برق قدرت

تانک اصلی روغن :
تانك ترانس یك ظرف مكعب یا بیضوی شكل است كه هسته و سیم پیچ های ترانس در آن قرار می گیرند و نقش یك پوشش حفاظتی را برای آنها ایفا می كند داخل این ظرف از روغن پر می شود بطوریكه هسته و سیم پیچ كاملاً در روغن فرو می روند . سطح خارجی تانك تلفات گرمایی داخل ترانس را به بیرون منتقل می كند از هر مترمربع سطح تانك حدوداً 400 الی 450 وات توان گرمایی به خارج منتقل می شود ، بطوریكه در ترانسهای كوچك ، همین سطح برای خنك كاری كافی است و به تمهیدات دیگری نظیر رادیاتور وفن نیاز نمی باشد.در ترانسهای تا 50 KVA بدنه تانك از ورق ساده فولادی به ضخامت حدوداً3 MMساخته می شود ، سطح آن صاف بوده و نیازی به میله های تقویتی یا لوله های خنك كن ندارد . هر 4 وجه ترانس از یك ورق یك پارچه درست می شود و فقط در یك گوشه جوشكاری می گردد .
تانك ترانس بایستی موجب شود كه موارد مشروحه ذیل تأمین گردند :
- حفاظتی برای هسته ، سیم پیچ ، روغن و سایر متعلقات داخلی باشد .
- دارای استقامت كافی باشد كه در حین حمل و نقل و نیز در زمان اتصال كوتاه داخلی بتواند تنش های مكانیكی ایجاد شده را تحمل نماید .
- ارتعاشات و صدا درآن به حداقل می رسد.
- ساختمان آن در برابر نشت روغن و یا نفوذ هوا كاملاً آب بندی باشد .
- سطوح كافی برای دفع گرمای ناشی از تلفات ترانس را تأمین كند .
- محلی برای نصب بوشینگها ، تب چنجر ، مخزن ذخیره روغن و سایر متعلقات باشد.
- از نظر باعاد در حدی باشد كه براحتی قابل تحمل و حمل و نقل از طریق جاده یا راه آهن باشد .
- حداقل تلفات فوكو در آن ایجاد شود .
- حداقل میدان مغناطیسی در خارج از آن وجود داشته باشد .
در ضمن طراحی تانك ترانس به روش پیش بینی شده برای حمل و نفل آن نیز بستگی دارد .
• روغن ترانس :
روغن ترانسفورماتور بخش تصفیه شده روغن معدنی می باشد که در دمای بین 250 تا 300 درجه سانتی گراد به جوش آمده است . این روغن پس از تصفیه از لحاظ شیمیایی کاملاً خالص بوده و تنها شامل هیدرو کربنهای مایع می باشد. روغن ترانسفورماتورهای قدرت نقش بسیار مهمی در عملکرد ترانسفورماتورها دارند. نقش عایق کنندگی، خنک کنندگی و تشخیص عیب از جمله مهمترین وظایف روغن می باشند. با پیرشدن ترانسفورماتور ، روغن این دستگاه بعضی از خصوصیات شیمیایی و الکتریکی خود را از دست می دهد.
- روغن ترانسفورماتور دو وظیفه اساسی بر عهده دارد:
اول اینکه بعنوان عایق الکتریکی عمل می نماید و ثانیاً حرارت های ایجاد شده در قسمتهای برقدار ترانسفورماتور را به خارج منتقل می کند.
با ولتاژ های بالایی که هم اکنون در شبکه انتقال انرژی صورت می گیرد نیاز به روغن ترانسفورماتور ها بعنوان عایق الکتریکی و وسیله خنک کننده افزایش یافته است.چنانچه روغن خالص باشد مشخصات الکتریکی آن خوب خواهد بود و نیز اگر ویسکوزیته (چسبندگی) روغن کم باشد ، خاصیت خنک کنندگی بهتری خواهد داشت و POUR POINT آن پائین خواهد بود . به هر حال ویسکوزیته روغن را نمی توان بسیار پائین انتخاب کرد زیرا در این صورت flash point روغن پائین تر خواهد آمد و از روغن با flash point پائین نبایستی استفاده کرد.پائین ترین حد flash point در اینگونه موارد 130 درجه سانتی گراد در نظر گرفته میشود.در عین حال ویسکوزیته روغن نباید به اندازه کافی پائین باشد تا p.p روغن کمتر از 40- درجه سانتی گراد باشد.( در بعضی کشورهای اروپای شمالی از روغنهایی با p.p پائیت استفاده میشود  .
خصوصیات یک روغن ایده آل میتواند آیتمهای زیر را در بر داشته باشد :
1 استقامت الکتریکی بالایی داشته باشد.
2 انتقال حرارت را بخوبی انجام دهد .
3 جرم مخصوص پائینی داشته باشد . در روغن هایی که جرم مخصوص پائینی دارند ، ذرات معلق براحتی و به سرعت ته نشین میگردند و این خاصیت باعث تسریع در روند هموژنیزه روغن میشود.
4 ویسکوزیته پائینی داشته باشد، روغنی که وسکوزیته پائینی دارد سیالیت آن بهتر است و بیشتر است و در نتیجه خاصیت خنک کنندگی بهتری خواهد داشت.
5-Pour poinروغنی که Pour point پائینی دارد در درجه حرارت های پائین حرکت خود را از دست خواهد داد.
6- Flash point بالایی داشته باشد. Flash point مشخص کننده تمایل روغن به تبخیر شدن می باشد. هر چه Flash point روغن پائین تر باشد تمایل به تبخیر شدن در روغن بیشتر است.هنگامی که روغن تبخیر میشود ، ویسکوزیته آن بالا میرود و روغن های تبخیر شده ترکیبات اتش زایی را با هوای بالای روغن ایجاد می کنند.
7- به مواد عایقی و استراکچر فلزی نمی بایستی آسیبی برساند.
8- خاصیت شیمیایی پایداری داشته باشد.این مسئله به عمر بیشتر روغن کمک خواهد کرد.
• خصوصیات روغن ترانسفورماتور :
روغنی که در ترانسفورماتور بکار میرود می بایستی دو خصیصه زیر را داشته باشد :
1- روغن باید تمییز باشد .مواد جامد معلق یا ترکیبات شیمیایی زیان آور و یا آب در آن هرگز موجود نباشد.
2- روغن از لحاظ شیمیایی بایستی پایدار باشد .تغییرات روغن با توجه به گرما و اکسیژنی که با آن در تماس باشد در درجه حرارت کار نرمال ترانس میبایستی تا حد امکان کم باشد.
• ناخالصی ها :
ناخالصی ها در اولین قدم خاصیت الکتریکی روغن را تحت تاثیر قرار می دهد. با توجه به نوع ناخالصی تاثیر پذیری روغن متفاوت خواهد بود.بطور مثال :
1- ذرات جامد با قطر بیشتر از mμ 15 و قطرات کوچک آب استقامت دی الکتریک روغن را کاهش میدهد.
2- چنانچه ذرات جامد در روغن باشد ، استقامت دی الکتریک روغن توسط آب های غیر محلول در روغن کاهش خواهد یافت.
3- ذرات جامد بسیار کوچک (mμ 15> ) برای مثال ترکیبات قطبی حل نشده در میدانهای الکتریکی بالا تلفات دی الکتریکی در روغن را بالا خواهد برد.
به هر حال هر چه میزان ناخالصی ها در روغن بیشتر باشد،تاثیر پذیری روغن بیشتر خواهد شد.بنابر این برای انواع مختلف نا خالصی ها و خصوصیات الکتریکی وابسته به روغن می بایستی محدودیت هایی در نظر گرفت. البته این حدود تابع ولتاژ وسایلی است که بدان وابسته می باشند. برای استقامت دی الکتریکی ، این حدود در جدول صفحه بعد می آید.
استقامت دی الکتریک روغن ترانسفورماتور و یا روغن دیژنکتور مطابق با استاندارد IEC 422(1973) :

