آنالیز فوران در روغن ترانسفورماتور (Furan Analysis)
آنالیز فوران یکی از مهمترین آزمایشها در بررسی وضعیت عایق کاغذی ترانسفورماتور است. در ترانسفورماتورها، سیمپیچها با کاغذ سلولزی عایقبندی میشوند و این کاغذ در طول زمان تحت تاثیر حرارت، رطوبت، اکسیداسیون و تنش الکتریکی دچار تخریب میشود. هنگامی که کاغذ عایق تجزیه میشود، ترکیباتی به نام فورانها (Furanic Compounds) تولید شده و وارد روغن ترانسفورماتور میشوند. با اندازهگیری این ترکیبات در روغن میتوان میزان پیری و تخریب عایق سلولزی را ارزیابی کرد.
به همین دلیل تست فوران یکی از مهمترین روشها برای بررسی سلامت داخلی ترانسفورماتور بدون باز کردن آن محسوب میشود.
فوران چیست؟
فورانها گروهی از ترکیبات آلی هستند که در اثر تجزیه حرارتی و شیمیایی سلولز ایجاد میشوند. از آنجایی که عایق کاغذی ترانسفورماتور از سلولز ساخته شده است، تخریب آن باعث تولید این ترکیبات میشود. این مواد در روغن حل شده و از طریق آزمایشهای آزمایشگاهی قابل اندازهگیری هستند.
مهمترین ترکیبات فورانی که در آزمایش اندازهگیری میشوند عبارتند از:
2-Furfural (2FAL)
5-Hydroxymethyl-2-furfural (5HMF)
2-Furyl methyl ketone (2FMK)
2-Acetylfuran (2AF)
5-Methyl-2-furfural (5MEF)
در میان این ترکیبات، 2-Furfural مهمترین شاخص برای ارزیابی تخریب عایق کاغذی است.
اهمیت آنالیز فوران در ترانسفورماتورها
عایق کاغذی داخل ترانسفورماتور قابل تعویض نیست و در صورت تخریب شدید، معمولاً نیاز به تعویض کامل ترانسفورماتور وجود دارد. بنابراین پایش وضعیت این عایق اهمیت بسیار زیادی دارد. آنالیز فوران به متخصصان کمک میکند تا بدون باز کردن ترانس، وضعیت عایق را بررسی کنند.
مزایای انجام تست فوران عبارتند از:
ارزیابی میزان تخریب عایق سلولزی
تخمین عمر باقیمانده ترانسفورماتور
شناسایی افزایش دمای غیرعادی در سیمپیچها
کمک به برنامهریزی تعمیرات پیشگیرانه
کاهش احتمال خرابی ناگهانی ترانسفورماتور
روش انجام آزمایش فوران
آزمایش فوران معمولاً با استفاده از روش کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) انجام میشود. در این روش ابتدا نمونه روغن ترانسفورماتور برداشت شده و سپس ترکیبات فورانی موجود در آن اندازهگیری میشوند.
مراحل کلی انجام آزمایش:
نمونهبرداری صحیح از روغن ترانسفورماتور
آمادهسازی نمونه در آزمایشگاه
تزریق نمونه به دستگاه HPLC
جداسازی و اندازهگیری ترکیبات فورانی
گزارش مقدار هر ترکیب به صورت ppb یا ppm
تفسیر نتایج آنالیز فوران
مقدار فوران در روغن نشاندهنده میزان تخریب عایق کاغذی است. هرچه مقدار 2-Furfural بیشتر باشد، میزان تخریب عایق سلولزی نیز بیشتر است.
به طور کلی:
مقادیر بسیار کم: عایق در وضعیت مناسب قرار دارد
مقادیر متوسط: شروع فرآیند پیری عایق
مقادیر بالا: تخریب شدید عایق کاغذی و کاهش عمر ترانس
در بسیاری از موارد از نتایج فوران برای تخمین درجه پلیمریزاسیون (DP) کاغذ عایق نیز استفاده میشود که شاخص مهمی در تعیین عمر عایق سلولزی است.
عوامل موثر بر افزایش فوران در روغن
چند عامل میتوانند باعث افزایش تولید فوران در ترانسفورماتور شوند:
افزایش دمای کاری ترانسفورماتور
وجود رطوبت در روغن و عایق
اضافه بار طولانی مدت
اکسیداسیون روغن
تخریب تدریجی عایق سلولزی
اهمیت پایش دورهای فوران
با انجام آنالیز دورهای فوران میتوان روند تخریب عایق را در طول زمان بررسی کرد. بررسی روند تغییرات (Trend Analysis) بسیار مهمتر از یک نتیجه منفرد است و به مهندسان کمک میکند تا تصمیمهای دقیقتری در مورد تعمیر، بازسازی یا تعویض ترانسفورماتور بگیرند.
جمعبندی
آنالیز فوران یکی از مهمترین آزمایشهای تخصصی در آنالیز روغن ترانسفورماتور است که برای بررسی وضعیت عایق کاغذی سیمپیچها استفاده میشود. با اندازهگیری ترکیبات فورانی موجود در روغن میتوان میزان تخریب عایق سلولزی و عمر باقیمانده ترانسفورماتور را تخمین زد. این آزمایش نقش مهمی در نگهداری پیشگیرانه و افزایش قابلیت اطمینان شبکه برق دارد.