رطوبت روغن ترانسفورماتور یا Water Content
رطوبت روغن ترانسفورماتور یکی از مهم‌ترین پارامترهای کنترل کیفیت روغن عایق است. وجود آب در روغن باعث کاهش خاصیت عایقی، افت ولتاژ شکست، تسریع پیری کاغذ عایقی و افزایش احتمال خطا در ترانسفورماتور می‌شود.

رطوبت معمولاً با واحد زیر گزارش می‌شود:

�
�
�
ppm

یا:

�
�
/
�
�
mg/kg

که در عمل تقریباً معادل هستند:

1
 
�
�
�
≈
1
 
�
�
/
�
�
1 ppm≈1 mg/kg

چرا رطوبت در روغن ترانسفورماتور مهم است؟
روغن ترانسفورماتور باید تا حد ممکن خشک باشد، چون آب یکی از خطرناک‌ترین آلاینده‌ها برای سیستم عایقی ترانس است.

وجود رطوبت باعث موارد زیر می‌شود:

کاهش ولتاژ شکست BDV
کاهش مقاومت عایقی روغن
افزایش تلفات دی‌الکتریک
تسریع تخریب کاغذ عایقی
افزایش احتمال تشکیل حباب در دمای بالا
تشدید اکسیداسیون روغن
کاهش عمر مفید ترانسفورماتور
به طور خلاصه:

Moisture
↑
⇒
BDV
↓
Moisture↑⇒BDV↓

منابع ورود رطوبت به روغن
رطوبت می‌تواند از چند مسیر وارد ترانسفورماتور شود:

تنفس ترانسفورماتور

در ترانس‌های دارای منبع انبساط، ورود و خروج هوا باعث ورود بخار آب می‌شود.
خرابی سیلیکاژل

اگر سیلیکاژل اشباع یا غیرفعال شود، رطوبت هوا وارد سیستم می‌شود.
نشتی در واشرها و آب‌بندی‌ها

رطوبت محیط می‌تواند از محل نشتی وارد شود.
رطوبت باقی‌مانده در کاغذ عایقی

بخش زیادی از آب در ترانسفورماتور داخل کاغذ سلولزی ذخیره می‌شود.
باز شدن ترانس برای تعمیرات

تماس روغن و عایق با هوای محیط باعث جذب رطوبت می‌شود.
اکسیداسیون روغن

در فرآیند پیری روغن و کاغذ، مقداری آب نیز تولید می‌شود.
آب در روغن به چه شکل‌هایی وجود دارد؟
آب در روغن ترانسفورماتور معمولاً به سه حالت دیده می‌شود:

1. آب محلول
مقدار کمی آب می‌تواند در روغن حل شود. این حالت معمولاً با چشم دیده نمی‌شود.

2. آب امولسیونی
در این حالت قطرات بسیار ریز آب در روغن پخش شده‌اند و ممکن است روغن کمی کدر شود.

3. آب آزاد
آب به صورت جداشده در کف مخزن یا ظرف نمونه دیده می‌شود. این حالت بسیار خطرناک است و نشان‌دهنده آلودگی شدید است.

مقدار مجاز رطوبت در روغن ترانسفورماتور
حدود دقیق به ولتاژ، نوع روغن، دما، استاندارد و شرایط بهره‌برداری بستگی دارد؛ اما به طور عمومی:

وضعیت روغن مقدار رطوبت
روغن نو و خشک کمتر از 10 ppm
روغن خوب در سرویس 10 تا 20 ppm
قابل قبول 20 تا 30 ppm
هشدار 30 تا 40 ppm
نامطلوب بالاتر از 40 ppm
بحرانی بالاتر از 50 ppm
برای ترانس‌های ولتاژ بالا، معمولاً انتظار می‌رود مقدار رطوبت پایین‌تر باشد.

ارتباط رطوبت با دما
نکته بسیار مهم این است که مقدار آب محلول در روغن به دما وابسته است.

در دمای بالاتر، روغن می‌تواند آب بیشتری را در خود حل کند. بنابراین ممکن است یک مقدار ppm در دماهای مختلف، خطر متفاوتی داشته باشد.