ولتاژ شکست الکتریکی مجاز ولتاژ نامی تجهیزات
>50 KV
>40 KV
>30 KV >170 KV
70 KV…….170 KV
< 70 KV ترانسفورماتورهای قدرت و اندازه گیری
>30 KV
> 20 KV ≥ 170 KV
< 170 KV دیژنکتور

چنانچه ولتاژ شکست الکتریکی روغن مطابق با جدول بالا نباشد این بدان معنی است که روغن شامل ذرات جامد ناخالصی و یا آب است. حد اکثر میزان آب مجاز در روغن مطابق IEC 422 ، mg/dm3 20 برای ولتاژهای بیش از 170 کیلو ولت و mg/dm3 30 برای ولتاژ های کمتر از 170 کیلو ولت می باشد.
برای ضریب پراکندگی دی الکتریک (tg δ ) که تابع ذرات کوچک و ترکیبات قطبی حل نشده در روغن می باشد ، حدود کاملاً مشخص نمی باشد. معمولاً می توانیم حد بالای tg δ را /00 ْ400 برای درجه حرارت 90 درجه سانتی گراد را در نظر بگیریم برای برخی روغن ها به هر حال حد بالای tg δ را می توانیم تا/ 00 ْ2000 در نظر بگیریم.
• زوال و اضمحلال روغن :
از آنجا که روغن یک ترکیب آلی است زوال و تاثیر ناپذیری آنرا در مقابل گرما و اکسیژن نمی توانیم کاملاً از بین ببریم. بنابراین روغن اکسیده میشود و ترکیبات اسیدی و قطبی به تبع آن بوجود می آید و کشش سطحی روغن در مقابل آب کاهش می باید.
از طرف دیگر ترکیبات اسیدی بر کاغذ و تخته های فشرده شده عایق های سیم پیچی ها تاثیر نامطلوبی خواهد گذاشت. در حقیقت سلول های عایقی هنگامی که تحت حرارت قرار می گیرند در محیط اسیدی سریعتر از محیط خنثی ترد و شکننده می شوند.
تشکیل لجن و کثافات در روغن ترانسفورماتور از پیامدهای دیگر زوال و اضمحلال روغن می باشد. پس از این مرحله تغییرات در روغن نسبتاً سریعتر صورت می گیرد . برای مثال کشش سطحی در این مرحله از مقدار اولیه خود N/M 3- 10 * 45 به مقدار N/M 3- 10 * 15 کاهش می یابد.لجن و کثافات هنگامی که در روغن ترانسفورماتور تشکیل میشوند ، بر روی سیم پیچی ها رسوب می کنند و باعث می گردند که سیم پیچی ها بطور موثر خنک نشوند.
هنگامیکه اسیدیته (Neutralization value) روغن بسیار بالا باشد و یا کثافات در روغن مشاهده شده است توصیه میشود اقدامات آمده در جدول انجام گیرد.همانگونه که خواهید دید از ته نشین شدن و رسوب هر گونه کثافات در روغن ترانس باید جلوگیری بعمل آید.
اقداماتی که باید انجام گیرد لجن و کثافات مقدار خنثی ( neutralization value)
mg KOH/g
--------------------- --------------------------- < 0.2
کنترل و بازرسی را در فواصل کوتاه تری انجام دهید . روغن را مرمت و یا تعویض نمائید قابل کشف نمی باشد 0. 2 ……… 0.3
کنترل و بازرسی را در فواصل کوتاه تری انجام دهید . روغن را مرمت و یا تعویض نمائید قابل کشف نمی باشد 0.3 ………. 0.5
روغن را تعویض نمائید -------------------------- > 0.5

