انجام عمليات تصفيه روغن ترانسفورماتورهاي توزيع در محل نصب
چكيده: بازديد و تصفيه روغن ترانس يكي از عوامل اصلي و مهم در طولاني تر كردن عمر مفيد آن مي باشد . در صورتيكه بازديدهاي دوره اي قدرت عايقي روغن را ضعيف نشان دهد ، تصفيه ، لجن زدايي و رطوبت گيري از روغن ضروري خواهد بود. با توجه به اينكه طول عمر بسياري از ترانسفورماتورهاي موجود در نقاط مركزي و حساس شهرها زياد بوده و روغن آنها ديگر از مرغوبيت و عايقي لازم و استاندارد برخوردار نمي باشند، خطري پنهان و خزنده در ايجاد خاموشيهاي پيش بيني نشده و طولاني وجود دارد و در صورتي كه به آن توجه لازم نشود شركتهاي توزيع در سالهاي آتي با مشكلات زيادي از بابت سوختن ترانسفورماتور هاي خود روبرو خواهند شد .
شركتهاي توزيع برق و مشتركين خصوصي با توجه به تبعات اقتصادي يا اجتماعي ناشي از خاموشيهاي لازم براي اين كار همواره نگراني هاي جدي از تصفيه روغن ترانس دارند چه بسا طفره رفتن و به تعويق انداختن تصفيه روغن ، براي گذشتن از پيكبار تابستاني يا اخذ مجوزهاي لازم براي خاموشي و يا فرصت يافتن براي خواباندن خط توليد ، منجر به بروز حوادث پيش بيني
نشده و بسيار پر هزينه اي بشود . اين مقاله راهكاري نو را در انجام عمل تصفيه روغن ترانسفورماتور در محل نصب ، بدون خاموشي و قطع نيروي برق و در شرايط باردار بودن كامل آن مطرح مي نمايد . اين روش برتري هاي چشمگيري از جمله رطوبت گيري هسته و سيم پيچي هاي ترانسفورماتور در حين انجام تصفيه روغن ، لجن زدايي از سطح داخلي مخزن ، بوبين ها و هسته
ترانسفورماتور، عدم نياز به خاموشي و بي برق نمودن ترانس در حين انجام تصفيه و ٠٠٠ را دارا مي باشد . نتايج اين مقاله بساخت يك نمونه عملي در شركت توزيع برق شهرستان اصفهان منجر شده كه هم اكنون با موفقيت در حال بهره برداري مي باشد .
مقدمه
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 [١
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 عم ً لا 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 ك ً لا 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 ١٢٥٠ كه داراي ١١٠٠ ليتر روغن است، آن هم در حال نصب در پست، كاري بسيار مشكل خواهد بود . kVA ترانس تعويض ترانس به دليل نامناسب بودن روغن آن، احتما ً لا 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 كام ً لا 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 . دياگرام قسمتهاي مختلف اين دستگاه در شكل ( ١) نشان داده شده است .
شكل ( ١) : بلوك دياگرام مكانيسم دستگاه پيشنهادي
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 ، كام ً لا 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
.
٦ – مزاياي اقتصادي
با توجه به كار دستگاه بصورت خط گرم بارزترين مزيت اقتصادي آن ، كاهش انرژي هاي توزيع نشده است . فرض ١٢٥٠ را با روش سنتي تصفيه كنيم و روغن ترانس كمي كثيف باشد اين كار با احتساب kVA كنيم بخواهيم روغن يك ترانس مقدمات و باز و بست لوله ها حدود ٨ ساعت وقت مي گيرد. اگر فرض كنيم اين ترانس بطور ميانگين در ٦٠ % بار نامي كار مي كرده است، بهاي انرژي توزيع نشدة آن عبارت خواهد بود از
:
١٢٥٠ = صرفه جويي اقتصادي * ٠/٩ * %٦٠ * ١٦٠ * ٨ = ٨٦٤/ ريال ٠٠٠
٠ و بهاي هر كيلو وات ساعت انرژي را بطور متوسط ١٦٠ ريال فرض كرده / براي سهولت ضريب قدرت را ثابت و برابر ٩ ترانس را برابر بگيريم، هزينه انرژي توزيع نشده بر جمع هزينه هاي offline و online ايم. حال اگر هزينه تصفيه روغن ا ضافه ميگردد. ضمن آنكه خاموشيهاي فوق نارضايتي مشتركين و در كارخانه هاي توليدي از offline تصفيه شده بصورت
مدار خارج شدن خط توليد را در بر دارد
. برابر مي باشد . offline هزينه هاي ساخت دستگاه تقريبًا با هزينه هاي ساخت دستگاه هاي شكل ( ٢) : نمونه اي از انجام عمليات تصفيه روغن در پست عمومي شركت توزيع برق شهرستان اصفهان
٧ – 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 . ٦٣٠ ب رابر ٥ ساعت و براي يك ترانس kVA زمان ميانگين كاركرد دستگاه تصفيه پس از اتصال براي يك ترانسفورماتور
١٢٥٠ ب رابر ١٠ ساعت مي باشد كه بدليل عدم اعمال خاموشي، نگراني از بابت آن نيست . سيستم ارت حفاظتي kVA دستگاه نيز بصورت رينگ به سيستم ارت پست متصل مي شود .
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 قابليت جابجايي و بهره برداري توسط دو نفر پرسنل را دارد . kg تقريبي
نتيجه گيري :
استفاده از مكانيسم پيشنهادي در اين مقاله به تصفيه بسيار بهتر روغن ترانس منجر مي شود كه در كنار عدم نياز به معرفي مي كند . به لحاظ اقتصادي كاربرد اين offline خاموشي، آن را جانشين بسيار مناسبي براي دستگاههاي تصفيه بصورت دستگاه كاملا توجيه پذير و منطقي است و خصوصًا در مناطق رطوبت خيز يا گرم مانند جنوب و شمال كشور كه با مشكلات بسيار زيادي از اين بابت سرو كار دارند، اين دستگاه مي تواند بسيار مفيد واقع شده و شعار هميشگي ’’ پيشگيري بهتر از
درمان است‘‘ را تحقق بخشد .
منابع
١ ] – مشكوه الديني ، محمدرضا : بررسي آماري عيوب ترانسفورماتورهاي توزيع : دومين كنفرانس شبكه هاي توزيع برق ] اصفهان ١٣٧١
٢ ] – ز ٠ خادياكوف : تعمير ترانسفورماتورهاي قدرت : ترجمة مهندس هوشنگ عليمرداني : توانير ١٣٨٠ ]