Transformer yağı, yalıtım ve ısı dağılmasında çok önemli roller oynayan güç transformatörleri içinde kritik bir bileşendir. Bu yağ ısıtıldığında, transformatörün performansı ve güvenilirliği için çok fazla etkiye sahip olan bir dizi fiziksel ve kimyasal değişiklik meydana gelir.

Fiziksel değişiklikler

Viskozite değişimi

Isıtma üzerine transformatör yağındaki acil fiziksel değişikliklerden biri viskozitede bir azalmadır. Viskozite, bir sıvının akışa karşı direncinin bir ölçüsüdür. Normal çalışma sıcaklıklarında, transformatör yağı, transformatör içinde düzgün bir şekilde dolaşımını sağlayan ve verimli ısı transferini kolaylaştıran belirli bir viskoziteye sahiptir. Sıcaklık arttıkça, yağ moleküllerinin kinetik enerjisi artar. Bu artan enerji, moleküllerin daha özgürce hareket etmesine neden olarak onları bir arada tutan moleküller arası kuvvetleri azaltır. Sonuç olarak, yağ daha az viskoz hale gelir ve daha kolay akar. Örneğin, iç sıcaklığın yükselebileceği ağır yük altında çalışan büyük bir güç transformatöründe, transformatör yağının azaltılmış viskozitesi, transformatör içindeki tüm sıcak noktalara hızlı bir şekilde ulaşmasını ve soğutma işlemini artırmasını sağlar. Bununla birlikte, ısıtmadan sonra sıcaklık önemli ölçüde düşerse, yağın viskozitesi tekrar artacaktır, bu da viskozite çok yükselirse akışını engelleyebilir.

Hacim genişlemesi

Isıtma ayrıca transformatör yağının genişlemesine yol açar. Çoğu maddeye benzer şekilde, transformatör yağı sıcaklığı arttıkça genişler. Bunun nedeni, moleküllerin artan kinetik enerjisinin daha da birbirinden ayrılmalarına neden olması ve hacimde bir artışa neden olmasıdır. Transformatör yağının termal genleşme katsayısı nispeten küçüktür, ancak transformatör tasarımında dikkate alınacak kadar önemlidir. Mühürlü transformatörlerde, bu hacim genişlemesi iç basınçta bir artışa neden olabilir. Basınç, transformatörün muhafazasının tasarım sınırlarını aşarsa, yağ sızıntıları veya contalara zarar gibi sorunlara yol açabilir. Bu sorunu azaltmak için, transformatörler genellikle konservatörler gibi cihazlarla donatılmıştır. Bir konservatör ana transformatör tankına bağlı küçük bir tanktır. Sıcaklık değiştikçe yağın genişlemesi ve büzülmesi için bir alan sağlar ve transformatör içinde nispeten kararlı bir basıncı korur.

Kimyasal değişiklikler

Oksidasyon hızlanması

Trafo yağı ısıtıldığında, özellikle oksijen varlığında, oksidasyon hızı hızlanır. Oksidasyon, yağdaki hidrokarbonların oksijen ile reaksiyona girdiği kimyasal bir reaksiyondur. Bu reaksiyon, organik asitler, peroksitler ve çamur dahil olmak üzere çeşitli oksidasyon ürünlerinin oluşumuna yol açabilir. Organik asitler yağın pH'ını düşürebilir ve bu da daha asidik hale getirir. Bu asitlik, transformatör içindeki sargılar ve tank gibi metal bileşenleri aşındırabilir. Peroksitler, yağla daha fazla reaksiyona girebilen ve daha fazla bozulmaya neden olabilen kararsız bileşiklerdir. Çamur oluşumu, transformatör içindeki soğutma kanallarını ve filtrelerini tıkayabileceğinden özellikle zahmetlidir. Tıkanmış kanallar, yağın dolaşım yeteneğini azaltır, bu da soğutma verimliliğini bozar. Oksidasyonu yavaşlatmak için, üretim işlemi sırasında genellikle transformatör yağına antioksidanlar eklenir. Bu antioksidanlar, oksidasyon sırasında üretilen serbest radikallerle reaksiyona girerek çalışır, böylece geniş yağ bozulmasına yol açan zincir reaksiyonunu önler.

Ayrışma

Yüksek sıcaklıklarda, transformatör yağı ayrışabilir. Yağdaki karmaşık hidrokarbon molekülleri, gazlar (örn. Metan, etan ve hidrojen) ve uçucu organik bileşikler gibi daha basit bileşiklere ayrılır. Bu ayrışma endotermik bir reaksiyondur, yani ısıyı emer. Ayrışma işlemi, metal katalizörlerin varlığı (transformatörün bileşenlerinden), yüksek voltaj elektrik gerilimi ve yüksek sıcaklıklara uzun süreli maruz kalma gibi faktörlerle hızlandırılabilir. Yağ içinde gaz oluşumu ciddi bir sorun olabilir. Gaz kabarcıkları, yağın elektrik yalıtım özelliklerini bozabilir. Yüksek voltaj uygulamalarında, bu kabarcıklar elektrik bozulması için yerler olarak işlev görebilir, bu da arkaya ve transformatörde potansiyel hasara yol açabilir. Ek olarak, uçucu bileşiklerin salınması, transformatörün yakınında yanıcı karışımların oluşumuna katkıda bulunarak yangın riskini artırabilir.

Transformatör performansı üzerindeki etki

Yalıtım bozulması

Isıtma nedeniyle transformatör yağındaki fiziksel ve kimyasal değişikliklerin yalıtım özellikleri üzerinde doğrudan bir etkisi vardır. Oksidasyon ürünleri ve ayrışmadan kaynaklanan gaz kabarcıklarının neden olduğu dielektrik mukavemetteki azalma, yağın transformatör içindeki elektrik bileşenlerini izole etmede daha az etkili olduğu anlamına gelir. Sonuç olarak, elektrik ark ve kısa devreler riski artar. Aşırı durumlarda, yalıtımın tam bir dökümü meydana gelebilir ve bu da büyük bir elektrik arızasına yol açabilir. Bu sadece transformatörün başarısız olmasına neden olmakla kalmaz, aynı zamanda geniş bir alana güç kaynağını bozabilir ve bu da önemli ekonomik kayıplara neden olur.

Soğutma Verimsizliği

Isıtma - Yağdaki uyarılmış değişiklikler de soğutma verimsizliğine yol açabilir. Çamur oluşumu ve oksidasyon ve ayrışmanın bir sonucu olarak soğutma kanallarının tıkanması, yağın akışını engeller. Azaltılmış akışla, yağ ısıyı transformatördeki sıcak noktalardan etkili bir şekilde aktaramaz. Bu, transformatör içindeki sıcaklığın daha da artmasına neden olur ve kısır bir döngü oluşturur. Daha yüksek sıcaklıklar, yağın bozulmasını hızlandırır ve soğutma yeteneklerini daha da azaltır. Soğutma verimsizliği ele alınmazsa, transformatör aşırı ısınabilir, bu da sargılara ve diğer kritik bileşenlere kalıcı hasara neden olabilir.

Sonuç olarak, transformatör yağı, transformatörlerin performansını ve güvenilirliğini ciddi şekilde tehlikeye atabilecek bir dizi fiziksel ve kimyasal değişikliği tetikler. Bu değişiklikleri anlamak, elektrik gücünün güvenli ve verimli bir şekilde verilmesini sağlamak için transformatörlerin doğru çalışması, bakımı ve tasarımı için çok önemlidir.