تعرف على زيت المحولات الكهربائية وخواصه

زيوت العزل الكهربائية

زيوت العزل الكهربي هي منتجات بترولية ذات جودة عالية تستخدم في المحولات والقواطع الكهربائية وأنواع أخرى من المعدات الكهربائية.حيث لتلك الزيوت وظيفتان أساسيتان واحدة فيزيائية والأخرى كهربائية الوظيفة الفيزيائية هي التبريد أي تشتيت الحرارة لكي يفي لهذا الغرض بطريقة مناسبة يجب أن يكون زيت العزل في حالة سريان حر بدون ترك رواسب مما يعطى مدة خدمة أكبر مع لزوجة أقل ومقاومة جيدة ضد الأكسدة وتكوين رواسب ( شوائب ) أما الوظيفة الكهربية لزيوت العزل هي العزل الكهربي مما يمنع حدوث شرارة ( قوس كهربي ) بين موصلين لهما فرق جهد عالي .

 

 

 

 

طرق التداول العامة للزيت

العناية بتداول الزيت مثل الشحن والتفريغ والتخزين والاستخدام يجب أخذ الاعتبارات التالية في الحسبان :-
1- يجب أن يتم فحص واختبار الشحنة قبل تفريغها
2- أنابيب النقل وخزانات الزيوت يجب أن تكون مخصصة للمنتج (إي مقصورة استخدامها على الزيوت فقط ).
3- الزيوت المستعملة لا يجب خلطها بالجديدة حتى لو كانت معاد تكريرها يجب تخزينها على حدا.
4- براميل الزيت يجب وضعها تحت غطاء.
5- تأكد من نظافة وجفاف المحول أو المعدات قبل تعبئتها بالزيت.
6- يجب عمل فحص دوري للزيت بعد وضعه في المعدات.

خواص زيت المحولات الجيد

1- يجب أن يكون الزيت مقاوم للتأكسد في درجات الحرارة الاعتيادية التي تصل إلى ( 80) درجة مئوية و بوجود الهواء و الحديد و النحاس و بدون إضافة أي مادة تمنع التأكسد و يجب ان يستمر ذلك لفترة 20 سنة .
2- أن تكون اللزوجة قليلة و كذلك درجة الانسكاب واطئة و كذلك مواصفات جيدة للجريان في درجات الواطئة , حيث يجب أن يستمر الزيت في حالة تمكنه من التحرك في درجات الحرارة الواطئة للجو حيث أذا كان الزيت لزجا لا يمكنه التحرك في درجات الحرارة الواطئة و انخفاض درجة الانسكاب و كذلك اللزوجة القليلة مهمة جدا في المحولات الصغيرة المعتمدة في التوزيع و ذلك لانخفاض درجة الحرارة في الشتاء .
3- يجب أن تكون المواصفات الكهربائية للزيت جيدة و هذا يعني ان تكون عازليته عالية و كذلك جهد الانهيار ( break down voltage ) عالية أيضا.أما أل ( less tangent or PF ) فيجب ان يكون واطئ .
4- يجب أن يكون نظيفا لا يحتوي على الماء و المواد الصلبة العالقة و لا يؤدي إلى الترسبات و كذلك لا يحتوي على الشعيرات القطنية الموجودة في الهواء .
5- العازلية و هي تعني مقياس لقابلية الزيت لمقاومة سريان التيار و تعرف بأنها المقاومة ما بين السطحين المتقابلين لمكعب ضلعه 1 سم .

