الخصائص الكيميائية لزيت المحولات

لتحديد الخصائص الكيميائية لزيت المحولات يتم عمل الاختبارات الآتية :

- اختبارات بعد عمليات الأكسدة لتحديد المواد العالقة وانتشار الحموضة. وذلك للتأكد من خلو الزيت من المواد غير المرغوب فيها ، اي اختبارات لتحديد قيمة الحموضة (نقطة التعادل) ، تأكل الكبريت (Corrosive Sulphur) أو النحاس، تلوث الزيت.

- اختبارات أحتواء الزيت على قطرات مياه.

بتأكسد الزيت ، ويتم هذا التأكسد بأوكسجين الجو، ونتيجة ارتفاع درجات حرارة تشغيل المحولات فان معدل التأكسد يزداد بسرعة، كذلك تزداد سرعة التأكسد نتيجة لتأثير المواد ألمعدنية مثل النحاس الأحمر والأصفر و الحديد والمعادن الأخرى.

يتم أختيار الأكسدة بوضع عينة من الزيت (25 جرام) في وجود معدن النحاس، عند درجة حرارة 100 م ، يتم نفخ اوكسجين على العينة لمدة 164 ساعة، ثم يبرد الزيت في مكان مظلم لمدة ساعة، ويخفف بمادة هبتين عادية (Heptane) لمدة 24 ساعة، خلال هذا الزمن فان ناتج الاكسدة العالية ترسب مواد عالقة، تفصل وتوزن. المحلول المتبقي من الزيت المؤكسد لعدد (n) هبتين يستخدم لقياس الحموضه الناتجة. إذا تساوت قيمتين متتاليتين فان ذلك يعني استقرار الأكسدة في الزيت.

يتحقق التبريد الجيد للمحولات اذا كان الزيت له استقرار أكسدة وبالتالي فأن اللزوجة لاتتغير خلال سنين تشغيل المحول المتوقعة، ولا يحتوي الزيت على مواد عالقة.

تشكل المواد العالقة يقلل من كفاءة تبريد المحول، فاذا ترسبت المواد العالقة على المواد العازلة، فان ذلك يعوق تصريف الحرارة المولدة بالمحول، ويمكن أن يحدث ترسيب للمواد العالقة على مواسير الزيت داخل المحول، والخاصة بتبريد الملفات، وعلى ذلك فأن معدل دوران الزيت للأسطح الساخنة يقل، وإلى جانب ذلك يمكن أن تتجمع المواد العالقة في وحدات التبريد مسببة تأخير تبريد الأسطح بالإضافة الى انخفاض الكفاءة نتيجة معدل دوران الزيت في المحول ككل. والنتيجة النهائية ارتفاع درجة حرارة تشغيل المحول.

امكن انتاج زيوت مضادة للأكسدة وبالتالي لاتحتوي على مواد عالقة طبقاً للمواصفات القياسية البريطانية (Class A, B.S. 148) يجب أجراء اختيارات دورية على الزيت للتأكد من استقرار الأكسدة.

ومن المعروف أنه بالاضافة الى تشكل الأجسام الحمضية في الزيت فانه تتشكل أشياء أخرى مثل بروكسيد (أكسيد يحتوي على نسبة عالية من الاكسجين) ، الايديهيد. الكيتون مركب عضوي، تتشكل هذه الاشياء مع بعضها ومع الماء و اوكسيد الكربون مكونة مواد صلبة متمثلة في المواد العالقة. وجود الحموضة في الزيت يتسبب في حدوث تآكل في بعض خزانات المحولات وبغلاف الخزان ولذلك يجب الاهتمام بالكشف عن الحموضة في الزيت وعلاجه.

لا يحدث التآكل في الجزء أسفل سطح الزيت ، ولكن يحدث في غلاف الخزان للجزء أعلى من سطح الزيت، الغير مغطى بالزيت، ولذلك تحدث مشاكل بمحولات التوزيع التي لا تحتوي على خزان أحتياطي وبالتالي يتعرض الجزء الأعلى من سطح الزيت لعمليات التآكل. يكون تأثير التآكل خطير جدا اذا حدث تساقط للرقائق الصغيرة، من الخزان المتآكل، على القلب والملفات، مسببة أنواع أعطال مختلفة، ومسببة أيضاً عدم تصريف الحرارة، المولدة بالمحول الاختبارات الدورية العادية لزيت المحولات لايكشف عن هذا العيب بعمل أختبار للحموضة يجب أن تكون قيمته بين 2 إلى 10 (mg koh/g) واذا تم التأكد من وجود ثقب بغلاف الخزان نتيجة الصدأ فانه يتم دهان هذا الجزء بنوع مضاد للصدأ أوحمايته بطريقة أخرى.

