الزيت العازل (زيت تبريد) في المحولات الكهربائية

يستخرج زيت تبريد المحول من البترول ثم يضاف إلية مادة مانعة للأكسدة ويعتمد أداء المحول إلى درجة كبيرة على خواص الزيت الفيزيائية والكيميائية والكهربية، لذلك يجب أن يخضع الزيت لعدة إختبارات تحددها المواصفات العالمية بحيث يحقق مستويات الأداء المطلوبة

نوعان من زيوت المحولات
عادةً ما تكون زيوت المحولات مبنية على الزيوت المعدنية. النوعان الرئيسيان هما:
الزيت النفثيني (Naphthenic Oil)
الزيت البارافيني (Paraffinic Oil)

* و أهم خصائص الزيت ما يلى :

1. المظهر: يدل المظهر الخارجى للزيت على حالته فيجب أن يكون رائقاً وخالياً من  العوالق.

2. الكثافة ( Density ): يجب ألا تزيد كثافة الزيت عن 895 كجم/م³ وذلك يضمن عدم تجمد الزيت فى درجات الحرارة المنخفضة والتى تقل عن –20 °م وهذا الشرط غير حيوى فى البلدان الحارة .

3. اللزوجة ( Viscosity ): تؤثر لزوجة الزيت بدرجة كبيرة على عملية التبريد إذ أن حركة الزيت داخل المحول تزداد كلما قلت لزوجته. ويجب ألا تزيد لزوجة الزيت عن حد معين حتى لا يكون غليظ القوام مما يعوق حركته داخل مجارى وفراغات المحول وتقاس اللزوجة بـ (السنتيستوك) (mm²/sec).

أقصى قيم للزوجة الزيت

اللزوجة (مم2/ ث)   درجة الحرارة	زيت خالي من موانع الأكسدة	زيت يحتوى على موانع الأكسدة
20°م	40	25
-15° C	800	ـــ
-30° C	ــــ	1800

4. نقطة الوميض ( Flash point ): هي درجة حرارة الزيت التى تكون عندها بخار الزيت المتواجد فى الهواء الملامس لهذا الزيت قابلة للإشتعال إذا تعرض لأي لهب أو شرار كهربى، ويجب أن تكون أعلى من درجة حرارة الزيت أثناء التشغيل مع إتخاذ هامش أمان كبير (من 130°م إلى 140°م ).

5. نقطة الإنصباب ( Pour point ): وهي أقل درجة حرارة للزيت يمكن أن يتدفق عندها تحت قيمة معينة لفرق الضغط دون حدوث أى معوقات وتعطى مؤشراً لأقل درجة حرارة للوسط الموجود فيه الزيت حيث يمكن لهذا الزيت أن يؤدى وظيفته بأمان وبطريقة سليمة (تتراوح بين- 30°م ,- 45°م) .

6. محتوى الماء : تتأثر خواص الزيت بدرجة كبيرة بوجود الماء فيه حيث أن نسبة 0.06% ماء تقلل شدة العزل الكهربى بنسبة 50%، ويجب ألا تزيد نسبة الماء فى الزيت عن 35 جزء فى المليون، ويمكن إزالة الرطوبة برفع حرارة الزيت أعلى من درجة غليان الماء لفترة طويلة.

7. الشدة الكهربية ( Electric strength): تحدد قدرة الزيت على تحمل المجال الكهربى وتحدد كذلك كفاءة الزيت كمادة عازلة .

8. عامل تبريد العزل الكهربى ( ظل زاوية الفقد ) (“Tan d ”  Loss tangent): وهو يعطى مقياس للفقد الكهربى فى العزل وتنص المواصفات على أن يكون الحد الأعلى لظل زاوية الفقد 0.005 مقاسه عند درجة حرارة 90°م على أن يكون القياس على عينة جافة مرشحة وعند إجهاد بين 500فولت/مم و1000 فولت/مم وتردد بين 40 و62 هرتز.

