تصفیه شیمیایی روغن ترانسفورماتور
ترانسفورماتور مهم ترین و گران ترین تجهیز در سیستم‌های قدرت محسوب میشود. خروج ترانسفورماتور از مدار در اثر بروز عیب باعث وارد آمدن خسارات جبران ناپذیری خواهد شد. اهمیت و جایگاه ترانسفورماتور در سیستم قدرت ایجاب میکند که در کلیه مراحل طراحی، ساخت، بهره‌برداری و نگهداری ترانسفورماتور دقت بسیار بالایی لحاظ شود. امروزه بحث نگهداری در سیستم قدرت بخصوص در مورد ترانسفورماتورها بسیار مورد توجه قرار گرفته است و به عنوان عاملی که میتواند در بهبود عمر تجهیز، قابلیت اطمینان تجهیز و کل سیستم موثر باشد قلمداد میشود. وجود بازدیدهای دوره‌ای یا پیشگیرانه با ذکر فواصل زمانی و نوع بازدیدهای لازم و نیز توجهات و توصیه های لازم برای نگهداری بهتر با توجه به تجارب مختلف باعث افزایش عمر ترانسفورماتور و کاهش صدمات ناخواسته خواهد شد. امروزه با گذشت بیش از 40 سال از نصب ترانسفورماتورها در کشور و افزایش بار سیستم، پیری ترانسفورماتورهای قدرت یکی از نگرانی های اصلی شبکه می باشد.
مهم ترين قسمت ترانسفورماتورها كه عامل اصلي پيري ترانسفورماتور است عايق آن هاست كه معمولا از اجزاي سلولزي و روغن تشكيل مي‌شوند. در اين ميان روغن ترانسفورماتور وظایف گوناگوني از جمله ايزولاسيون، خنك كنندگي و اطلاعات در مورد وضعيت پيري و كار ترانسفورماتور به عهده دارد.
عمر ترانسفورماتور با عمر عایق کاغذ آن برابر است؛ بنابراین برای افزایش عمر ترانسفورماتور باید عمر عایق کاغذی را افزایش داد. برای جلوگیری از فرسودگی کاغذ، می بایست از فرسودگی روغن جلوگیری به عمل آید. برای جلوگیری از فرسودگی روغن و هم چنین بازیافت روغن فرسوده انجام تصفیه شیمیایی لازم است. این نوع تصفیه به بهبود رنگ، کاهش اسیدیته، افزایش کشش سطحی روغن ترانسفورماتور و حذف آلودگی های قطبی روغن میانجامد.
تصفیه شیمیایی روغن ترانسفورماتورهای قدرت برای اولین بار در کشور توسط شرکت پویا پژوهش آروید پاژ عضو گروه مهام شرق در جهت جلوگیری از واردات بی رویه روغن در شرایط تحریم مطرح گردید. در همین راستا تحقیقات یک ساله بصورت منسجم انجام گرفت. ماحصل این تحقیقات فشرده خریداری یک دستگاه تصفیه شیمیایی روغن با بروزترین تکنولوژی در دنیا برای اولین بار در ایران در سال 1391 شد. این دستگاه مورد استقبال گسترده مدیران شرکت توانیر قرار گرفته و همچنین تاییدیه تصفیه شیمیایی توسط این شرکت بصورت بخش‌نامه ای به کلیه شرکتهای برق منطقه‌ای ابلاغ گردید. به دلیل استقبال چشمگیر از نتیجه کار تصفیه شیمیایی، دستگاه دیگری نیز از کشور آلمان خریداری شد. تاکنون بیش از 850.000 لیتر روغن فرسوده (54 عدد ترانسفورماتور برقدار) توسط این دستگاهها تصفیه شده است. این تصفیه‌ها چه از لحاظ کیفی و چه از نظر نحوه انجام، موفقیت آمیز بوده به‌گونه‌ای که در حین تصفیه ترانسفورماتورهای برقدار هیچ‌گونه آلارم یا تریپ ناشی از رله بوخهلتز و هیچ گونه اخطاری از این بابت در روند تصفیه در ترانسفورماتور اتفاق نیفتاده است.