• تجزیه و تحلیل گازها برای آشکار کردن نقصهای ابتدایی در ترانسفورماتور :
عایقها در یک ترانسفورماتور تنها به دلیل حرارت و تجزیه شیمیایی زائل نمی شوند، بلکه تخلیه الکتریکی نیز در این فرایند موثر می باشند. بوسیله تخلیه الکتریکی و درجه حرارت نسبتاً بالای محیط ، روغن و کاغذ به مواد گازی از قبیل هیدروژن – متان – اتیلن – استیلن – و اکسید کربن تجزیه می گردند . این پدیده در ترانسفورماتور بدین معنی است که نقصی وجود دارد . این نقص می تواند کاملاً بی ضرر باشد و نیز می تواند بسیار جدی بوده و دیر یا زود منتهی به عملکرد بد ترانسفورماتور شود.
منشاء و میزان گازهای مختلف تولید شده بستگی به نوع و جدی بودن خطا دارد. بنابراین با بررسی گازهای حل نشده در روغن ترانسفورماتور نیاز به بازدید و تعمیر ترانسفورماتور آشکار می گردد. برای مثال اضافه حرارت روغن باعث ایجاد گاز متان و اتیلن ، تخلیه الکتریکی جزئی در روغن باعث ایجاد هیدروژن و تخلیه الکتریکی شدید ، گاز استیلن در روغن ایجاد خواهد نمود.
به هر حال ، چگونگی بررسی اینگونه گاز های ایجاد شده در روغن و تجزیه و تحلیل آنها هنوز کاملاً قطعی نشده و در کشور های مختلف در این خصوص مطابق با استاندارد های IEC تحقیقات ادامه دارد.
• نظارت بر روغن و رطوبت گیر :
بررسی روغن های نمونه برداری شده از ترانس که در فواصل منظمی صورت می گیرند ، نظارت خوبی بر کار ترانسفورماتور خواهد بود . با این عمل نه تنها برخی مشخصات روغن در زمانهای معینی ضبط می گردد ، بلکه همچنین میزان پیشرفت و تغییرات این مشخصه با زمان نیز آشکار خواهد شد.که این خود مبنای بهتری برای ارزیابی وضعیت روغن می باشد.چنانچه نتایج بعضی از اندازه گیریها هماهنگ با نتایج قبلی نباشد ، این بدان معنی است که در اندازه گیری ها و یا هنگام نمونه برداری خطایی وجود داشته است . روغن نمونه برداری شده براحتی بوسیله آلودگی و رطوبت شیر ها و یا بطری نمونه برداری ، آلوده می گردد و بنابراین نمونه برداری از روغن ترانسفورماتور بایستی با حد اکثر دقت صورت گیرد.
• ترکیب روغن ها :
چه نوع روغنی را میتوانیم به ترانسفورماتورها اضافه نمائیم؟ در حقیقت ترکیب دو نوع روغن متفاوت می تواند نتایج غیر قابل انتظاری به همراه داشته باشد.بازدارنده اکسیداسیون دو روغن ممکن است بر یکدیگر تاثیر گذاشته و یا ترکیبات ناشی از کهولت در یک روغن می تواند رسوبات ایجاد کند در حالیکه این رسوبات توسط روغن دوم رقیق گردد. به هر حال روغن ها می توانند به دلایل مختلفی با یکدیگر نا سازگار باشند.
در موارد نامشخص، آزمایشات مربوط به ترکیبات دو نوع روغن متفاوت می تواند انجام شود . معمولاً باید اصول زیر را همواره در ترکیب دو نوع روغن متفاوت مراعات نمود.
روغن دو نوع ترانسفورماتور را در صورت داشتن شرایط زیر می توان ترکیب نمود.
1- مطابق با استاندارد واحدی باشند.
2- شامل باز دارنده اکسیداسیون یکسان و یا باز دارنده اکسیداسیون قابل مقایسه ای باشند.
3- مقدار خنثی (Neutralization value) کوچکتر از mg KOH/g 0.5 داشته باشد.
4- میزان آب در روغن ازg/g μ 20کمتر باشد.

آزمایشگاه روغن ترانسفورماتور :
روغن ترانسفورماتور بعنوان تنها عاملي است كه مي تواند وضعيت اكتيوپارت ترانسفورماتور را بازگو كند . انجام آزمايشهاي زير روي روغن ، نه تنها وضعيت فيزيكي و شيميايي روغن را براي ما مشخص مي كند ، بلكه ميتواند فعل و انفعالات داخلي ترانسفورماتور را نيز بازگو نمايد:
1- گاز کروماتوگرافی
2- ویسکوزیته
3- کشش سطحی
4- رنگ
5- نقطه اشتعال
6- اسیدیته
7- سنجش ولتاژ شکست
8- تانژانت دلتا روغن
ضرورت وجود آزمايشگاه روغن :
جهت انجام آزمايشات می توان از استانداردهاي زير استفاده کرد :
استانداردهاي بين جهاني IEEE-DIN-ISO-IEC-ASTM
آزمايشات روغن سه دسته مي باشند:
1) فیزیکی
2) شیمیایی
3) الکتریکی
1- آزمایشات فیزیکی روغن:
a) نقطه اشتعال
نقطه اشتغال حداقل دمايي است كه روغن در آن دما در مجاورت يك شعله كوچك مشتعل مي گردد . از آنجائيكه اشتعال روغن موجود در ترانسفورماتورهاي قدرت فوق العاده خطرناك مي باشد بايد حداكثر دماي كار مجاز دستگاه بر مبناي اين پارمتر مشخص گردد . اين آزمايش بر اساس استاندارد ASTM D92 انجام مي گيرد .
b) ویسکوزیته
اين مشخصه بيانگر زمان عبور حجم مشخصي از روغن از يك لوله مويين است و ميزان نيروي لازم براي سيركولاسيون روغن را مشخص مي نمايد . اين ويژگي در سيستم خنك كننده ترانسفورماتور بسيار موثر مي باشد . اين آزمايش بر اساس استاندارد ASTM D445 انجام مي گردد .
c) کشش سطحی :
بيانگر نيروي حذف بين دو ماده مختلف است كه در مورد روغن عايقي بين روغن و آب است. اين روش يك روش فوق العاده حساس جهت تشخيص ميزان آلودگي روغن با مواد قطبي است . اين تست جزو تستهاي دوره اي روغن عايقي است و بهترين مشخصه تشخيص زوال روغن است . آزمايش فوق بر اساس استاندارد ASTM D2285 انجام مي گيرد .

