماتور را معرفی می کنیم.

هدف از روغن ترانسفورماتور

روغن ترانسفورماتور در داخل یک ترانسفورماتور غوطه ور در روغن کاربردهای مختلفی دارد. عملکرد آن مستقیماً بر قابلیت اطمینان عایق، کنترل دما و عمر مفید تجهیزات تأثیر می گذارد.

خنک کننده

در حین کار، ترانسفورماتورسیم پیچوهسته مغناطیسیتولید گرما در اثر تلفات الکتریکی اگر این گرما نتواند به طور موثر حذف شود، دمای سیستم عایق ممکن است فراتر از حد طراحی آن افزایش یابد و پیری عایق را تسریع کند.

روغن ترانسفورماتور گرما را از اجزای داخلی جذب می کند و آن را به دیواره مخزن منتقل می کند.رادیاتورها، یا سایر تجهیزات خنک کننده. بسته به طراحی ترانسفورماتور، گردش طبیعی روغن، گردش اجباری روغن، یا فن ها و پمپ های اضافی ممکن است برای بهبود اتلاف گرما استفاده شود.

عملکرد خنک کننده خوب به ویژه برای ترانسفورماتورهای قدرت، ترانسفورماتورهای توزیع، ترانسفورماتورهای انرژی تجدیدپذیر و سایر تجهیزاتی که تحت بارهای متغیر یا سنگین کار می کنند، مهم است.

نوع روغن مناسب، ویسکوزیته، طراحی ترانسفورماتور و آرایش خنک کننده، همگی بر عملکرد انتقال حرارت تاثیر دارند.

عایق برق

عایق الکتریکی یکی دیگر از وظایف اصلی روغن ترانسفورماتور است. روغن فضاهای بین اجزای پر انرژی از جمله سیم پیچ ها، هادی ها و سایر قسمت های داخلی را پر می کند و به جلوگیری از خرابی الکتریکی کمک می کند.

هنگامی که روغن ترانسفورماتور به درستی پردازش و نگهداری شود، می تواند تنش های الکتریکی موجود در داخل ترانسفورماتور را تحمل کند. با این حال، رطوبت، آلودگی، گازهای محلول، و فرآورده های فرعی پیری می توانند قدرت دی الکتریک آن را کاهش دهند.

آلودگی آب مستحق توجه ویژه است زیرا رطوبت می تواند روغن و مواد عایق جامد را تحت تأثیر قرار دهد. با گذشت زمان، این ممکن است خطر تخلیه جزئی، خرابی عایق یا خرابی زودرس تجهیزات را افزایش دهد.

به همین دلیل، سازندگان ترانسفورماتور خواص سیال عایق مناسب و الزامات پردازش را برای هر طرح مشخص می کنند.

روغن کاری

روغن ترانسفورماتور همچنین یک اثر روان کننده برای اجزای متحرک خاصی در داخل ایجاد می کندتجهیزات الکتریکی پر از روغناز جمله قسمت‌هایی از مکانیسم‌های تعویض شیر که در طراحی از روغن‌کاری روغن استفاده می‌شود.

این عملکرد در درجه دوم خنک کننده و عایق الکتریکی است. روغن ترانسفورماتور نباید به عنوان یک روان کننده مکانیکی جهانی در نظر گرفته شود، زیرا مناسب بودن آن به تجهیزات و مشخصات سازنده بستگی دارد.

علاوه بر این، روغن با محدود کردن قرار گرفتن مستقیم در معرض هوا و رطوبت هنگامی که ترانسفورماتور به درستی آب بندی شده یا مجهز به محافظ است، به محافظت از برخی سطوح داخلی فلزی در برابر اکسیداسیون کمک می کند.

انواع سیال ترانسفورماتور

سه دسته رایج از سیال عایق ترانسفورماتور عبارتند از روغن معدنی، سیال استر طبیعی و سیال سیلیکون. هر کدام دارای ویژگی های الکتریکی، حرارتی، محیطی و ایمنی آتش سوزی متفاوتی هستند.

روغن معدنی

روغن معدنی سنتی و پرمصرف ترین سیال عایق ترانسفورماتور است. از نفت تصفیه شده و برای ارائه استحکام دی الکتریک مناسب، انتقال حرارت و عملکرد طولانی مدت فرموله شده است.