کلیه مراحل تصفیه شیمیایی از آغاز و همچنین پایش سالانه روغن تصفیه شده تحت نظارت و راهنمایی‌های اساتید موسسه شرینگ آلمان انجام میشود. همچنین همکاری‌های بسیار ارزشمندی در این زمینه با موسسه شرینگ صورت گرفته است. پایش آنتی‌اکسیدان ترانسفورماتورهای تصفیه شده بصورت سالانه انجام و مورد بررسی قرار میگیرد تا در صورت نیاز عمل تزریق آنتی‌اکسیدان انجام گردد. تمامی این روند توسط متخصصان ایرانی انجام میشود.
تاکنون این دستگاهها به لطف حمایت‌های بیدریغ مدیران شرکت توانیر به اقصی نقاط کشور منتقل شده و نتایج درخشانی را در تصفیه شیمیایی روغن ترانسفورماتور هم در زمینه نیروگاهی و هم در زمینه پست‌های قدرت از خود به جای گذاشته است از این جمله میتوان به نیروگاه شهید عباسپور، شرکت های برق منطقه‌ای خراسان، غرب کشور، فارس، هرمزگان و سمنان اشاره نمود.
تصفیه شیمیایی با حذف آلودگی های قطبی و شیمیایی، رطوبت، ذرات معلق موجود در روغن و هم چنین بهبود رنگ روغن، روغن فرسوده را به روغن نو به گونه ای تبدیل می کند که روغن پس از تصفیه، ملاک ها و شرایط توصیف شده در استاندارد جهانی IEC 60296 را برآورده می کند. از جمله محاسن تصفیه شیمیایی به طورکلی می توان به افزایش عمر روغن، افزایش عمر کاغذ ترانسفورماتور و در نتیجه افزایش چشمگیر عمر ترانسفورماتور اشاره کرد. این روش دارای مزیتهای زیادی نسبت به تعویض می باشد که از این جمله می توان به هزینه کم، جلوگیری از هدررفتن با بازیافت روغن، عدم نیاز به نگهداری روغن آلوده و فرسوده، حفظ محیط زیست، جلوگیری از خاموشی شبکه با تصفیه آنلاین، عملکرد بهتر نسبت به حالت تعویض روغن و عدم نیاز به بازکردن درپوش ترانسفورماتور اشاره نمود.
تصفیه شیمیایی روغن ترانسفورماتورهای قدرت برای اولین بار در کشور توسط گروه مهام شرق در جهت جلوگیری از واردات بی رویه روغن در شرایط تحریم با همکاری شرکت توانیر مطرح گردید. در همین راستا تحقیقات یک ساله بصورت منسجم در این باره انجام گرفت. ماحصل این تحقیقات فشرده خریداری یک دستگاه تصفیه شیمیایی روغن با بروزترین تکنولوژی در دنیا برای اولین بار در ایران در سال 1391 شد. این دستگاه مورد استقبال گسترده مدیران شرکت توانیر قرار گرفته و همچنین تاییدیه تصفیه شیمیایی توسط این شرکت به کلیه شرکت های برق منطقه‌ای ابلاغ گردید. تاکنون این دستگاه به اقصی نقاط کشور منتقل شده و نتایج درخشانی را در تصفیه روغن ترانس هم در زمینه نیروگاهی و هم در زمینه پست‌های قدرت از خود به جای گذاشته است. از این جمله می توان به نیروگاه شهید عباسپور، برقهای منطقه ای غرب، خراسان، هرمزگان، مازندران، کرمان و برق منطقه‌ای سمنان اشاره نمود.