الخواص الفيزيائية للزيت

و تشمل المظهر و اللون و الكثافة و اللزوجة و الانسكاب و درجة التوهج أو الوميض و هذا شرح تفصيلي لكل خاصية:-
1) المظهر ( appearance )
في هذا الفحص يجب ان يؤخذ نموذج في وعاء زجاجي نظيف و عديم اللون ( شفاف ) لغرض فحص درجة التعكر ( turbidity ) و الأجسام الغريبة العالقة بواسطة الفحص البصري ( visual test ) .
2) اللون ( color )
تتم عملية الفحص طبقا لما موجود في المواصفة اليابانية ( JIS K 2580 ) .
3) الكثافة ( density )
يجب أن يتم قياسها بدرجة ( 20) درجة مئوية و باستعمال القانون التالي :
P20=Pt { 1+ x (t – 20)}
حيث أن:
=T هي درجة الحرارة مقاسه بالدرجات المئوية
=Pt هي الكثافة و مقاسه في درجة الحرارة (t)
X = معامل التصحيح و مقداره (0.65-3) تقريبا.
علما بان الكثافة القياسية يجب أن لا تزيد عن (0.895) غم / سم3 بدرجة حرارة 20 درجة مئوية.
4) اللزوجة ( viscosity )
و هي جاذبية انسكاب الزيت ( السائل) أو زمن جريان السائل أثناء مروره بالأنبوبة الشعرية بجهاز قياس اللزوجة ( viscometer ) أما وحدات قياسها فهي ( سم / ثا) و تدعى سنتى ستوك ( CST ) في التطبيقات العملية فان زمن الجريان لحجم ثابت من المائع يتناسب مع اللزوجة الكيميائية P = N حيث أن P = ( kinematics viscosity) و N = ( dynamic viscosity) و هذا المكافئ يمثل ( L / T ) حيث ( L ) تمثل الطول و ( T ) تمثل الزمن .
5) درجة الانسكاب ( pour point )
و هي اقل حرارة يعبر عنها من مضاعفات ( 3) أو ( 5) درجة مئوية و التي يلاحظ فيها جريان أو انسكاب الزيت عندما يبرد الزيت بحدود ( -30) درجة مئوية.
6) درجة الوميض ( الاتقاد) flash point ccpm
و هي اقل درجة حرارة تسبب توهج أو اشتعال بخار السائل تحت الضغط الجوي الاعتيادي.

الخواص الكهربائية للزيت

1) فحص جهد الانهيار ( break down voltage )
يقاس جهد الانهيار للزيت الجديد أو المستعمل باستعمال أقطاب كروية بقطر ( 12.5mm) و المسافة بين القطبين محددة ( 2.5 mm ) علما أن ازدياد الفولتية أثناء الاختبار يكون بسرعة صعود مقدارها ( 3 كيلو فولت / ثانية ) يتكون الجهاز من محولة و قاطع دورة و مغير الفولتية و مقاومة . أثناء التجربة يجب أن تراعى ظروف درجة الحرارة لتكون ما بين ( 35-15 ) درجة مئوية أما خطوات القياس فتكون على النحو التالي:
1) اسكب الزيت في الحاوية المخصصة له في جهاز القياس بحيث يكون مستوى الزيت أعلى من ارتفاع الأقطاب ب ( 20 ملم ) على الأقل, ندع الزيت يركد و نتأكد من خروج الفقاعات كاملة قبل أجراء الفحص.
2) نبدء بزيادة الفولتية بحدود ( 3 كيلو فولت / ثانية ) إلى أن تصل إلى حالة التفريغ الكهربائي و نسجل القراءة لجهد الانهيار ثم يتم تصفير مغير الفولتية .
3) نكرر التجربة لعدة مرات و نسجل ( 5-6 ) قراءات لجهد الانهيار بعدها نحسب المعدل العددي للنتيجة و في حالة وجود ذرات كاربون على سطح الأقطاب حاول تحريك الزيت لكي يتجانس قبل أجراء القراءة اللاحقة .
4) بعد الانتهاء من التجربة نحاول تاريض الأقطاب لإزالة الشحنات المتراكمة عليه و عندها يتم احتساب جهود الانهيار بالطرية التالية :-
V = {(V2 + V3 + V4 + V5) + (‘V2 + ‘V3 + ‘V4 + ‘V5 )} / 8
Where
V = (dielectric break down voltage)
(V2 + V3 + V4 + V5) = measured values of the second to fifth measurement on the first sample
(‘V2 + ‘V3 + ‘V4 + ‘V5 ) = measured values of the second to fifth measurement on the second sample.
و عادة تهمل أول قراءة و اقل جهد انهيار و يكون جهد انهيار للزيت الجديد هو ( 30 كيلو فولت ) بينما للزيت المعالج او المصفى يجب ان لا يقل عن ( 50 كيلو فولت ) .