زنجیره تامین تثبیت شده، هزینه رقابتی و سابقه عملیاتی گسترده آن را به یک انتخاب رایج تبدیل کرده استترانسفورماتورهای توزیع, ترانسفورماتورهای قدرت، و بسیاری از پست های برق.

روغن معدنی همچنین دارای ویژگی های انتقال حرارت مطلوب است. با این حال، روغن معدنی معمولی قابل احتراق است، بنابراین نصب ترانسفورماتور و حفاظت در برابر آتش باید مطابق با استانداردهای قابل اجرا و الزامات سایت طراحی شود.

کیفیت روغن می تواند از طریق اکسیداسیون، نفوذ رطوبت، تنش حرارتی و خطاهای الکتریکی بدتر شود. آزمایش منظم و نگهداری مناسب به شناسایی این تغییرات قبل از تبدیل شدن به مشکلات جدی کمک می کند.

استرهای طبیعی (FR3® Fluid)

سیالات ترانسفورماتور استر طبیعی عموماً ازروغن های گیاهیو به عنوان جایگزینی برای روغن معدنی معمولی در کاربردهای مناسب استفاده می شود.

مایع FR3® یک نام تجاری شناخته شده برای مایع عایق استر طبیعی است. نباید به عنوان یک نام عمومی برای هر محصول استر طبیعی در نظر گرفته شود، زیرا فرمولاسیون و مشخصات عملکرد می تواند در بین تولید کنندگان متفاوت باشد.

یکی از مزایای مهم سیالات استر طبیعی، نقطه آتش بالاتر آنها در مقایسه با روغن معدنی معمولی است. آنها همچنین معمولاً به آسانی تحت شرایط آزمایشی قابل تجزیه زیستی هستند و می توانند ویژگی های محیطی مطلوبی را در تاسیسات طراحی شده مناسب ارائه دهند.

سیالات استر طبیعی می توانند آب بیشتری نسبت به روغن معدنی جذب کنند و در عین حال عملکرد عایق مفید را در شرایط مناسب حفظ کنند. این بدان معنا نیست که رطوبت را می توان نادیده گرفت. سیال و عایق جامد ترانسفورماتور هنوز نیاز به نظارت مناسب دارند.

سیالات استر طبیعی در کاربردهایی استفاده می شود که ایمنی آتش، ملاحظات زیست محیطی و الزامات چرخه عمر تجهیزات در اولویت هستند. قبل از انتخاب یکی، مهندسان باید سازگاری با مواد عایق ترانسفورماتور، مهر و موم، ترتیبات انبساط و محدوده دمای عملیاتی را تأیید کنند.

مایع سیلیکون

سیال ترانسفورماتور سیلیکونی یک مایع عایق مصنوعی است که در کاربردهایی استفاده می شود که ایمنی در برابر آتش و پایداری حرارتی مهم است.

به طور کلی دارای نقطه آتش بالا و اکسیداسیون و پایداری حرارتی خوبی است. این ویژگی‌ها می‌توانند سیال سیلیکونی را برای تاسیسات داخلی، ساختمان‌های تجاری و مکان‌های دیگر با شرایط خاص خطر آتش‌سوزی جذاب کنند.

با این حال، مایع سیلیکونی معمولاً هزینه خرید بالاتری نسبت به روغن معدنی دارد. ویسکوزیته و ویژگی های انتقال حرارت آن نیز با ویژگی های روغن معدنی متفاوت است، بنابراین ترانسفورماتور باید برای سیال انتخاب شده طراحی و رتبه بندی شود.

مایع سیلیکونی به طور خودکار بهترین گزینه برای هر ترانسفورماتور نیست. انتخاب نهایی باید عملکرد الکتریکی، الزامات خنک کننده، شرایط محیطی، شیوه های نگهداری و هزینه کل مالکیت را در نظر بگیرد.

مقایسه روغن ترانسفورماتور

انتخاب روغن ترانسفورماتور بیش از مقایسه قیمت خرید را شامل می شود. مهندسان باید خواص دی الکتریک، عملکرد آتش سوزی، رفتار در دمای پایین، الزامات زیست محیطی و سازگاری با ترانسفورماتور را در نظر بگیرند.