تصفیه شیمیایی بنا به تعریف استاندارد IEC عبارت است از: حذف هر گونه آلودگیهای قطبی و شیمیایی روغن از جمله اسیدها، آلدهیدها، کتون‌ها، استرها و ترکیبات آروماتیکی. این فرآیند باعث بهبود پارامترهای شیمیایی روغن از جمله عدد خنثیسازی (اسیدیته)، کشش سطحی، ضریب تلفات و رنگ روغن میشود. طبق نظریه مایر، نقطهی شروع تصفیه شیمیایی با پارامتر M.I.N (عدد مایر) مشخص میشود. این پارامتر از حاصل تقسیم مقدار کشش سطحی بر مقدار اسیدیته بهدست میآید. با طی شدن پروسهی پیری روغن این پارامتر سیر نزولی دارد. هنگامیکه اندازهاین پارامتر از 300 کمتر گردد؛ پیشنهاد می شود که در اولین فرصت تصفیه شیمیایی انجام گردد.
مهمترين قسمت ترانسفورماتورها كه عامل اصلي پيري ترانسفورماتور است عايق آنهاست كه معمولا از اجزاي سلولزي و روغن تشكيل مي‌شوند. در اين ميان روغن ترانسفورماتور وظایف گوناگوني از جمله ايزولاسيون، خنك كنندگي، آغشته نمودن اجزاء سلولزي و اطلاعات در مورد وضعيت پيري و كار ترانسفورماتور بعهده دارد. در اثر عوامل مختلف از جمله رطوبت، اكسيژن و حرارت،سرعت پير شدن عايق ترانسفورماتور افزايش يافته و باعث ايجاد پراكسايد، آب، اسيد و در نهايت لجن مي‌شوندكه این پدیده به نوبه خود باعث كاهش خنك‌كنندگي و کاهش بارگيري ترانسفورماتور و موجب پيري زودرس سلولز و در نهايت مرگ ترانسفورماتور مي‌شود. لازم به ذکر است که افزایش هر 8 درجه دما برای روغن ترانسفورماتور یا دو برابر شدن مقدار رطوبت روغن ترانسفورماتور باعث نصف شدن عمر ترانسفورماتور می شود. بنابر آمار سال 1390 حدود بیش از 15 میلیون لیتر روغن با عمر بالای 30 سال در کشور موجود است.
عمر ترانسفورماتور با عمر عایق کاغذ آن یکسان است؛ بنابراین برای افزایش عمر ترانسفورماتور باید عمر عایق کاغذی را افزایش داد. برای جلوگیری از فرسودگی کاغذ، میبایست از فرسودگی روغن جلوگیری به عمل آید. همچنین برای جلوگیری از فرسودگی و بازیافت روغن فرسوده، انجام تصفیه شیمیایی لازم است. این نوع از تصفیه به بهبود رنگ، اسیدیته، کشش سطحی روغن ترانسفورماتور و حذف آلودگیهای قطبی روغن میانجامد. جدول فوق دو پارامتر اسیدیته و کشش سطحی روغن ترانسفورماتور را به ازای کیفیتهای مختلف روغن بیان میکند. هدف تصفیه شیمیایی، تبدیل روغن کارکرده و فرسوده به روغن با ویژگی‌های روغن نو است؛ بطوریکه روغن پس از تصفیه، ملاکها و شرایط توصیف شده در استاندارد IEC مربوطه را برآورده میکند.
مزایای تصفیه شیمیایی
از جمله محاسن تصفیه شیمیایی میتوان به افزایش عمر روغن، افزایش عمر کاغذ ترانسفورماتور و در نتیجه افزایش عمر ترانسفورماتور اشاره کرد. این روش دارای مزیتهایی نسبت به تعویض میباشد که از این جمله میتوان به هزینه مناسب، جلوگیری از هدررفتن روغن با بازیافت روغن، عدم نیاز به نگهداری روغن آلوده و فرسوده، حفظ محیط زیست با انبار نکردن روغن آلوده، جلوگیری از خاموشی شبکه با تصفیه آنلاین، عملکرد بهتر نسبت به حالت تعویض روغن و عدم نیاز به بازکردن درپوش ترانسفورماتور و همچنین شست و شوی موثر سیم‌پیچ ها و لجن زدایی اشاره نمود. قابل ذکر است که در حالت تعویض روغن به علت اینکه تمام آلودگی و ترکیبات اسیدی از ترانسفورماتور خارج نمی‌شود سرعت آلودگی روغن نو نسبت به حالت تصفیه آنلاین بیشتر است. در شکل زیر سه حالت تعویض، تصفیه فیزیکی و شیمیایی با هم مقایسه شده است. در شکل 4 نمودار چند ساله از نتایج تعویض روغن، در مقایسه با تصفیه شیمیایی مقایسه شده است. در روند پیری روغن، مشاهده میشود که تصفیه شیمیایی به دلیل ویژگی‌های منحصر بفرد نسبت به تعویض روغن، نتایج بسیار بهتری دارد و حتی در سال‌های پیش روی انجام این عملیات، شرایط روغن در صورت نگهداری مناسب، شرایط مناسبی خواهد داشت. اما در این نمودار آمده است که در صورت تصفیه کم و ناقص، شرایط خوبی برای روغن متصور نخواهد بود. این نتایج برای ده سال ثبت و پیگیری شده است که میتواند مرجع مناسبی برای تصمیم گیری انجام تصفیه شیمیایی باشد.