9. الخواص الكيميائية: قد يحتوى الزيت على بعض العناصر مثل الحديد والنحاس والكبريت كما قد يحتوى على بعض الأحماض علاوة على ذلك فإن تشغيل المحول وإرتفاع درجة حرارة الزيت وملامسته لقلب وملفات المحول ينتج عنة تكون بعض الأكاسيد التى تتسبب فى تكوين الأحماض والكتل الصلبة (Sludges) والأضرار التى تنتج عن وجود الأحماض تتمثل فى :
أ. يؤدى وجود الأحماض فى الزيت إلى تآكل جسم الخزان للمحول ويؤدى ذلك أحيانا إلى سقوط الصدأ المتكون على ملفات وقلب المحول مما يؤدى إلى حدوث قصر فى الدائرة .
ب. قد يؤدى تكون بعض الأحماض إلى تكوين (كتل صلبة) (Sludge) حيث تترسب هذه الكتل على العوازل الصلبة للقلب والملفات مما يقلل كفاءة التبريد كما يمكن أن تترسب فى مجارى التبريد للزيت (مواسير التبريد – زعانف التبريد) مما يسبب ضعف عملية التبريد .

ملخص خواص زيت تبريد المحولات :

1. زيت بترولى متجانس وخالى من الشوائب .
2. الكثافة 0.86 – 0.89 جم / سم3 .
3. الحرارة النوعية 0.43–0.58 كيلو كالورى/كجم درجة .
4. درجة اللزوجة عند 21°م لا تقل عن 37 (mm2/sec).
5. خالى من الأحماض المعدنية .
6. لا تقل المتانة الكهربية عن 30 ك ف عند إختباره بين كرتين الفاصل بينهما 2.5 مم .
7. يلتهب في بوتقة مغلقة عند 160°م.
8. معامل التمدد الحجمى 0.069 % لكل 1°م .
9. درجة تبخره لا تزيد (وعند غليانه لمدة 5 ساعات) عن 1.6% على الأكثر .
10. كفاءة الزيت لنقل الحرارة تعادل 21 مرة كفاءة الهواء .
11. قابل للإشتعال .
12. بخاره يختلط بالهواء وهذا الخليط قابل للإنفجار .
13. شره لإمتصاص الرطوبة (قابلية عالية للإسترطاب).

يستخدم الزيت ايضا بالاضافة الى المحولات في القواطع والمكثفات والعوازل وغيرها وتختلف مواعيد فحص زيت المحولات من فترة لأخرى تبعاً لاختلاف التوتر وبالنسبة للتوتر المتوسط حتى 33 ك ف كل ثلاث سنوات للمحولات و المعدات. و يتم مرة كل عام اختبار قوة العزل

الاختبارات الاساسية للزيت العازل :

• تحليل نسبة الرطوبة – المواصفة القياسية الدولية IEC 60814
• انهيار العازل الكهربائي – المواصفة القياسية الدولية IEC 60156
• الحموضة – المواصفة القياسية الدولية IEC 60296
• السطحي البيني (IFT) – الأيزو 6295
• عامل التبدد والمقاومة (DDF) – المواصفة القياسية الدولية 60247
• تحليل الغازات المُذابة (DGA) – المواصفة القياسية الدولية 60567 و60599
• اختبارات لوحة الدائرة المطبوعة – الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد D4059
• تحليل الفيوران – المواصفة القياسية الدولية IEC61198
• تحليل داي ترشري بيوتيل بارا كريسول – الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد D4768
• الكثافة- الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد D4052
• اللزوجة- الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد D445
• فحص الكبريت التآكلي – الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد D1275B
• الأكسدة- المواصفة القياسية الدولية IEC61125
• الرواسب والحمأة- المعايير الاسترالية 1883
• نقطة الوميض- الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد D3828
• نقطة الانسكاب- الجميعة الأمريكية للاختبار والمواد D97