d) رنگ :
رنگ روغن يكي از ويژگيهاي مهم روغن است كه مبناي سنجش آن ASTM D1500 مي باشد.
2- آزمایشات شیمیایی روغن :
a) آب موجود در روغن :
مقدار آب موجود در روغن با ميزان تلفات عايقي نسبت مستقيم دارد همچنين آب باعث خوردگي اجزاي فلزي و كاهش ولتاژ شكست مي گردد. آزمايش فوق بر اساس استاندارد ASTM D1533 انجام مي گردد .
b) اندازه گیری گازهای محلول در روغن (DGA) :
اين تست مهمترين تست دوره اي روغن عايقي مي باشد و بر خلاف تست هاي ديگر كه كيفيت روغن عايقي را مشخص مي نمايد ، جهت بررسي خطاهاي ترانسفورماتور بكار مي‌رود . در اين آزمايش گازهاي محلول در روغن نظير هيدروژن ، دي اكسيد كربن ، متان ، استيلن ، اتيلن ، اندازه گيري ميگردد . اين آزمايش بر اساس ASTM D3612 انجام مي گيرد .
در انجام اين تست از توانمنديهاي نرم افزاري زير استفاده مي شود :
TOGA (1
TOA (2
c) اسیدیته :
اندازه گيري سنجشي خاصيت اسيدي روغن بر اساس استاندارد ASTM D664 مي باشد .
اين آزمايش براي كم كردن هدايت الكتريكي ( افزايش خاصيت عايقي ) و كم كردن خوردگي در فلز و افزايش طول عمر عايق سيستم ضروري است .
3- آزمایشات الکتریکی روغن :
a) ولتاژ شکست :
ولتاژ قابل تحمل روغن مي باشد و بيانگر حداكثر ولتاژ مجاز است . در مورد روغن هاي عايقي كاركرده علت كاهش اين مشخصه وجود آب و ساير ذرات معلق هادي است . آزمايش ولتاژ شكست بر اساس استانداردهاي زير انجام مي گيرد:
ASTM D1816, ASTM D877
b) تلفات عایقی(تانژانت دلتا) :
اين مشخصه بيانگر ميزان تلفات عايقي روغن است و مقادير بالاي آن بيانگر وجود مقادير زياد يونهاي قطبي محلول در آن است . اين مشخصه در روغن هاي كاركرده ميزان زوال روغن را مشخص مي كند . اين آزمايشات بر اساس استاندارد ASTM D924 انجام مي‌گردد .
c) مقاومت ویژه الکتریکی :
مقاومت ويژه الكتريكي ، نسبت گراديان پتانسيل به جريان در نمونه مي باشد و از ميزان تركيبات يوني محلول در روغن خبر مي دهد . اين آزمايش بر اساس استاندارد ASTM D1169 انجام مي گردد .

- سيستم آناليز روغن ترانسفورماتورهاي قدرت :
يكي از روشهاي خوب و مناسب جهت بررسي تحولات داخل ترانسفورماتورهاي قدرت ، آناليز گازهاي موجود و محلول در روغن ترانسفورماتور مي باشد ؛ اين گازها از تنش هاي الكتريكي ، حرارتي و مكانيكي در داخل ترانسفورماتور توليد مي شوند و معمولاً عبارتند از هيدروژن (H2) ، متان (CH4) منو اكسيد كربن (CO) ، دي اكسيد كربن ( CO2) ، اتيلن (C2H4 ) ، اتان ( C2H6) ، و استيلن (C2H2 ) كه اندازه و مقدار موجوديت هر يك از اين گازها در روغن ترانسفورماتور بيانگر يك عيب ويژه اي در داخل ترانس قدرت است.
مطابق با استاندارد( IEC 61599 ) و عدم توجه به ميزان اين گازها موجب خسارتهاي مالي و جاني خواهد بود.
جهت اندازه گيري گازهاي داخل روغن دستگاههاي كوچك و بزرگ متفاوتي وجود دارد كه در مدل هاي مختلف كار متشابهي را انجام مي دهند . يكي از انواع اين دستگاهها بروي خود ترانس نصب ميشود كه بصورت مداوم با روغن داخل ترانس ارتباط دارد و روغن را مورد تجزيه و تحليل قرار مي دهد . از جمله كارايي هاي اين نوع آناليزر ها بررسي مداوم روغن تراسفورماتور و تجزيه وتحليل گازهاي موجود در ترانسفورماتور است كه حتي زير بار و در حالت برق دار كار مي كند و تعبيه كنتاكت هاي كمكي جهت ارسال آلارم و هشدار به اتاق فرمان در زمان زياد شدن اين نوع گازها در روغن ترانسفورماتور است ، اين دستگاهها در هر زماني كه اشكالي در ترانس بوجود بيايد حتي خيلي جزيي باشد با اعلام هشدار از وارد شدن صدمات بيشتر جلوگيري مي كند .
يكي از دستگاههاي متداول جهت نصب بروي ترانسفورماتورهاي قدرت دستگاه آناليز گاز هيدروژن و سنجش رطوبت است كه در اغلب خطاهاي داخل ترانسفورماتورها گاز هيدروژن توليد ميشود ؛ رطوبت نيز يكي از خطاهاي مخرب در روغن ترانسفورماتور و بروي عايق هاي آن است ؛ عمر عايق ها متناسب با ميزان جذب رطوبت آنهاست و از طرفي با افزايش ميزان رطوبت در نواحي با شدت ميدان الكتريكي بيشتر موجب آستانه شروع تخليه جزيي و افزايش شدت آن مي شود و در نهايت باعث وارد شدن خسارات جدي به ترانسهای قدرت می شود.
علاوه بر هيدروژن و رطوبت ، ميزان منواكسيد كربن كه در اثر تغييرات در مواد عايقي در داخل ترانسفورماتور توليد مي شود يكي از علايم افزايش حرارت نقطه اي در داخل سيم پيچ هاي ترانسفورماتور است ، ميزان منواكسيد كربن توليدي ميتواند نشان دهنده سطح وقوع تجزيه حرارتي سلولز باشد .