تصفیه آنلاین (برقدار) ترانسفورماتور
تصفیه شیمیایی و فیزیکی میتواند به دو صورت آنلاین و آفلاین انجام گیرد. تصفیه آنلاین در حالتی که ترانسفورماتور برقدار است؛ انجام میگیرد. از مزایای این نوع تصفیه نسبت به تصفیه آفلاین میتوان به کاهش خاموشی اشاره کرد. همچنین لرزه‌ها و ارتعاشات مکانیکی در کنار دمای روغن در حالت آنلاین کمک میکند که آلودگیهای درون ترانسفورماتور نسبت به حالت آفلاین، بهتر خارج شده و تصفیه گردند. یکی از مهم ترین دلایل تاثیرگذاری تصفیه آنلاین، گرم بودن هسته و لرزش‌ها ارتعاشات مکانیکی موجود به علت برقدار بودن و کارکرد ترانسفورماتور است که باعث میشود لجن زدایی آن به خوبی انجام گیرد و این قضیه در تصفیه شیمیایی روغن بسیار مهم است؛ در صورتی که در ترانسفورماتورهای آفلاین این موضوع به این شکل اتفاق نخواهد افتاد. به همین دلیل تصفیه در حالت آنلاین همواره عملکرد بهتری را نسبت به تعویض روغن دارا میباشد. هنگام تصفیه شیمیایی از تجهیزات خاصی جهت جلوگیری از ورود هوا به ترانسفورماتور برقدار استفاده میشود.
از طرف دیگر در تصفیه نوع آفلاین لجن موجود در ترانسفورماتور به طور کامل در روغن حل نشده و با گذشت زمان نتیجه مطلوبی در پی نخواهد داشت. به عنوان مثال نمونه‌ای از تصفیه شیمیایی به صورت آفلاین (ترانسفورماتور 63 سیار پست نجفی خراسان رضوی) در جدول 5 آورده شده است. این ترانسفورماتور برای بار اول در سال 94 به صورت آفلاین تصفیه شیمیایی گردید ولی بعد از گذشت دو سال، در سال 96 به دلیل افزایش مقدار اسیدیته، دوباره تصفیه شیمیایی گردید. در ابتدای امر، تصفیه شیمیایی به علت کنار گذاشته شدن ترانسفورماتور، به صورت آفلاین یا بدون برق تصفیه گردید که نتایج بسیار مناسبی در بر داشت و عملکرد مناسب و بدون مشکل تصفیه شیمیایی اثبات شد، در دو سال بعد، پس از برق دار کردن تجهیز و استفاده مجدد از ترانسفورماتور مشاهده شد که پارامترهای روغن بدتر شد و این قضیه مشاهده شد که تصفیه آفلاین و آنلاین چه تفاوت مهمی با هم دارد. مجددا پس از گذشت دو سال، عملیات تصفیه شیمیایی انجام شد و هنوز روغن آن شرایط مناسبی دارد. پارامترهای این ترانسفورماتور قبل و بعد از هر دو تصفیه به شرح جدول زیر است.
گوشه ای از پروژه های انجام شده تصفیه شیمیایی ترانسفورماتور در استان های مختلف در زیر آمده است
