روغن ترانس مهار شده و مهارنشده

روغن ترانس مهار شده و مهارنشده؛ تفاوت‌ها، ویژگی‌ها و کاربردها

روغن ترانسفورماتور یکی از مهم‌ترین اجزای سیستم عایق‌بندی و خنک‌کاری ترانسفورماتورهای قدرت و توزیع است. این روغن علاوه بر انتقال حرارت، وظیفه عایق الکتریکی، خاموش کردن قوس‌های الکتریکی، محافظت از عایق‌های سلولزی و افزایش عمر تجهیزات را نیز بر عهده دارد. به همین دلیل انتخاب روغن مناسب، تأثیر مستقیمی بر قابلیت اطمینان و طول عمر ترانسفورماتور دارد.

یکی از مهم‌ترین دسته‌بندی‌های روغن‌های ترانس، تقسیم آن‌ها به روغن‌های مهار شده (Inhibited) و مهارنشده (Uninhibited) است. تفاوت این دو گروه در وجود یا عدم وجود مواد آنتی‌اکسیدان است؛ موضوعی که نقش مهمی در سرعت اکسیداسیون روغن، تشکیل لجن و عمر مفید آن ایفا می‌کند.

اکسیداسیون؛ مهم‌ترین عامل کاهش عمر روغن ترانس

روغن ترانسفورماتور در طول سال‌ها به طور مداوم در معرض اکسیژن، حرارت و حضور فلزاتی مانند مس و آهن قرار دارد. این عوامل به تدریج باعث اکسید شدن روغن می‌شوند. در اثر اکسیداسیون، ترکیبات اسیدی، لجن و وارنیش تشکیل می‌شود. این رسوبات روی سیم‌پیچ‌ها و مجاری خنک‌کننده تجمع یافته و انتقال حرارت را کاهش می‌دهند. افزایش دمای ترانس نیز موجب تسریع تخریب کاغذهای عایق شده و در نهایت عمر مفید ترانسفورماتور را کاهش می‌دهد.

برای کاهش این فرآیند، در برخی روغن‌های ترانس از افزودنی‌های آنتی‌اکسیدان استفاده می‌شود. یک بازدارنده (Inhibitor) اکسیداسیون ماده ای است که درون مایع عایق قرار دارد یا به آن اضافه می شود تا مقاومت آن را در برابر حمله مضر در یک محیط اکسید کننده بهبود بخشد، یعنی بازدارنده ها ثبات اکسیداسیون روغن ها را بهبود می بخشند. تمام روغن های ترانسفورماتور تا حدی حاوی بازدارنده هستند. روغن های "مهار نشده" حاوی بازدارنده های طبیعی و یا بازدارنده های مصنوعی با حداکثر غلظت 0.08 درصد وزنی هستند. روغن های "مهار شده" حاوی بازدارنده با حداکثر غلظت 0.4 درصد وزنی هستند.

روغن ترانس مهارنشده (Uninhibited Transformer Oil)

روغن ترانس مهارنشده، روغنی است که فاقد مواد آنتی‌اکسیدان افزوده شده است. مقاومت این روغن در برابر اکسیداسیون تنها به کیفیت روغن پایه وابسته است. در شرایطی که ترانسفورماتور دارای سیستم آب‌بندی مناسب بوده، ورود هوا محدود باشد و نگهداری به‌صورت منظم انجام شود، این روغن می‌تواند عملکرد مناسبی داشته باشد. با این حال، در صورت افزایش دما یا تماس مداوم با اکسیژن، سرعت اکسیداسیون آن نسبت به روغن‌های مهار شده بیشتر خواهد بود.

مزایای این روغن عبارت‌اند از:

• فرمولاسیون ساده‌تر

• قیمت پایین‌تر

• پایداری مناسب در ترانس‌های کوچک و شرایط کاری سبک

• سهولت بازیافت و احیا

در مقابل، سرعت بیشتر اکسیداسیون و تشکیل لجن در سرویس‌های طولانی، از مهم‌ترین محدودیت‌های این گروه محسوب می‌شود.

روغن ترانس مهار شده (Inhibited Transformer Oil)

در روغن‌های مهار شده، مقدار مشخصی ماده آنتی‌اکسیدان به روغن افزوده می‌شود تا واکنش‌های اکسیداسیون را کند کرده و از تخریب زودهنگام روغن جلوگیری کند.

رایج‌ترین ماده مهارکننده اکسیداسیون، 2,6-Di-tert-butyl-para-cresol یا DBPC (که با نام BHT نیز شناخته می‌شود) است. این افزودنی با خنثی کردن رادیکال‌های آزاد، سرعت تشکیل اسیدها و لجن را کاهش می‌دهد. به همین دلیل، روغن‌های مهار شده معمولاً عمر بیشتری داشته و در ترانسفورماتورهایی که تحت بار سنگین، دمای بالا یا شرایط کاری سخت قرار دارند، عملکرد بهتری ارائه می‌کنند.

ماده مهارکننده چگونه عمل می‌کند؟

در فرآیند اکسیداسیون، مولکول‌های روغن به مرور زمان به رادیکال‌های آزاد تبدیل می‌شوند. این رادیکال‌ها واکنش‌های زنجیره‌ای ایجاد کرده و به سرعت موجب تخریب روغن می‌شوند. مواد مهارکننده مانند DBPC این رادیکال‌ها را پیش از ادامه واکنش جذب کرده و زنجیره اکسیداسیون را متوقف می‌کنند. در نتیجه، سرعت تشکیل اسید، لجن و سایر محصولات اکسیداسیون به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. البته این افزودنی در طول زمان مصرف می‌شود؛ بنابراین در روغن‌های در حال سرویس، مقدار باقی‌مانده آنتی‌اکسیدان نیز یکی از پارامترهای مهم آنالیز روغن محسوب می‌شود.

