مقدمه

روغن ترانسفورماتور، ترانسفورماتورها قلب شبکه‌های برق هستند. این دستگاه‌های حیاتی انتقال توان الکتریکی با ولتاژهای مختلف را بدون تغییر فرکانس امکان‌پذیر می‌کنند. بخش عمده‌ای از قابل‌اعتماد بودن، عمر و عملکرد ایمن ترانسفورماتور به نوع و کیفیت روغن مورد استفاده در آن بستگی دارد. روغن ترانسفورماتور جزئی جدایی‌ناپذیر از صنایع برق است و با توجه به نقش‌های مختلف آن از جمله عایقی، خنک‌کننده و حتی تشخیص خطا، شناخت علمی و عملی ویژگی‌ها، آزمون‌ها، انتخاب تامین‌کننده و هزینه‌های مربوطه اهمیت زیادی دارد.

بخش ۱: ماهیت و وظایف روغن ترانسفورماتور

۱-۱- ساختار و ترکیب شیمیایی

روغن ترانسفورماتور غالباً متشکل از نفت پایه معدنی است. فرآیند پالایش نفت خام اولیه، طی واکنش‌های هیدروژناسیون و گوگردزدایی، روغنی پایدار با درجه خلوص بالا تولید می‌کند. روغن‌های سنتزی (مثل روغن‌های استری، روغن‌های سیلیکونی) هم در موارد خاص استفاده می‌شوند، اما بیش از ۹۵% بازار دنیا متعلق به روغن معدنی است.

ویژگی‌های کلیدی شیمیایی روغن ترانسفورماتور:

– نقطه اشتعال: بالاتر از ۱۴۰ درجه سانتی‌گراد
– پایداری شیمیایی در برابر اکسایش
– ویسکوزیته متناسب
– خاصیت جذب گاز
– ضریب نفوذناپذیری الکتریکی
– حداقل حضور رطوبت و مواد قطبی

۱-۲- نقش کاربردی روغن ترانسفورماتور

روغن ترانسفورماتور نقشی چندگانه دارد که عبارت‌اند از:

1. عایق الکتریکی: بخش عمده‌ای از ترانسفورماتور با کاغذ آغشته به روغن عایق‌بندی شده است. این روغن‌ها مانع جرقه یا قوس الکتریکی می‌شوند.
2. انتقال حرارت: در حین کارکرد ترانسفورماتور، اندازه قابل‌ملاحظه‌ای گرما تولید می‌شود که روغن باید آن را به پوسته و رادیاتورها منتقل کند.
3. جذب مواد ناخالص و محصولات جانبی تخریب عایق: روغن محیطی برای جذب ناخالصی‌های آلی و معدنی یا حلالیت گازهای محلول پدید می‌آورد.
4. پوشاننده اجزای داخلی: حفاظت تجهیزات از رطوبت و هوا باعث افزایش عمر مفید آنها می‌شود.

بخش ۲: انواع روغن ترانسفورماتور

۲-۱- روغن‌های معدنی (Mineral Oils)

روغن معدنی رایج‌ترین گزینه بازار است و عمدتاً از دو نوع پارافینی و نفتنیک ساخته می‌شود.
روغن‌های پارافینی نقطه انجماد پایین‌تری دارند اما پایداری اکسیداسیونی کمتری نسبت به نوع نفتنیک دارند. مزیت نوع نفتنیک پایداری بهتر در دماهای بالا است.

۲-۲- روغن‌های سنتزی (Synthetic Oils)

شامل روغن‌های سیلیکونی، روغن استری (طبیعی یا مصنوعی) و روغن‌های مصنوعی خاص برای کاربردهای ویژه (مثلاً محیط‌های با دمای بسیار پایین یا فاقد آتش‌سوزی). این‌ها معمولاً گران‌قیمت‌تر و فقط در شرایط خاص توصیه می‌شوند؛ مثلاً محیط‌هایی با خطر آتش‌سوزی بسیار بالا.

۲-۳- روغن‌های مخصوص، اکولوژیک و زیست‌تجزیه‌پذیر

روغن‌های گیاهی (مثل روغن کلزا یا سویا) اخیراً جایگزین‌هایی برای روغن معدنی در محیط‌های حساس زیست‌محیطی شده‌اند، هرچند هنوز برخی محدودیت‌های فنی (پایداری اکسایشی، نقطه انجماد) دارند.