وبسبب الاهتمام بعلاج حموضة الزيت، الى تسبب تشكيل وتكوين المواد العالقة بالزيت فانه تم انتاج زيوت معالجة ضد الحموضة ، وهي تحتوي على نسبة منخفضة جداً من الحموضة، وبالتالي يمكن ألا تتشكل مواد عالقة بالزيت.

وجد عملياً أن نتائج الاختبارات يمكن أن تعطي نسبة حموضة عالية، ولكن لا تكون مصاحبة بحدوث تآكل. مع ملاحظة وجود مواد عالقة يمكن أن تكون ناتجة عن اتحاد حالات مختلفة.

المواصفات القياسية البريطانية 1972 : 148 BS نصت على أقل قيمة للحموضة وهي 0.03 وكذلك نصت على أقل نسبة للمواد العالقة بالزيت يمكن التخلص من الحموضة الموجودة بالزيت نهائياً ، أو تقليل نسبتها بقدر الامكان عن طريق عمل تكرير للزيت.

المواد الحمضية يمكن أن تكون أحد أنواع أحماض النفتالين الموجودة طبيعياً في زيت البترول غير المكرر، والتي تنتج أحماضاً عضوية من عمليات انهيار الأكسدة في الزيت.

الطريقة المستخدمة لتقدير درجة الحموضة في الزيت تكون بإيجاد حجم مناسب لمحلول قلوي، عادة يكون بوتاسا كاوية يرمز له KOH (البوتاسا عبارة عن كربونات أو أيدروكسيد البوتاسيوم) ، يمكن الحصول به على نقطة التعادل، ويكون التعبير المناسب للحصول على درجة الحموضة عبارة عن وزن مللي جرام بوتاسا كاوية مطلوبة لكل جرام زيت.

عملياً المعايرة بالتحليل الحجمى لنقطة التعادل تتم في وجود محلول مناسب لاحماض عضوية، وتكون نقطة التعادل هي النقطة التي يتغير عندها اللون ويتحول الى قلوي نتيجة اضافة مادة كاشفة.

لاختبار تآكل الكبريت ( طبقاً للمواصفات القياسية البريطانية (1972 : 148 BS) يتم غمس شريط من النحاس اللامع في الزيت ، عند درجة حرارة 140 م وفي وجود النتروجين وذلك لمدة 19 ساعة . بعد ذلك يتم الكشف عن شريط النحاس ، اذا كان الشريط أو جزء منه أصبح لونه رمادياً غامقاً أو بنياً أو أسودا فان الزيت في هذه الحالة لا يكون مناسباً ، ويدل ذلك على احتواء الزيت على مادة الكبريت.

تنص المواصفات القياسية البريطانية 148 BS على أن يكون الزيت نقياً ونظيفاً ولا يحتوي على أية شوائب أو مياه أو محتويات أخرى، وذلك لان خصائص الزيوت تحت تأثير الشوائب وظروف التشغيل، تتغير فيلاحظ أن قوة العزل الكهربائية للزيت تنخفض نتيجة لاحتواء الزيت على المياه، وعلى الشوائب الصلبة الأخرى. حيث أن المياه التي تصل إلى الزيت تذوب فيه بكميات كبيرة (تعرف بالمياه الجزيئية) وعند انخفاض درجة الحرارة تنفصل هذه المياه الذائبة في الزيت على هيئة قطرات صغيرة جداً (هذا ما يطلق عليه مستحلب مائي) تنتشر داخل كل حجم الزيت. تتأثر قوة العزل الكهربائية للزيت بصورة ملحوظة نتيجة المستحلب المائي، في حين لا تؤثر المياه الجزيئية تأثيرا كبيرا على قوة العزل الكهربائية للزيت.

كذلك تتأثر قوة العزل الكهربائية بدرجات الحرارة - شكل (1) يوضح العلاقة بين قوة العزل الكهربائية للزيت (كيلو فولت/مم) ومحتوى المياه به عند درجتي حرارة 25 م، 65 م ، ويلاحظ أن قوة العزل الكهربائية ترتفع عند درجات الحرارة العالية على الرغم من ان الزيت يحتوي على مياه، ولكنها تكون في هذه الحالة مياه جزيئية.

أما ارتفاع درجة حرارة الزيت الجاف فتؤدي الى انخفاض قوة العزل الكهربائية للزيت. تنص المواصفات القياسية البريطانية 2511 BS على كيفية اختبار وجود المياه بالزيت (طريقة كارل فيشر) ولكن لم تنص على القيمة التقريبية لوجود المياه بالزيت، هذا ، ويمكن اختبار وجود المياه بالزيت باختبار الطقطقة، وذلك بسماع الطقطقة عن طريق تمدد لحظي للبخار نتيجة تسخين سريع جدا فوق درجة الغليان.

شكل(1) العلاقة بين المتانة الكهربية ومحتوى الماء للزيت
عند درجات حرارة مختلفة