مقایسه روغن‌های ترانس مهار شده و مهارنشده

مهم‌ترین تفاوت این دو گروه در مقاومت آن‌ها در برابر اکسیداسیون است. روغن‌های مهار شده به دلیل وجود افزودنی آنتی‌اکسیدان، دیرتر دچار تشکیل اسید و لجن می‌شوند و در دماهای بالا پایداری بیشتری دارند. در مقابل، روغن‌های مهارنشده از نظر ساختار ساده‌تر بوده و در شرایط کاری مناسب نیز می‌توانند عملکرد قابل قبولی داشته باشند، اما در معرض اکسیژن و حرارت، سریع‌تر کیفیت خود را از دست می‌دهند.

از نظر خواص الکتریکی، هر دو نوع روغن در صورت نو بودن و رعایت استانداردهای تولید، می‌توانند استحکام دی‌الکتریک بالایی داشته باشند و تفاوت اصلی آن‌ها بیشتر در طول عمر و پایداری شیمیایی است.

کاربردهای روغن ترانس مهارنشده

روغن‌های مهارنشده معمولاً در ترانسفورماتورهای توزیع کوچک، تجهیزات با بار متوسط، ترانس‌هایی با سیستم آب‌بندی مناسب و کاربردهایی که دوره‌های سرویس کوتاه‌تر دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. در برخی کشورها نیز به دلیل سیاست‌های نگهداری یا ملاحظات اقتصادی، همچنان استفاده از این روغن‌ها متداول است.

کاربردهای روغن ترانس مهار شده

روغن‌های مهار شده بیشتر در ترانسفورماتورهای قدرت، ترانس‌های ولتاژ بالا، نیروگاه‌ها، پست‌های انتقال برق، صنایع سنگین و تجهیزاتی که به قابلیت اطمینان بالا نیاز دارند، استفاده می‌شوند. در این تجهیزات، کاهش سرعت اکسیداسیون می‌تواند هزینه‌های نگهداری را کاهش داده و عمر عایق‌های سلولزی را افزایش دهد.

آیا می‌توان این دو روغن را با یکدیگر مخلوط کرد؟

از نظر فنی، در بسیاری از موارد اختلاط روغن‌های مهار شده و مهارنشده امکان‌پذیر است، اما تنها در صورتی که هر دو روغن با استاندارد یکسان تولید شده باشند و سازگاری آن‌ها توسط سازنده یا از طریق آزمون‌های آزمایشگاهی تأیید شود. با این حال، اختلاط این دو روغن معمولاً باعث کاهش غلظت ماده مهارکننده شده و ممکن است عملکرد مورد انتظار روغن مهار شده را تحت تأثیر قرار دهد. به همین دلیل، در ترانسفورماتورهای حساس بهتر است از مخلوط کردن روغن‌های با فرمولاسیون متفاوت خودداری شود.

استانداردهای مرتبط

روغن‌های ترانس مهار شده و مهارنشده بر اساس استانداردهای معتبر بین‌المللی تولید و ارزیابی می‌شوند که مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:

• IEC 60296

• ASTM D3487

• BS 148

• IS 335

این استانداردها حدود مجاز خواصی مانند استحکام دی‌الکتریک، ویسکوزیته، اسیدیته، نقطه ریزش، پایداری اکسیداسیون، مقدار گوگرد خورنده و سایر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی را تعیین می‌کنند.

استاندارد IEC 60296 روغن مهار شده را به عنوان "روغن عایق معدنی حاوی حداقل 0.08٪ و حداکثر 0.40٪ افزودنی آنتی اکسیدان همراه با سایر مواد افزودنی" تعریف می کند. معمولاً پایداری اکسیداسیون روغن مهار نشده به مرور زمان و به تدریج کاهش می یابد، در حالی که ثبات اکسیداسیون روغن مهار شده پس از اتمام افزودنی ها به شدت کاهش می یابد، اما تنها پس از یک شرایط پایدار طولانی. اگرچه این درست است، باید توجه داشت که روغن مهار شده با کیفیت تا 70 درصد یا بیشتر از روغن مهار نشده پیشی می گیرد.

جمع‌بندی

روغن‌های ترانس مهار شده و مهارنشده از نظر عملکرد الکتریکی شباهت زیادی دارند، اما تفاوت اصلی آن‌ها در مقاومت در برابر اکسیداسیون و طول عمر شیمیایی است. روغن‌های مهارنشده فاقد افزودنی آنتی‌اکسیدان هستند و بیشتر برای کاربردهای عمومی یا شرایط کاری سبک مناسب‌اند، در حالی که روغن‌های مهار شده با استفاده از موادی مانند DBPC، مقاومت بسیار بیشتری در برابر تشکیل اسید، لجن و تخریب حرارتی دارند و برای ترانسفورماتورهای قدرت، تجهیزات حساس و سرویس‌های طولانی‌مدت انتخاب مناسب‌تری محسوب می‌شوند. انتخاب بین این دو نوع روغن باید بر اساس توصیه سازنده ترانسفورماتور، شرایط بهره‌برداری، برنامه نگهداری و الزامات استانداردهای مربوط انجام شود.