بخش ۳: ویژگی‌های فنی و آزمون‌های کیفی روغن ترانسفورماتور

۳-۱- آزمایش‌های استاندارد روی روغن مصرفی

الف- تست ولتاژ شکست (Breakdown Voltage): معیار کلیدی سنجش کارایی روغن عایق است. مقدار KV در آزمون استاندارد باید بالاتر از ۳۰ (بسته به استاندارد ملی/بین‌المللی گاهی ۴۰ یا بیشتر) باشد.
ب- تست نقطه اشتعال (Flash Point): با هدف اطمینان از ایمنی حرارتی.
ج- تست گران‌روی (Viscosity): گران‌روی مناسب عملکرد بهتر در انتقال حرارت دارد.
د- تست اسیدیته (Acid Number): مقدار اسیدهای محلول نشانگر میزان تخریب روغن است.
ه- تست محتوای آب (Water Content): وجود آب، عایق بودن سیستم را شدیداً تهدید می‌کند.
ی- تست دی الکتریک و دی الکتریک لاس فکتور (Dissipation Factor): بررسی میزان تلفات و سلامت عایق.
ر- تست کروماتوگرافی گازی (DGA): رایج‌ترین آزمون تشخیص خطای فعال؛ شناسایی گازهای محلول نظیر هیدروژن، متان، اتان، اتیلن و دیگر گازها نشانه‌ای از شروع تخریب داخلی است.

۳-۲- آزمون‌های استاندارد بین‌المللی

– ASTM (مثل ASTM D3487, ASTM D877): ایالات متحده
– IEC (IEC 60296): اتحادیه اروپا و کشورهایی نظیر ایران
– BS (British Standards): بریتانیا

بخش ۴: نگهداری و طول عمر روغن ترانسفورماتور

۴-۱- سیاست‌های نگهداری

– آزمایش‌های دوره‌ای: بسته به شرایط محیطی، ماهیانه یا شش ماه یکبار آزمایش کیفیت روغن.
– تعویض یا پالایش: روغن‌هایی که اسیدیته بالا دارند یا ولتاژ شکستشان پایین آمده است عموماً پالایش، فیلتر و احیا می‌شوند.
– پایش رطوبت و دمای محیط: استفاده از تجهیزات خشک‌کن یا تزریق آرگون برای حذف آب.

۴-۲- عوامل کاهش‌دهنده عمر روغن

– نفوذ رطوبت از محیط
– افزایش بار و شوک‌های حرارتی
– حضور اکسیژن آزاد و واکنش‌های اکسیداسیون
– آلودگی شیمیایی یا نفوذ مواد خارجی

افزایش مراقبت‌های نگهداری به طور مستقیم باعث صرفه‌جویی اقتصادی و کاهش ریسک حادثه در سطح شبکه خواهد شد.

بخش ۵: نکات کاربردی، خرید و هزینه روغن ترانسفورماتور

۵-۱- ملاحظات خرید

در خرید روغن ترانسفورماتور کاربردی باید چند بعد را مد نظر قرارد دهید:

۸. نوع و برند روغن: برندهای معتبر (مانند شل، توتال، ایزوترانس، پارس، بهران، نفت سپاهان و …).
۲. استانداردهای تولید: روغن باید گواهینامه‌های معتبر بین‌المللی یا داخلی مرتبط (ASTM, IEC, ISIRI) داشته باشد.
۳. وضعیت بسته‌بندی: ورود ناخالصی در مراحل انبارداری یا حمل به شدت روی کیفیت روغن تأثیر منفی می‌گذارد.
۴. اندازه ذرات و گاز حل‌شده: میزان ذرات معلق باید پایین‌تر از استاندارد باشد و میزان گاز در محدوده قابل قبول قرار گیرد.
۵. گارانتی تامین‌کننده: برخی تولیدکنندگان، تضمین کارایی روغن را ارائه می‌دهند.