مقایسه مایعات

مقادیر و توضیحات بالا مقایسه های کلی هستند، نه مشخصات تضمین شده برای هر محصول. عملکرد واقعی به فرمول سیال، ساخت ترانسفورماتور، دمای محیط، نگهداری و استانداردهای قابل اجرا بستگی دارد.

برای تیم های تدارکات، عملی ترین رویکرد مقایسه سیستم کامل ترانسفورماتور-سیال به جای انتخاب مایع بر اساس یک ویژگی به تنهایی است.

ملاحظات راه اندازی سرد با روغن معدنی و FR3® Fluid

هنگام انتخاب روغن ترانسفورماتور، عملیات در هوای سرد سزاوار توجه ویژه است.

با کاهش دما، سیالات عایق به طور کلی چسبناک تر می شوند. ویسکوزیته بالاتر می تواند گردش سیال را کند کند و انتقال حرارت را در هنگام راه اندازی کاهش دهد، به ویژه در طرح هایی که به همرفت طبیعی بستگی دارد.

روغن معدنی در گریدهای مختلف موجود است و عملکرد آن در دمای پایین به ویسکوزیته، نقطه ریزش و سایر خواص مشخص شده بستگی دارد. برای تاسیساتی که در معرض دمای بسیار پایین محیط قرار دارند، مهندسان باید تایید کنند که درجه انتخاب شده با الزامات راه اندازی و عملیاتی پروژه مطابقت دارد.

سیالات استر طبیعی، از جمله سیال FR3®، می توانند ویسکوزیته بالاتری نسبت به روغن معدنی معمولی در دماهای پایین داشته باشند. این ممکن است بر گردش طبیعی روغن و اتلاف گرما در هنگام راه اندازی سرد تأثیر بگذارد. تاثیر به دمای واقعی سیال، طراحی ترانسفورماتور، شرایط بارگذاری و سیستم خنک کننده بستگی دارد.

قبل از استفاده از مایع استر طبیعی در آب و هوای سرد، اطلاعات فنی سازنده را از نظر ویسکوزیته در دمای پایین، نقطه ریزش و محدودیت‌های عملکرد توصیه شده بررسی کنید. همچنین تأیید کنید که آیا ترانسفورماتور برای سیال انتخاب شده طراحی و آزمایش شده است.

هیچ یک از مایعات نباید صرفاً بر اساس یک مقایسه کلی انتخاب شوند. محدوده دمای واقعی، رتبه بندی ترانسفورماتور، روش خنک کننده و مشخصات بار باید تصمیم را هدایت کند.

بی فنیل های پلی کلره (PCB)

بی‌فنیل‌های پلی‌کلرینه که معمولاً به عنوان PCB شناخته می‌شوند، مواد شیمیایی مصنوعی هستند که در طول تاریخ در برخی از سیالات عایق الکتریکی به دلیل خواص الکتریکی و آتش سوزی مطلوبشان استفاده می‌شدند.

PCB ها در حال حاضر به عنوان آلاینده های زیست محیطی پایدار شناخته می شوند که می توانند خطرات بهداشتی و زیست محیطی قابل توجهی داشته باشند. تولید و استفاده از آنها در بسیاری از کشورها به شدت محدود یا ممنوع شده است، و تجهیزات حاوی روغن آلوده به PCB ممکن است تحت شرایط خاص دست زدن، برچسب زدن، ذخیره سازی، حمل و نقل و دفع باشد.

هر ترانسفورماتور قدیمی پر از روغن حاوی PCB نیست. با این حال، تجهیزات با منشا یا سن نامشخص نباید بدون سوابق یا آزمایش مناسب بدون PCB فرض شوند.

اگر ترانسفورماتور مشکوک به داشتن PCB است، روغن را به عنوان روغن ترانسفورماتور معمولی تخلیه، مخلوط یا دور ندهید. پرسنل واجد شرایط باید نمونه برداری و تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی را با استفاده از روش های قابل اجرا ترتیب دهند. اگر آلودگی تایید شد، از مقررات محلی پیروی کنید و متخصصان مجاز مدیریت زباله را درگیر کنید.