 کنسرواتور یا منبع انبساط روغن :
- دو نوع هستند :
الف ) منبع انبساط :
جهت انتقال روغن از ترانس به این مخزن در برابراضافه حجم روغن و از مخزن به ترانس در صورت کمبود روغن است.
ب ) سیستم هرمتیک :
در این نوع ترانسها ، منبع انبساط وجود ندارد و انبساط و انقباض رله ها روی مخزن تحت فشار روغن داخل آن فضای لازم جهت جبران وافزایش – کاهش حجم روغن را ایجاد می نماید، لذا در این نوع ترانسفورماتورها منبع انبساط و رطوبت گیر وجود ندارد.
در ترانسفورماتورهاي روغني ، حجم روغن در اثر تغييرات درجه حرارت ، تغيير قابل ملاحظه‌اي دارد و لذا بايستي جهت كنترل سطح روغن داخل ترانسفورماتور بنحوي كه در هر صورت قسمتهاي فعال (هسته و سيم پيچ)كاملاً در روغن غوطه ور باقي بمانند در نظر گرفته شود
منبع ذخيره روغن(( Oil Conservator كه به اسامی منبع انبساط و كنسرواتور نیز نامیده می شود ، تانكی است كه در بالاترین قسمت ترانس نصب می شود در حین تغییرات بار روزانه ، روغن ترانس انبساط وانقباض می یابد و در حین انبساط وارد منبع ذخیره می شود و اگر روغن داخل اين منبع مستقيماً با هواي بيرون در تماس باشد بديهي است كه رطوبت و اكسيژن هوا را جذب نموده و علاوه بر كاهش خاصيت عايقي با ايجاد لجن باعث فساد تدريجي خود نيز مي شود از آنجا كه اكسيژن رطوبت از عوامل مهم فساد روغن بشمار مي‌روند ، لذا بايستي تكنيكهايي بكار برد كه حتي الامكان اثرات اين عوامل كاهش يافته و يا به كلي از بين رود و از اين رو سيستم هاي متفاوتي به كار گرفته مي شود كه به سيستمهاي جلوگيري از فساد روغن معروف مي باشند كه به انواع متفاوت آنها به شرح در زير می پردازیم .
اندازه و حجم منبع ذخیره به اندازه ترانس و تغییرات دمایی آن در هنگام بهره برداری بستگی دارد . در ترانسهایی كه دارای تپ چنجر قابل قطع زیر بار هستند ، منبع انبساط به دو بخش تقسیم می گردد كه قسمت كوچكتر برای تپ چنجر و قسمت بزرگتر برای تانك اصلی در نظر گرفته می شود . از بالای هر قسمت منبع ذخیره ، لوله ای به فضای آزاد آورده می شود ، كه به آن مجرای تنفسی می گویند (Breather) در ورودی این مجرا ظرف شیشه ای قرار دارد ، كه داخل آن از ماده ای رطوبت گیر به نام سیلیكاژل پر می شود . به این ترتیب هوای ورودی به ترانس رطوبت خود را از دست داده و كاملاً خشك خواهد بود .
در هر قسمت منبع ذخیره ، یك نشان دهندة سطح روغن نصب می شود تا سطح روغن را در حین كار ترانس بتوان نظارت كرد و همچنین دو سطح منبع دیگر كه مجهز به كنتاكت آلارم می باشند نیز بر روی آنها نصب می گردند سطح خارجی منبع ذخیره نیز با رنگ مناسب پوشیده می شود تا از خوردگی و زنگ زدن محافظت گردد.
- سيستمهاي جلوگيري از فساد روغن :
1- سيستم با كنسرواتور معمولي( باز) Open type conservator system
2- سيستم با تانك بسته ( تحت فشار هوا) Air Sealed Tank system
3- سيستم با تانك بسته (تحت فشار گاز نيتروژن ) Nitrogen sealed tank system
4- سيستم كنسرواتور ديافراگمي Diaphragm conservator system
5- سيستم بالشتك هوائي با فشار ثابت Bellows – sesl constant Pressur system
6- سيستم هاي با مواد جذب كننده رطوبت Activated alumina Tveater system
7- سيستم هاي با مواد افزودني Additive system
از انواع سيستمهاي فوق سيستم هاي كنسرواتور معمولي و كنسرواتور ديافراگمي بسيار متداول مي باشد كه به طور مشروح مورد بررسي قرار مي گيرند .
1- كنسرواتور معمولي :
در اين سيستم كنسرواتور به عنوان يك منبع ذخيره و جابجايي روغن در بالاي تانك اصلي قرار گرفته و به كمك مواد رطوبت گير به هواي خارج ارتباط دارد .
در اين سيستم رطوبت هوا بكمك مواد موجود در محفظه رطوبت گير (Silicagel-breather) جذب شده و بنابراين روغن با هواي نسبتاً خشك در تماس مي باشد . اين نوع كنسرواتور از متداولترين انواع كنسرواتورها مي باشدكه براي ساليان دراز مورد استفاده قرار مي گرفته و امروزه نيز براي ولتاژ پايين تر از kv 100 كاربرد بسياري دارد . در اين سيستم سطح تماس روغن با هوا در حداقل مي باشد و با توجه به اينكه درجه حرارت روغن نيز در داخل كنسرواتور كم مي باشد بنابراين سرعت واكنش روغن با اكسيژن هوا بسيار كند مي‌باشد.
ضمناً تغييرات عدد اسيدي روغن نيز در اين سيستم بنحوي است كه پس از حدود 15 الي 20 سال به مقدار مجاز يعني 3/0 تا 4/0 ميلي گرم KOH در هر گرم مي رسد و لذا لازم است بعد از هر 15 تا 20 سال روغن ترانسفورماتور تعويض گردد از مزاياي اين نوع كنسرواتور ، سادگي ، ارزاني و جلوگيري از اعمال فشارهاي بالا به ترانسفورماتور مي باشد .

2- سيستم كنسرواتور نوع ديافراگمي :
در اين نوع كنسرواتور از يك كيسه لاستيكي ( ضد روغن ) به منظور ايزوله كردن روغن از هوا مطابق شكل استفاده مي شود .
در اين سيستم فشار داخل كيسه هوايي متناسب با فشار بيرون بوده و به ترانسفورماتور فشار زيادي وارد نمي شود . جنس كيسه هوايي از سه لايه مواد لاستيكي بوده كه لايه هاي داخلي و خارجي آن با مواد ضد روغن از جنس نيتريل (NBR) مي باشد . با كاربرد اين نوع كنسرواتور از فساد روغن تا مدت 50 سال جلوگيري مي شود و چون عملاً عمر ترانسفورماتور در حدود 20 تا 30 سال مي باشد در طول عمر ترانسفورماتور احتياجي به تعويض روغن در صورت نگهداري مناسب سيستم نمي باشد .