مثلاً:

25 ppm در دمای پایین می‌تواند خطرناک‌تر باشد.
25 ppm در دمای بالا ممکن است به‌ظاهر قابل قبول‌تر باشد.
به همین دلیل، گاهی علاوه بر ppm از شاخصی به نام درصد اشباع رطوبت یا Relative Saturation استفاده می‌شود.

%
�
�
=
Water Content
Saturation Limit
×
100
%RS=
Saturation Limit
Water Content
​
×100

اگر درصد اشباع بالا باشد، احتمال کاهش BDV و تشکیل آب آزاد بیشتر می‌شود.

روش اندازه‌گیری رطوبت روغن
رایج‌ترین روش آزمایشگاهی برای اندازه‌گیری Water Content:

تست Karl Fischer
این روش طبق استانداردهایی مانند:

ASTM D1533
IEC 60814
انجام می‌شود.

روش Karl Fischer یکی از دقیق‌ترین روش‌ها برای اندازه‌گیری آب در روغن است و نتیجه را معمولاً با واحد ppm گزارش می‌کند.

اثر رطوبت بر ولتاژ شکست BDV
رطوبت یکی از اصلی‌ترین عوامل کاهش‌دهنده BDV است.

روغن خشک ممکن است ولتاژ شکست بالایی داشته باشد، مثلاً:

60
تا
80
 
�
�
60تا80 kV

اما با افزایش رطوبت و ذرات معلق، BDV می‌تواند به شدت کاهش پیدا کند:

�
�
�
< 30   � � BDV<30 kV نکته مهم این است که رطوبت به‌تنهایی مهم است، اما ترکیب رطوبت + ذرات معلق بسیار خطرناک‌تر است. رطوبت روغن و رطوبت کاغذ عایقی در ترانسفورماتور، بیشتر رطوبت در کاغذ عایقی سلولزی ذخیره می‌شود، نه در روغن. تقریباً بخش عمده آب سیستم عایقی در کاغذ قرار دارد. بنابراین ممکن است روغن خشک شود، اما کاغذ همچنان مرطوب باقی بماند و بعداً دوباره رطوبت را به روغن برگرداند. به همین دلیل برای ترانس‌های مهم، تنها خشک‌کردن روغن کافی نیست و باید وضعیت رطوبت عایق جامد نیز بررسی شود. اگر رطوبت روغن بالا باشد چه باید کرد؟ اقدامات اصلاحی رایج: تصفیه و خشک‌سازی روغن با دستگاه وکیوم حذف آب، گازها و حباب‌ها فیلتراسیون حذف ذرات و آلودگی‌های جامد بررسی و تعویض سیلیکاژل جلوگیری از ورود رطوبت جدید بررسی نشتی‌ها کنترل واشرها، فلنج‌ها و دریچه‌ها خشک‌سازی عایق جامد در موارد شدید، فقط روغن کافی نیست. پایش دوره‌ای مقایسه نتایج در چند نوبت برای تشخیص روند افزایشی نکات مهم نمونه‌برداری برای تست رطوبت نتیجه تست Water Content بسیار به نمونه‌برداری وابسته است. برای دقت بهتر: ظرف نمونه باید کاملاً خشک و تمیز باشد. نمونه‌برداری در هوای بارانی یا مرطوب با احتیاط انجام شود. قبل از نمونه‌گیری، شیر نمونه تخلیه و تمیز شود. از ورود حباب هوا جلوگیری شود. درب ظرف سریع و محکم بسته شود. نمونه در کوتاه‌ترین زمان به آزمایشگاه برسد. حتی مقدار کمی رطوبت محیط می‌تواند نتیجه را بیشتر از مقدار واقعی نشان دهد. جمع‌بندی Water Content یا رطوبت روغن ترانسفورماتور، شاخصی حیاتی برای ارزیابی سلامت سیستم عایقی است. افزایش رطوبت باعث کاهش ولتاژ شکست، افزایش خطر تخلیه الکتریکی، تسریع پیری کاغذ و کاهش عمر ترانسفورماتور می‌شود. به طور خلاصه: Water Content بالا ⇒ BDV پایین‌تر و خطر بیشتر Water Content بالا⇒BDV پایین‌تر و خطر بیشتر اگر مقدار رطوبت از حدود 30 ppm بالاتر برود، باید وضعیت روغن، کاغذ عایقی، سیلیکاژل و نشتی‌های ترانس دقیق‌تر بررسی شود.