سیرکوله روغن ترانسفورماتور چیست؟

ترانسفورماتور جعبه های فلزی بزرگی هستند که امکان عملکرد ایمن، بهینه و همیشگی تجهیزات برق را فراهم می کنند. سیرکوله روغن یک سیستم بستر ستیز است که وظیفه به گردش درآوردن روغن ایزولاسیون در یک سیکل بسته را بر عهده دارد. هنگامی که ترانسفورماتور در حال تبدیل ولتاژ است، بخشی از انرژی آن به صورت حرارت هدر می رود. درصورتی که این حرارت در هسته و سیم پیچ ها باقی بماند، عایق های کاغذی را ذوب خواهد کرد. سیرکوله روغن یک سیستم مدیریت حرارت و عایق بندی برای تضمین کارایی بهینه کل دستگاه است.

اگر جریان روغن یعنی سیرکولاسیون روغن فقط برای چند ساعت مختلف شود، گرمای تولید شده می تواند کل دستگاه را نابود کند این چرخش مداوم ضامن بقای شبکه برق است. فرایند تصفیه فیزیکی روغن ترانسفورماتور نیز موجب گردش صحیح روغن می شود، بدین صورت که ذرات میکرونی که با چشم قابل مشاهده نیستند از جریان روغن گرفته و حذف می شوند. باقی ماندن این ذرات باعث به وجود آمدن یک پل رسانا و انفجار ترانس می شوند.

انواع سیرکوله روغن ترانسفورماتور

همه ترانس ها به یک شکل عمل نمی کنند، به همین دلیل انتخاب نوع سیرکولاسیون به میزان گرمایی بستگی دارد که باید دفع شود. در مدل های کوچک تر از روش سیرکولاسیون طبیعی استفاده می شود. در این روش روغن داغ سبک شده و به سمت بالا حرکت می کند و روغن سردتر که سنگین تر است، جای آن را خواهد گرفت. این چرخش آرام و مداوم به بهترین شکل قادر به خنک کردن تجهیزاتی است که بار زیادی ندارند. اما در نیروگاه های بزرگ یا صنایع سنگین برای ترانسفورماتورهای قدرت و بزرگ دیگر جابجایی طبیعی جوابگو نیست. برای این بخش ها از سیرکولاسیون اجباری استفاه می کنند. در این سیستم ها، پمپ های قدرتمند با فشار زیاد روغن را از میان سیم پیچ ها عبور می دهند تا انتقال حرارت با سرعتی چندین برابر انجام شده و فن ها رادیاتورها را خنک می کنند. همچنین در سیستم های عظیم به جای هوا از مبدل های حرارتی آب برای خنک سازی روغن استفاده می کنند.

در همه روغن ها اهمیت دارند و در شرایطی که روغن ترانسفورماتور دچار آسیب شدید شده باشد مهندسین سراغ تصفیه شیمیایی روغن ترانسفورماتور می روند و به این وسیله خواص از دست رفته آن را باز می گردانند.

اجزای سیستم سیرکوله روغن

سیستم سیرکوله روغن ترانسفورماتور اجزای مختلفی دارد و مجموعه ای از قطعات به هم وابسته را شامل می شود که هر کدام وظیفه متفاوتی بر عهده دارند. این اجزا عبارتند از:

• مخزن (تانک): محفظه اصلی که روغن ایزولاسیون و متعلقات ترانس در آن قرار می گیرد و مانع از تماس مستقیم روغن با محیط می شود. سفر روغن از مخزن یا تانک شروع شده و در برابر آلودگی های محیطی محافظت می شود. این مخزن برای این که در برابر تغییرات فشار دوام بیاورد از جنس فولاد مقاوم ساخته می شود.
• پمپ روغن: پمپ روغن، جریان را زنده نگه می دارد و وظیفه آن ایجاد فشار لازم برای عبور روغن از مسیرهای باریک سیم پیچ است. پمپ در سیستم های بزرگ از ساکن ماندن روغن در جای خودش جلوگیری کرده و مانع از بروز فاجعه خواهد شد.
• سیستم خنک کننده (رادیاتور و فن): روغن داغ در مسیر حرکتش وارد سیستم خنک کننده می شود. پره های رادیاتور و فن ها، حرارت روغن را گرفته و آن را در هوای آزاد تخلیه می کنند.
• سیستم فیلتراسیون: روغن طی فرایند سیرکوله و در مسیر گردش خود از فیلترهایی عبور می کند. این فیلترها، ذرات معلق، ناخالصی ها و آلودگی های موجود در روغن را گرفته و روغنی خالص و شفاف را به سمت سیم پیچ ها هدایت می کنند.