روغن ترانسفورماتورهاي قدرت نقش بسيار مهمي در عملكرد ترانسفورماتورها دارند. نقش عايق كنندگي، خنك كنندگي و تشخيص عيب از جمله مهمترين وظايف روغن مي باشند. با پيرشدن ترانسفورماتور ، روغن اين دستگاه بعضي از خصوصيات شيميايي و الكتريكي خود را از دست مي دهد. از جمله مهمترين اين خصوصيات مي توان به خصوصيات الكتريكي كه حائز اهميت مي باشند، اشاره نمود.  دلايل اصلي كه روغن ترانسفورماتورهاي قدرت را دچار مشكل مي نمايند عبارتند از:

      ●   افزايش ذرات معلق در روغن
      ●   وجود آب به مقدار زياد در روغن
      ●   وجود آلودگي هاي شيميايي مانند اسيديته و...

مسائل فوق باعث تغيير پارامترهاي متعدد مي شوند. به عنوان مثال افزايش ذرات معلق و وجود آن باعث كاستن قدرت دي الكتريك روغن و افزايش اسيديته، باعث خوردگي كاغذ و اجزاي داخلي ترانسفورماتور مي شود. براي بهبود روغن ترانسفورماتوري كه دچار ضعف هاي متعدد شده است مي توان از فيلتراسيون استفاده نمود. با فيلتر نمودن روغن مي توان ذرات معلق آن را جدا نمود و در نتيجه ولتاژ شكست را بالا برد. مي توان با خلاء نمودن روغن ، آب را بصورت بخار از روغن جدا نمود. حذف آلودگي هاي شيميايي فقط با كمك فيلترهاي شيميايي ممكن است.
از جمله مهمترين آلودگي كه روغن ترانسفورماتور را تحت تأثير قرار مي دهد وجود آب به مقدار كم در داخل روغن است. جدا نمودن آن در داخل ترانسفورماتور به راحتي امكان پذير نمي باشد. علت اين مسأله وجود مقادير بسيار زياد آب داخل كاغذ ترانسفورماتور مي باشد كه با جدا نمودن آب روغن دوباره جايگزين آن مي شود.

◄   روشهاي فيلتر نمودن:

الف - روشهاي Off-line
از زمانهاي دور براي بهبود کيفيت عايقي روغن ترانسفورماتورهاي قدرت از روشهاي فيلتراسيون هنگامي که ترانسفورماتور خاموش بوده است استفاده مي کردند. در اين روش هنگامي که ترانسفورماتور خاموش مي باشد به مدت چند شبانه روز به صورت پيوسته روغن را داخل ترانسفورماتور چرخانده و آنرا در بيرون تحت فيلتراسيون و خلاء به منظور جدا نمودن ذرات معلق و آب محلول قرار مي دادند.
اين روش داراي معايب فراواني است از جمله لزوم داغ نمودن روغن ترانسفورماتور و همچنين لزوم خاموش نمودن ترانسفورماتور را مي توان نام برد.
ب- روشهاي نوين – روشهاي در حين کار
براي جدا نمودن آب به صورت بهينه، لازم است كه از فيلترهاي در حين كار استفاده نمود. مهمترين مزاياي فيلترهاي (خشك كن) هاي در حين كار خشك نمودن بهينه ترانسفورماتور در طول زمان و همچنين عدم لزوم خاموشي ترانسفورماتور را مي توان عنوان نمود. اصول عملکرد اين فيلترها مانند شکل زير است که در آن روغن از مخزن تحت فشار خارج شده و در مسير آن يک فيلتر فيزيکي قرار مي گيرد. در اينجا ذرات معلق فيلتر شده و تحت تاثير خلاء آب محلول در آن گرفته مي شود. روغن فيلتر شده به وسيله پمپ به ترانسفورماتور برگردانده مي شود. اين چرخه با دبي پايين در حدود 250 ليتر در ساعت به صورت پيوسته از چند ماه تا چند سال با توجه به وضعيت ترانسفورماتور صورت مي گيرد.

◄   مزاياي خشك كردن On-Line روغن و كاغذ عايقي ترانسفورماتورهاي قدرت با استفاده ازدستگاه V30
      ●   رطوبت زدائي از روغن ترانسفورماتور بصورت On-Line
      ●   افزايش ولتاژ شکست روغن عايقي
      ●   رطوبت زدائي از کاغذ عايقي ترانسفورماتور
      ●   کاهش ميزان ذرات معلق داخل روغن ترانس
      ●   کاهش ميزان ضريب تلفات عايقي روغن
      ●   کاهش ميزان اسيديته روغن
      ●   افزايش قابليت بارگيري ترانسفورماتور
      ●   افزايش عمر باقيمانده ترانسفورماتور
      ●   عملکرد مطمئن و عدم تأثير سو بر بهره برداري عادي از ترانسفورماتور
      ●   گاززدائي از روغن ترانسفورماتور با استفاده از روش De-Gassing
      ●   اعلام آلارم و خروج ترانسفورماتور از مدار در صورت تشکيل مقدار زياد گاز

بخش عمده اي از تأسيسات فعلي شركتهاي توزيع برق داراي عمر و قدمت قابل توجهي هستند . هر چند دستور العمل هاي لازم براي بازرسي ، سرويس و نگهداري دوره اي اين تأسيسات وجود دارد ، ولي همواره مشكلات اجرايي، هزينه هاينسبتاً بالاي تعميرات و مهمتر از همه مسئله محدوديت در اعمال خاموشي ، در انجام صحيح اين دستور العمل ها اخلال ايجاد مي كند . در بين اين تجهيزات، ترانسفورماتور بي شك حاد ترين وضعيت را دارد . ترانسفورماتورها با محدوديت هاي بيشتري از حيث خاموشي و تعمير در محل مواجهند . به نحويكه گاهي عليرغم همه هزينه ها شركت هاي توزيع ’’ تعويض ‘‘ آنها را بر تعميرشان ترجيح مي دهند .

معمولترين بخش از بازرسي هاي ترانس ، بازبيني كيفيت و قدرت عايقي روغن آن است . حيات ترانسفورماتور به شدت به كيفيت روغن آن وابسته است . يك روغن كثيف و ضعيف به سرعت ترانس را به آستانه سوختن هدايت مي كند .

