افزایش دما در ترانسفورماتورهای خشک و روغنی و محدودهٔ افزایش دمای آن‌ها

عوامل بسیاری بر طول عمر ترانسفورمرهای خشک و ترانسفورماتورهای غوطه‌گیر در میان این عوامل، دما مهم‌ترین عاملی است که منجر به پیرشدن عایق و در نتیجه تأثیرگذار بر عمر ترانسفورماتورها می‌شود. به دلیل توزیع ناهموار گرما درون ترانسفورماتورها، تفاوت‌های قابل توجهی در دمای بخش‌های مختلف وجود دارد. بنابراین، افزایش دمای مجاز هر بخش تحت بار نامی برای اطمینان از عملکرد ایمن مشخص شده است.

---

الف. اصول اساسی و محاسبات افزایش دما

رده عایقی و حداکثر دمای مجاز

ترانسفورماتورهای روغنی عمومی از عایق رده الف استفاده می‌کنند و حداکثر دمای مجاز آن‌ها ۱۰۵ درجه سانتی‌گراد است.

— محاسبه افزایش دمای مجاز (با در نظر گرفتن سیم‌پیچ به عنوان مثال)

افزایش دمای مجاز = حداکثر دمای مجاز − دمای محیط (با نقطه مرجع ۴۰ درجه سانتی‌گراد)

یعنی: ۱۰۵ درجه سانتی‌گراد − ۴۰ درجه سانتی‌گراد = ۶۵ درجه سانتی‌گراد (افزایش دمای مجاز سیم‌پیچ)

— رابطه بین دمای روغن و دمای سیم‌پیچ

دمای روغن ترانسفورماتور معمولاً حدود ۱۰ درجه سانتی‌گراد پایین‌تر از دمای سیم‌پیچ‌ها است. بنابراین:

- افزایش مجاز دمای روغن: ۶۵ درجه سانتی‌گراد − ۱۰ درجه سانتی‌گراد = ۵۵ درجه سانتی‌گراد

- برای جلوگیری از فرسودگی روغن، افزایش دمای سطح بالایی روغن نباید از ۴۵ درجه سانتی‌گراد بیشتر شود

محدوده دمای عملیاتی واقعی

اگر دمای روغن در سطح بالایی بین ۸۰ تا ۹۰ درجه سانتی‌گراد باشد، دمای سیم‌پیچ‌ها تقریباً بین ۹۵ تا ۱۰۵ درجه سانتی‌گراد خواهد بود. اقامت طولانی‌مدت در این محدوده، فرآیند فرسودگی عایق را تسریع می‌کند.

---

II. خطرات کارکرد در دمای بالا برای ترانسفورماتورهای خشک و روغنی

تخریب مواد عایقی

قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض دماهای بالا باعث می‌شود مقواي عایقی شکننده شده و مستعد ترک‌خوردن گردد؛ در نتیجه خواص عایقی آن از بین رفته و احتمال شکست افزایش می‌یابد.

- فرسودگی روغن عایقی

پیری شدید عایق پیچ‌ها باعث تسریع فساد روغن عایقی می‌شود و عمر کلی ترانسفورماتور را بیشتر کوتاه می‌کند.

- نتیجه‌گیری

توصیه می‌شود از کارکرد ترانسفورماتور در دمای بالا، به‌ویژه در مدت‌زمان طولانی با دمای بالا، اجتناب شود.

---

۳. رده‌بندی درجات عایقی ترانسفورماتور

درجه عایقی نشان‌دهنده عملکرد مقاومت حرارتی ماده عایق است و هر درجه با حداکثر دمای مجاز متفاوتی متناظر است.

ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن (با ۷ درجه)

الف، اِی، بی، اف، اچ، ان، سی

- ترانسفورماتورهای خشک (۳ درجه متفاوت)

بی، اف، اچ

به‌عنوان مثال، درجه الف بدین معناست که مجموع دمای کارکرد ترانسفورماتور و دمای محیط نباید از ۱۰۵ درجه سانتی‌گراد فراتر رود؛ برای سایر درجات نیز اصل یکسان است.

---

چهارم. نمودار حد افزایش دما (توضیحات)

• حد افزایش دما برای ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن در نمودار نشان داده شده است.

• حد افزایش دما برای ترانسفورماتورهای خشک در نمودار نشان داده شده است.

یادداشت: بزرگی حد افزایش دما به‌طور مستقیم نشان‌دهنده عملکرد مقاومت حرارتی ماده عایق است و از اصول مهم در انتخاب و نظارت بر عملیات می‌باشد.

---

پنجم. اصول امنیت هسته

تا زمانی که افزایش دما از حد مجاز فراتر نرود، ترانسفورماتور می‌تواند صرف‌نظر از تغییرات دمای محیط، در طول عمر مورد انتظار خود به‌صورت ایمن کار کند.