وظایف سیرکوله روغن در ترانس

اپراتورها به طور مداوم پارامترهای سیرکوله را چک می کنند تا مطمئن شوند که وظایفش را به طور دقیق انجام می دهد. از جمله وظایف سیرکوله روغن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• مهم ترین وظیفه این سیستم، خنک کاری است. روغن مانند حامل انرژی عمل می کند و حرارت را از هسته و نقاط داغ جذب کرده و به رادیاتور انتقال می دهد.
• عایق بندی نیز از دیگر وظایف این سیستم است. روغن ایزولاسیون با پر کردن همه فضاهای خالی و نفوذ به کلیه منافذ از تماس مستقیم قطعات الکتریکی و ایجاد قوس الکتریکی (آرک) جلوگیری می کند.
• وظیفه پاکسازی و انتقال آلودگی در ترانس نیز بر عهده سیستم سیرکوله روغن است. سیرکوله با گردش مداوم باعث می شود ذرات ناشی از فرسایش به سمت فیلترها هدایت شده و روغن به طور مداوم تصفیه شود.
• جلوگیری از اکسیداسیون هم وظیفه سیرکوله روغن است. طی فرسایش داخلی ذرات ریزی وارد روغن می شود و در صورتی که روغن ساکن بماند، این ذرات ته نشین شده و موجب به وجود آمدن اتصال کوتاه می شوند. سیستم سیرکوله فعال، این آلاینده ها با دفع این آلاینده ها و حفظ کیفیت روغن از اکسیداسیون و پیر شدن زودرس کاغذهای عایق جلوگیری خواهد کرد.

اهمیت سیرکوله روغن در عملکرد ترانسفورماتور

اگر فرایند سیرکولاسیون به درستی انجام نشود، روغن در نزدیکی سیم پیچ ها دچار افزایش دما و نقطه داغ یا Hotspot می شود. در اثر این افزایش دما، گازهای اشتعال زا در داخل تانک تشکیل می شوند. به طورکلی حدود ۸۰٪ از خرابی های غیرمنتظره ترانسفورماتورها به دلیل ایجاد مشکل در کیفیت روغن است. سیرکوله به این دلیل اهمیت دارد؛ چون با حذف رطوبت و گازهای محلول، ولتاژ شکست روغن را بالا نگه می دارد و مانع از پیر شدن روغن می شود.

در صورت عدم گردش صحیح روغن، دمای داخلی به سرعت بالا می رود، عایق های کاغذی سیم پیچ ها ترد و شکننده می شوند و گازهای اشتعال زا تولید شده و خطر بروز انفجار افزایش می یابد. با گردش صحیح روغن، احتمال اکسیداسیون به شدت کاهش می یابد.

جمع بندی

سیرکوله روغن ترانسفورماتور یک فرآیند مهندسی شده است که با جریان روغن، مرز میان عملکرد بهینه و خرابی های فاجعه بار را مشخص می کند. این سیستم با مدیریت دقیق دما، حفظ خاصیت عایقی و پاکسازی مداوم، این امکان را فراهم می کند که ترانسفورماتور بتواند برای ده ها سال وظایف خود را به بهترین شکل انجام دهد.

سوالات متداول

1-   سیرکوله روغن چگونه عمر ترانس را افزایش می دهد؟

در این فرایند با ممانعت از تجمع حرارت در هسته از تخریب حرارتی کاغذهای عایق جلوگیری به عمل می آید. همچنین با انتقال مداوم روغن به سمت فیلترها، رطوبت و گازهای مخرب حذف شده و به این وسیله از پیر شدن زودرس روغن و اجزای داخلی ترانس جلوگیری خواهد شد.

2-   آیا می توان عملکرد سیرکوله روغن را بهبود داد؟

بله، از طریق نصب سنسورهای هوشمند که قابلیت کنترل سرعت پمپ ها و فن ها بر اساس دمای لحظه ای را دارند می توان عملکرد سیرکوله روغن را بهبود بخشید. همچنین ارتقای سیستم های فیلتراسیون و انجام آزمایش های دوره ای گازکروماتوگرافی در بهینه سازی مسیر گردش روغن موثر است.

3-   مهم ترین مزیت سیرکوله صحیح روغن چیست؟

مهم ترین مزیت سیرکوله پایداری دی الکتریک و حفظ ثبات دمایی است. با گردش صحیح روغن، نقاط داغ (Hot Spots) در سیم پیچ ها ایجاد نخواهد شد و در نتیجه احتمال بروز خطاهای داخلی کاهش یافته و از قطع ناگهانی برق در مقیاس وسیع جلوگیری خواهد شد.