 

 

 

 

2) فحص معامل الفقدان
ان معامل الفقدان هو يمثل ظل زاوية الفقدان ( β) و التي هي الزاوية التي تمثل اختلاف الطور بين الفولتية المسلطة و بين انحراف التيار الناتج عن الزاوية / 2 عندما تكون المتسعة مملوءة بسائل عازل فان معامل الفقدان يتناسب مع معامل القدرة وفق المعادلة التالية :-
D = PF / √ 1 – (PF )2
Where
PF = power factor
D = dissipation factor and D = K” / K’
K” = loss index , K’ = relative permittivity
يوضع النموذج بين الأقطاب الاسطوانة المرتبة بشكل متداخل حيث يتم قياس ثابت العزل الكهربائي و معامل الفقدان بدرجة حرارة ( 90 C0 ) و بجهد فولتية متناوبة مقدارها ( 500 إلى 1000 ) فولت و بتردد ( 50 إلى 60 ) هرتز علما ان الرقم المعتمد لمعامل الفقد هو ( 0.005 ) كحد أعلى .

3) قياس المقاومة النوعية الحجمية
باستعمال مجال كهربائي مستمر ( D C electrical field ) مقداره ( 250 فولت / ملم ) وهذا الجهد يتم تسليطه على الزيت ومن ثم يتم قياس المقاومة النوعية بواسطة قياس الفولتية و التيار بعد مرور دقيقة واحدة.
وصف التجربة
1) نجهز فولتية مستمرة مقدارها ( 250 فولت DC ) إلى الأقطاب المملوءة بالنموذج ثم نسجل قراءة المقاومة بعدد مرور دقيقة واحدة .
2) نسجل انحراف الكلفانوميتر بعدد مرور دقيقة واحدة من تسليط الفولتية و كذلك معامل التكرار حيث يمثل النسبة بين التيار الكلي إلى التيار المار خلال الكلفانوميتر . حيث يمكن حساب المقاومة النوعية باستخدام المعادلة التالية:
P = 3.6 π * C * Rx
Where
P = volume resistivity
C = capacitance between electrodes without sample
Rx = resistance of sample

 

 

 

 

الخواص الكيميائية للزيت

1) الحامضية ( رقم التعادل) neutral volume
الرقم الدال على الحامضية الكلية يمكن يقاس بإذابة الزيت بمزيج من المثانول و التولوين و هذا المزيج يسحح مقابل قاعدة قياسية لهيدروكسيد البوتاسيوم مقاسا بالملي غرامات اللازمة لمعادلة الحامضية الكلية للزيت و الموجودة في غرام واحد من الزيت العازل حيث ان رقم التعادل المقبول هو 0.03 mg.KOH/g
2) الاستقرارية ضد الأكسدة ( oxidation )
يعني الزيت من تفكك و انحلال بدرجات الحرارة العالية بحدود ( 120 م0 ) و لفترة زمنية تزيد عن ( 75 ساعة ) بوجود النحاس كعامل مساعد و في نفس الوقت يتم ضخ الأوكسجين على هيئة فقاعات داخل نموذج الزيت و بمعدل جريان ثابت. يمكن قياس درجة الأكسدة بتحديد كمية الرواسب و الملوثات داخل نموذج الزيت إضافة إلى قياس الحامضية الكلية للزيت بعد عزل الرواسب يكون الرقم المقبول للرواسب هو ( 0.4 mg.KOH/g ) تقريبا 1% رواسب