در يك بررسي آماري مشخص شده است كه در نزديك به ٦٥ % موارد معيوب شدن ترانس ريشه در ضعف روغن آن داشته است.

خواص روغن

بطور كلي دلايل اصلي بكار بردن روغنها در ترانسفورماتورها را مي توان بصورت زير خلاصه نمود :

١ - عايق كاري الكتريكي

٢ - كنترل درجه حرارت داخل ترانس و انتقال حرارت

٣ - جلوگيري از خوردگي مواد عايق و قسمتهاي فلزي ترانسفورماتور

٤ - طول عمر زيادتر و تضمين پايداري شيميايي براي ترانسفورماتور

٥ - آب بندي و جمع آوري و حمل مواد ناخالص ناشي از كاربرد به خارج از محيط سيستم

٦ - خاموش كردن جرقه الكتريكي

وظيفه يك روغن خوب به عنوان يك سيال عايق و يك ماده انتقال دهنده حرارت كه به نحو احسن انجام وظيفه مي كند عبارت است از :

١ - استقامت دي الكتريك ( يا ولتاژ شكست ) بالا

٢ - قابليت انتقال حرارت خوب

٣ - ويسكوزيته كم

٤ - نقطه ريزش يا سيلان پائين

٥ - نقطه اشتغال بالا

٦ - تمايل به اكسيداسيون و تشكيل لجن كم كم

٧ - ضريب تلفات عايق پائين

٨ - ميزان تغييرات خواص در درجه حرارت بالا كم

٩ - مقاومت مخصوص زياد

عواملي كه باعث فساد و خراب شدن روغن ترانس و در نتيجه عدول از خصوصيات استاندارد آن مي شود عبارتند از :

١ - نفوذ رطوبت و آب

٢ - درجه حرارت بالا

٣ - اكسيداسيون و اسيدي شدن روغن

٤ - وارد شدن ذرات معلق و ناخالصي در روغن

معمول است كه شركت هاي توزيع در دوره هاي شش ماهه با نمونه گيري و تست روغن ، در صورت لزوم اقدام به تصفيه روغن مي نمايند . در برخي از شركتهاي توزيع كه داراي دستگاه سيار تصفيه روغن هستند پس از اعمال خاموشي روغن ترانس در محل نصب ، تصفيه ميشود .

برخي شركتهاي ديگر كه اين امكانات را ندارند اقدام به تعويض ترانس و انتقال آن به محل تعميرگاه و جايگزيني ترانس جديد مي نمايند و يا كل روغن را در محل تعويض مي كنند . همة اين روشهاي سنتي داراي عيوبي هستند . حتي در بهترين حالت كه روغن در محل پست تصفيه مي شود لزوم ايجاد خاموشي طولاني نقصي اساسي خواهد بود. اين روش هاي تصفيه عيوب ديگري نيز دارند كه در ادامه به آنها اشاره خواهد شد .

چنانچه امكان تصفيه در محل نبوده و روغن ك ً لا عوض شود مشكلاتي به شرح زير وجود خواهد داشت :

١ - لجن زدايي

لجن زدايي عملا در داخل ترانس انجام نمي شود . در ترانسفورماتورها درجه آلودگي ناشي از اكسيداسيون باعث ايجاد رسوب و لجن مي شود . تشكيل رسوب بعلت كاهش هدايت حرارتي و پائين آوردن استقامت دي الكتريك روغن بسيار زيان بخش مي باشد . بطوريكه يك ورق نازك رسوب ، گراديان درجه حرارت مس به روغن را افزايش داده و در شرايط بارداري مشخص، درجه حرارت سيم پيچ بيش از حالت عادي (بدون رسوب ) مي گردد . متأسفانه هنگامي كه روغن ترانسفورماتور كلا تعويض گردد اين رسوبات و لجن ها بر روي بوبين ها و هسته و جداره هاي داخلي ترانس باقي مي ماند و دوباره با روغن جديد مخلوط شده و عم ً لا براي از بين بردن اين معضل كاري انجام نمي پذيرد .

٢ - رطوبت گيري

هنگام تخليه كامل روغن از داخل ترانس، رطوبت همچنان در بين هسته و سيم پيچها بجا مي ماند و جدا نمي شود . هنگامي كه روغن جديد به داخل ترانس پمپ مي شود. رطوبت و گازهاي باقي مانده از روغن قبلي با روغن جديد مخلوط شده و خواص روغن جديد را بسيار پائين مي آورد و حتي هنگامي كه با اتصال كوتاه كردن سيم پيچ هاي ثانويه اقدام به رطوبت زدايي مي نماييم، به دليل حرارت ايجاد شده در سيم پيچ ها رطوبت از آنها تبخير شده ولي قسمتي از رطوبت جدا شده دوباره در خود روغن حل مي شود و ترانس رطوبت گيري كامل نمي شود .

٣ - خاموشي نسبتاً طولاني

بايد توجه داشت كه تعويض روغن ترانسهاي هوايي ممكن است خيلي مشكل نباشد ولي همين كار در مورد يك ١٢٥٠kva  كه داراي ١١٠٠ ليتر روغن است، آن هم در حال نصب در پست، كاري بسيار مشكل خواهد بود . ترانس تعويض ترانس به دليل نامناسب بودن روغن آن، احتمالا آخرين و غير اقتصادي ترين كاري است كه ميتوان انجام داد ولي برخي از شركتهاي توزيع كه فاقد امكانات لازم هستند . به ناچار و قبل از اينكه در يك نيمه شب ترانس سوختگي غافلگيرشان كند ، خاموشي لازم را اعمال كرده و ترانس را تعويض مي نمايند !

٤ - اختلاط انواع روغن

در روش سنتي معمول كه روغن هاي مختلف در مخزن واحدي جمع آوري شده و سپس تصفيه ميشوند. اينكار بدليل اينكه روغن هاي مختلف با تركيبات متفاوت و خواص گوناگون با يكديگر تركيب مي گردند، باعث ميشود مخلوط حاصله پس از تصفيه، ديگر كيفيت قبلي را نداشته و بسرعت پير و فرسوده و غيرقابل استفاده شود. در صورتيكه با استفاده از مكانيسم پيشنهادي توسط اين دستگاه، روغن ترانس بدون تركيب شدن با روغن هاي ديگر به تنهايي تصفيه شده و خواص خود را پس از تصفيه شدن كاملا حفظ مي كند .