برای صاحبان ترانسفورماتور که تجهیزات مستعمل را خریداری می کنند یا پست های قدیمی را مدیریت می کنند، بررسی تاریخچه روغن و وضعیت PCB بخش مهمی از مدیریت دارایی مسئول است.

نحوه تست روغن ترانسفورماتور

آزمایش روغن ترانسفورماتور به ارزیابی وضعیت سیال عایق کمک می کند و می تواند مشکلات بالقوه درون ترانسفورماتور را آشکار کند. آزمایش منظم به ویژه برای ترانسفورماتورهای قدرت حیاتی، ترانسفورماتورهای توزیع با بارهای سنگین و تجهیزاتی که در محیط های سخت کار می کنند بسیار مهم است.

برنامه آزمایش مناسب به ولتاژ ترانسفورماتور، ظرفیت، سن، شرایط عملیاتی، نتایج آزمایش قبلی و توصیه‌های سازنده یا مالک دارایی بستگی دارد.

1. تست ولتاژ شکست دی الکتریک

آزمایش ولتاژ شکست دی الکتریک، ولتاژی را که در آن نمونه روغن به صورت الکتریکی در شرایط آزمایشگاهی مشخص شکسته می شود، اندازه گیری می کند.

نتیجه کم ممکن است نشان دهنده رطوبت، ذرات، آلودگی یا زوال سیال عایق باشد. با این حال، آزمایش تمام مشکلات عایق احتمالی را شناسایی نمی کند و نتایج باید با استفاده از استاندارد تست قابل تفسیر تفسیر شود.

2. تست محتوای رطوبت

مقدار آب معمولاً بر حسب قسمت در میلیون (ppm) اندازه گیری می شود. رطوبت بیش از حد می تواند بر عملکرد عایق روغن و وضعیت عایق کاغذی ترانسفورماتور تأثیر بگذارد.

سطح رطوبت باید در کنار دمای روغن، نوع سیال و وضعیت عایق جامد ارزیابی شود. به عنوان مثال، سیالات استر طبیعی می توانند آب محلول بیشتری را نسبت به روغن معدنی در خود جای دهند، بنابراین ارزش رطوبت یکسان لزوماً برای هر دو سیال معنی یکسانی ندارد.

3. تجزیه و تحلیل گاز محلول (DGA)

تجزیه و تحلیل گازهای محلول، گازهای موجود در روغن ترانسفورماتور را که ممکن است در اثر گرمای بیش از حد، تخلیه جزئی یا خطاهای الکتریکی تولید شوند، اندازه گیری می کند.

گازهای ارزیابی شده معمولا شامل هیدروژن، متان، اتان، اتیلن، استیلن، مونوکسید کربن و دی اکسید کربن هستند. غلظت و الگوهای تغییر آنها می تواند به مهندسان در شناسایی گسل های در حال توسعه کمک کند.

DGA به ویژه برای نظارت بر ترانسفورماتورهای قدرت حیاتی ارزشمند است. نتایج باید توسط پرسنل واجد شرایط با استفاده از استانداردهای تشخیصی مناسب، روندهای تاریخی و اطلاعات عملیاتی به جای تکیه بر یک قرائت گاز، تفسیر شود.

4. تست شماره اسید

عدد اسیدی میزان مواد اسیدی روغن را نشان می دهد. با افزایش سن روغن عایق، اکسیداسیون می تواند ترکیبات اسیدی تولید کند که ممکن است به تشکیل لجن کمک کند و بر مواد داخلی تأثیر بگذارد.

نظارت بر تعداد اسید در طول زمان به تعیین اینکه آیا مایع در حال پیری است و اینکه آیا بررسی بیشتر، احیا یا جایگزینی ممکن است مناسب باشد، کمک می کند.

5. تست کشش سطحی

کشش سطحی برهمکنش بین روغن ترانسفورماتور و آب را اندازه گیری می کند. برای روغن معدنی، یک نتیجه کاهش می تواند نشان دهنده وجود آلاینده های قطبی و محصولات جانبی اکسیداسیون باشد.

