Transformatörler, elektrik şebekelerinde elektrik enerjisinin verimli bir şekilde iletilmesi ve dağıtılması için olmazsa olmazdır. Bu cihazların temel bir bileşeni olan transformatör yağı, yalıtım, soğutma ve ark söndürme gibi birden fazla kritik işlevi yerine getirir. TransformatörYağ ısıtıldığında, trafonun performansını ve kullanım ömrünü önemli ölçüde etkileyebilecek bir dizi fiziksel ve kimyasal değişim meydana gelir.

Fiziksel Değişiklikler

1.Viskozite Azaltma

Transformatör yağı ısıtıldığında viskozitesi azalır. Viskozite, bir sıvının akışa karşı direncinin bir ölçüsüdür. Normal çalışma sıcaklıklarında, transformatör yağı nispeten düşük bir viskoziteye sahiptir ve bu da ısıyı etkili bir şekilde aktarmak için transformatör içinde serbestçe dolaşmasına olanak tanır. Isıtıldığında, yağdaki moleküller daha fazla kinetik enerji kazanır ve bu da onları bir arada tutan moleküller arası kuvvetleri azaltır. Viskozitedeki bu azalma, yağın daha kolay akmasını sağlayarak soğutma yeteneklerini artırır. Örneğin, ağır yük altında çalışan büyük bir güç transformatöründe, yağ sıcaklığı yükselebilir. Azalan viskozite, yağın transformatörün tüm parçalarına hızla ulaşmasını ve sargılar gibi sıcak noktalardan ısıyı uzaklaştırmasını sağlar.

2.Hacim Genişletme

Isınma, trafo yağının hacim olarak genişlemesine neden olur. Bunun nedeni, moleküller daha fazla enerji kazandıkça aralarındaki mesafenin artmasıdır. Trafo yağının termal genleşme katsayısı nispeten küçüktür ancak yine de trafo tasarımında dikkate alınacak kadar önemlidir. Kapalı trafolarda, bu genleşme iç basınçta artışa neden olabilir. Basınç çok yükselirse, yağ sızıntısı veya trafonun muhafazasının hasar görmesi gibi sorunlara neden olabilir. Bunu hesaba katmak için trafolar genellikle yağın ısınırken ve soğurken hacim değişikliklerine uyum sağlayabilen konservatör gibi cihazlarla donatılır.

Kimyasal Değişiklikler

1.Oksidasyon

Transformatör yağı ısıtıldığında, özellikle oksijen varlığında, oksidasyon meydana gelebilir. Havadaki oksijen, yağdaki hidrokarbonlarla reaksiyona girerek çeşitli oksidasyon ürünlerinin oluşumuna yol açar. Bu ürünler arasında organik asitler, peroksitler ve çamur bulunabilir. Oksidasyon sadece yağın kalitesini düşürmekle kalmaz, aynı zamanda dielektrik mukavemetini de azaltır. Zamanla, oksidasyon ürünlerinin birikmesi transformatördeki soğutma kanallarını tıkayabilir, yağın akışını engelleyebilir ve soğutma verimliliğini azaltabilir. Oksidasyonu azaltmak için, üretim sürecinde transformatör yağına genellikle antioksidanlar eklenir. Bu antioksidanlar, oksidasyon süreci sırasında oluşan serbest radikallerle reaksiyona girerek oksidasyon reaksiyonunu yavaşlatabilir.

2.Ayrışma

Yüksek sıcaklıklarda trafo yağı ayrışabilir. Yağdaki uzun zincirli hidrokarbonlar, gazlar (metan, etan ve hidrojen gibi) ve uçucu bileşikler gibi daha küçük moleküllere parçalanır. Bu ayrışma, metal katalizörlerin (trafonun bileşenlerinden) varlığı, yüksek voltajlı elektrik stresi ve ısıtma süresi gibi faktörlerle hızlandırılabilen karmaşık bir kimyasal reaksiyondur. Gazların oluşumu yağ içinde gaz kabarcıkları oluşturabilir. Bu kabarcıklar yağın elektriksel yalıtım özelliklerini bozarak elektriksel arıza riskini artırabilir. Aşırı durumlarda trafo yağının ayrışması, yalıtım ve soğutma yeteneklerinin önemli ölçüde kaybolmasına ve potansiyel olarak trafo arızasına neden olabilir.

Transformatör Performansına Etkisi

1.Yalıtım Bozulması

Isınma nedeniyle trafo yağında meydana gelen fiziksel ve kimyasal değişimler, yalıtımın bozulmasına yol açabilir. Oksidasyon ve ayrışmadan kaynaklanan gaz kabarcıklarının varlığı nedeniyle dielektrik dayanımın azalması, yağın yüksek voltaj farklılıklarına daha az dayanabilmesi anlamına gelir. Bu, trafo içinde elektrik arkı ve kısa devre riskini artırır. Yalıtım tamamen bozulursa, büyük bir elektrik arızasına yol açabilir, elektrik kesintilerine ve maliyetli onarımlara neden olabilir.

2.Soğutma Verimsizliği

Oksidasyondan kaynaklanan çamur oluşumu ve soğutma kanallarının tıkanması, yağın bir soğutucu olarak etkinliğini azaltabilir. Soğutma verimliliği azaldıkça, transformatör içindeki sıcaklık daha da yükselir. Bu, daha yüksek sıcaklıkların yağdaki fiziksel ve kimyasal değişimleri hızlandırmasıyla bir kısır döngü yaratır. Sonunda, transformatör aşırı ısınabilir ve sargılarına ve diğer bileşenlerine zarar verebilir.

Sonuç olarak, trafo yağının ısıtılması, trafoların performansı ve güvenilirliği için çok kapsamlı sonuçları olabilecek bir dizi fiziksel ve kimyasal değişikliği tetikler. Bu değişiklikleri anlamak, trafoların düzgün çalışması, bakımı ve tasarımı için, elektrik gücünün güvenli ve verimli bir şekilde iletilmesini sağlamak açısından çok önemlidir.