شرح روش پيشنهادي :

دستگاهي كه در اين قسمت شرح خواهيم داد امكان تصفيه روغن را در حالت بارداري كامل ترانس و بدون هيچگونه خاموشي دارا بوده و مزاياي متعددي مي توان براي آن بر شمرد .

اين دستگاه در عين حال داراي قابليت استفاده جهت تعويض كل روغن ، تخليه روغن و روغن گيري بطريق خلاء ترانسفورماتور را نيز دارد . مزاياي اين مكانيسم كه در عمل مشاهده شده است را بشرح زير مي توان فهرست نمود :

١ - حفاظت ترانسفورماتور در حين انجام عمليات تصفيه روغن

الف – جلوگيري از تخليه روغن ترانس بيش از حد نرمال

ب – جلوگيري از ورود حباب هاي هوا ، همراه با روغن به داخل ترانس بواسطة استفاده از دو مخزن خلاء

ج – لجن زدايي به طريق آرام و جلوگيري از شناور شدن يك مرتبه لجن و رسوبات در روغن

٢ - لجن زدايي كامل

با گرم كردن تدريجي روغن و افزايش زمان تصفيه ( كه بدليل عدم اعمال خاموشي نگراني از آن نيست ) و با ايجاد حالتي مشابه با گردش طبيعي روغن كه در بارداري عادي ترانس، در مجاورت سيم پيچ هاي تحت تنش الكتريكي و حرارتي قرار گرفته و مدام در حالت گردش از مركز به جداره هاي داخلي ترانس حركت ميكند، براي لجن زدايي كامل استفاده مينمائيم .

لجن هاي رسوب كرده در بدنه ، روي هسته خصوصًا در فضاي بين كلافهاي فشار ضعيف و فشار متوسط هنگامي كه ويسكوزيته روغن با اعمال تدريجي حرارت به پائين ترين سطح ممكنه رسيده و قابليت نفوذ پذيري آن در قسمت هاي مختلف ترانس بالا برده شود، از جاي خود كنده ميشوند. پس با گرم كردن تدريجي روغن ترانس توسط هيتر هاي دستگاه ، با فشار كمكي ميتوان لجنها را به تدريج بهمراه روغن، از ترانس خارج و توسط فيلتر هاي دستگاه از روغن جدا كرد . ميزان لجن هاي جدا شده از روغن، به اين روش قابل ملاحظه مي باشد و روغن پس از پايان عمليات تصفيه ، كاملا شفاف و فاقد هرگونه رسوب و لجن خواهد شد . ضمن آنكه انجام كار بصورت تدريجي مشكلات ناشي از كنده شدن ناگهاني لجنها از بدنه را نيز نخواهد داشت .

٣ - رطوبت گيري و جداسازي گازهاي محلول

تصفيه به اين روش به هيچ عنوان نياز به خشك كردن از طريق اتصال كوتاه سيم پيچ ها و تزريق جريان ندارد و بدين صورت انجام مي پذيرد كه دستگاه، روغن را پس از مكش از ترانس به آرامي گرم كرده و دوباره به داخل ترانس پمپ مي كند . با افزايش تدريجي حرارت و طولاني كردن مدت انجام آن ويسكوزيته روغن به پائين ترين حد ممكن مي رسد به گونه اي كه قابليت نفوذ پذيري آن در قسمت هاي مختلف سيم پيچ ها و هسته ترانس در حد لازم بالا ميرود. روغن پس از طي هر بار گردشهاي كامل و متعدد در داخل ترانس و با نفوذ كامل در بخش هاي مختلف داخل ترانس رطوبت موجود را جذب كرده و سپس توسط سيستم پاشش و دو مخزن خلاء دستگاه كه در يكي از آنها، روغن را بصورت پاششي و قطره اي بوده و در ديگري در حال سكون و آرامش قرار مي گيرد، گازهاي محلول و رطوبت تبخير شده را بطور كامل از روغن جدا مي كند .

٤ - حجم داخلي بسيار كم دستگاه

حجم روغني كه در قسمتهاي مختلف اين دستگاه بگردش در مي آيد بسيار كم است. به نحوي كه بدون كاهش يافتن سطح روغن ترانس از حد مجاز، مي تواند به كار عادي خود ادامه دهد و ترانس با كمبود سطح روغن مواجه نمي شود. اين امر تضميني براي جلوگيري نمودن از سوختن ترانس در حين انجام تصفيه مي باشد .

٥ - استفاده از دو مكانيسم فيلتر

فيلتر ورودي دستگاه از ورقه هاي سلولزي مخصوص و فيلتر خروجي دستگاه از فيلتر هاي كائوچويي فشرده اسفنجي استفاده مي كند كه توانايي جداسازي ذرات بسيار ريز معلق در روغن را دارا مي باشد .

۶ - تبعات خاموشي براي مشتركين

تأمين انرژي مطمئن و ارزان و بدون قطعي همواره يكي از خواسته هاي مشتركين شركتهاي توزيع ميباشد. در اين راستا يكي از عوامل اصلي در عدم رضايت مشتركين خاموشيهاي مكرر و طولاني مدت است كه پيامدهاي اقتصادي و اجتماعي زيادي را در بر دارد. با استفاده نمودن از روش مذكور هم از خاموشيهاي طولاني مدت جلوگيري بعمل مي آيد و هم پيشگيري مطمئن براي جلوگيري از خاموشيهاي بعدي ناشي از سوختن ترانس را به دنبال دارد .

ابعاد دستگاه با عرض ١٤٠ ( با احتساب گلگيرهاي جانبي برابر با ١٨٥ ) ، طول دستگاه ٢١٠ و ارتفاع آن برابر با ٢١٠ سانتيمتر مي باشد . حمل و نقل دستگاه نيز توسط يك دستگاه وانت يدك كش به آساني انجام پذير مي باشد و با وزن ٩٥٠ kg قابليت جابجايي و بهره برداري توسط دو نفر پرسنل را دارد .

تعویض روغن ترانسفورماتور

نشان دهنده سطح روغن