این آزمایش اغلب در کنار تعداد اسید، رنگ و سایر اندازه‌گیری‌های وضعیت روغن برای ارائه تصویر کامل‌تری از پیری مایع استفاده می‌شود.

6. تست های کیفیت و خواص فیزیکی روغن

بسته به کاربرد، آزمایش‌های اضافی ممکن است شامل ویسکوزیته، نقطه اشتعال، نقطه ریزش، چگالی، رنگ، ظاهر بصری و تجزیه و تحلیل ذرات یا آلودگی باشد.

این ویژگی ها به بررسی مناسب بودن سیال برای شرایط عملیاتی مورد انتظار کمک می کند. برای سیالات استری و سیلیکونی، روش های آزمایش و معیارهای پذیرش باید متناسب با نوع مایع خاص باشد.

فرکانس تست روغن ترانسفورماتور

هیچ فاصله آزمایشی مناسب برای هر ترانسفورماتور وجود ندارد. دارایی‌های حیاتی ممکن است به نظارت مکرر بیشتری نسبت به واحدهای کوچکتر در خدمات کمتر نیاز داشته باشند.

یک برنامه تعمیر و نگهداری عملی ممکن است شامل آزمایش پایه هنگام راه اندازی تجهیزات، نمونه برداری دوره ای در حین کار، و آزمایش های اضافی به دنبال رویدادهای دمایی غیرعادی، خطاهای الکتریکی، نشت روغن یا نتایج غیرعادی DGA باشد.

نمونه های روغن باید در ظروف تمیز و مناسب با روش هایی که از رطوبت و آلودگی خارجی جلوگیری می کند جمع آوری شود. شیوه‌های نمونه‌گیری ضعیف می‌تواند نتایج گمراه‌کننده‌ای ایجاد کند، حتی زمانی که خود آزمایش آزمایشگاهی دقیق باشد.

مهمتر از همه، آزمایش روغن باید از برنامه تعمیر و نگهداری ترانسفورماتور گسترده تری پشتیبانی کند که شامل بازرسی، پایش دما، آزمایش الکتریکی و بررسی تاریخچه عملیاتی می شود.

انتخاب ترانسفورماتور و سیال عایق مناسب

روغن ترانسفورماتور مناسب به کاربرد ترانسفورماتور، ولتاژ و ظرفیت، آرایش خنک کننده، محیط نصب، الزامات ایمنی در برابر آتش و استراتژی تعمیر و نگهداری بستگی دارد. روغن معدنی یک انتخاب عملی برای بسیاری از کاربردها باقی می ماند، در حالی که سیالات استر طبیعی و سیلیکون ممکن است مزایایی را در مواردی که الزامات خاص محیطی یا عملکرد آتش اعمال می شود، ارائه دهند.

برای خریداران ترانسفورماتور، به جای اینکه پس از نهایی شدن طراحی ترانسفورماتور، آن را به عنوان یک جزئیات جزئی در نظر بگیریم، ارزش آن را دارد که درباره انتخاب سیال در اوایل فرآیند مهندسی بحث شود. خواص سیال می تواند محاسبات خنک کننده، سازگاری سیستم عایق، الزامات نصب و هزینه های عملیاتی طولانی مدت را تحت تاثیر قرار دهد.

Jiangsu Yawei Transformer Co., Ltd.که در سال 1993 تاسیس شد، راه حل های ترانسفورماتور را برای کاربردهای کاربردی، صنعتی و انرژی های تجدید پذیر تولید می کند. Yawei با بیش از 30 سال تجربه در تولید، از مشتریانی که به دنبال تجهیزات ترانسفورماتور مطابق با نیازهای پروژه خود هستند، پشتیبانی می کند.

چه شما یک ترانسفورماتور توزیع، ترانسفورماتور قدرت یا ترانسفورماتور غوطه‌ور در روغن سفارشی تهیه کنید، انتخاب سیال عایق مناسب بخشی از دستیابی به عملکرد قابل اعتماد و عمر طولانی است.

با Yawei Transformer تماس بگیرید تا در مورد مشخصات ترانسفورماتور، الزامات برنامه و پیشنهاد پروژه صحبت کنید.

اکنون تماس بگیرید