۵-۲- هزینه روغن ترانسفورماتور

هزینه روغن ترانسفورماتور تابع عوامل متعددی است:

– نوع روغن: روغن معدنی ارزان‌ترین است، روغن سنتزی چندین برابر و روغن گیاهی ۱.۵ تا ۳ برابر هزینه دارد.
– حجم مخزن: ترانسفورماتورهای کوچک خانگی یا پست‌های توزیع کم‌تر از ۱۰۰ لیتر روغن لازم دارند، اما ترانسفورماتور پست‌های فشار قوی گاهی ۱۰هزار لیتر و بیشتر نیازمندند.
– هزینه حمل و نگهداری: بسته به موقعیت جغرافیایی و پتروشیمی مبدأ می‌تواند متفاوت باشد. هزینه تصفیه و احیای روغن‌های کارکرده بسیار مقرون به صرفه‌تر از تعویض کل روغن است.
– بازار دست دوم: روغن بازیافتی با رعایت شرایط استاندارد گزینه مناسبی است اما باید با دقت آزمایش شود.

۵-۳- شاخص‌های اقتصادی خرید روغن

سرمایه‌گذاری بیشتر روی روغن باکیفیت به صورت مستقیم موجب کاهش ریسک خطا، افزایش عمر ترانسفورماتور، اجتناب از قطع اضطراری برق و جریمه‌های توقف تولید می‌شود. حتی هزینه خرید نمونه باکیفیت در مقابل خسارت یک حادثه انفجار ترانسفورماتور یا تعویض زودهنگام دستگاه، ناچیز به نظر می‌رسد.

بخش ۶: نکات اجرایی برای کاربران صنعتی و مدیران تعمیر و نگهداری

۶-۱- دستورالعمل ملزومات هنگام پر کردن یا تعویض روغن

– اطمینان از خشک بودن کامل سیستم قبل از تزریق روغن
– استفاده از فیلترهای چند مرحله‌ای در حین تزریق
– تزریق تحت خلأ در ترانسفورماتورهای فشار قوی
– نمونه‌برداری از روغن تازه تزریق‌شده برای مقایسه با نتایج آتی
– ثبت و آرشیو تمامی داده‌ها و نتایج تست

۶-۲- اهمیت پایش آنلاین کیفیت روغن

در شبکه‌های مدرن، حسگرهای کیفیت روغن (برای DGA، میزان رطوبت، دما، گازهای محلول و …) به صورت آنلاین پایش وضعیت روغن را میسر می‌کنند تا اقدامات نگهداری فقط هنگام نیاز واقعی انجام شود (Predictive Maintenance). در ایران نیز فناوری مانیتورینگ وضعیت روغن (OLTC، DGA آنلاین) رو به گسترش است.

بخش ۷: نکات مهم زیست‌محیطی و ایمنی

۷-۱- مدیریت پسماند و بازیافت

دفع غیراصولی روغن ترانسفورماتور می‌تواند خسارات زیست‌محیطی و هزینه‌های جبران‌ناپذیری ایجاد کند. روغن‌های مستعمل بهتر است با تجهیزات تصفیه و تحت نظارت کارشناسان فنی احیا و مجدداً بازگردانده شوند.

۷-۲- پیشگیری از آتش‌سوزی و انفجار

همواره رعایت فاصله ایمن از تجهیزات گرمایشی، تهویه مناسب، نظارت بر سیستم‌های اطفا حریق و رعایت حداکثر سطح روغن در مخزن به لحاظ ایمنی ضروری است.

بخش ۸: آینده روغن ترانسفورماتور – روندهای فنی و بازار

توسعه روغن‌های زیست‌تجزیه‌پذیر، ارتقای فرمولاسیون‌های مقاوم به اکسایش، و پایش هوشمند کیفیت روغن از جمله روندهایی هستند که در آینده نزدیک بازار ترانسفورماتور را دگرگون می‌کنند. در عین حال، هزینه بالای روغن‌های خاص موجب می‌شود همیشه گزینه‌های مقرون به صرفه مانند روغن معدنی باز هم بازار گسترده‌تری داشته باشد.

جمع‌بندی

روغن ترانسفورماتور نه‌تنها یک ماده مصرفی بلکه یک فاکتور استراتژیک در مدیریت دارایی‌های برق محسوب می‌شود. انتخاب صحیح روغن، پایش و نگهداری مستمر بازرگانی روغن و استفاده از خدمات تأمین‌کنندگان مجرب باعث کاهش شدید هزینه‌های عملیاتی، افزایش ایمنی و پایداری شبکه خواهد شد. خرید روغن باید با توجه به استانداردها، نوع مصرف و صرفه اقتصادی به دقت انجام شود و توجه به اثرات زیست‌محیطی دفع روغن‌های مصرف شده نشانه مسئولیت‌پذیری فنی و اجتماعی است.