آشنایی ترانسفورماتور روغنی و خشک، تفاوت‌ها و کاربردها

ترانسفورماتورها به عنوان آخرین حلقه شبکه برق‌‌رسانی، کار تنظیم، کاهش یا افزایش ولتاژ را برعهده دارد. این کار برای افزایش جریان، جهت انتقال‌های طولانی و کاهش برای مصارف خانگی و صنعتی انجام می‌شود. تفاوت ترانسفورماتور خشک و روغنی در شیوه خنک‌کاری و عایق‌بندی آن‌ها است. این تفاوت‌ها در میزان ایمنی، هزینه اولیه و نگهداری، عمر مفید و محل استفاده است.
هر ترانسفورماتور مناسب شرایط و محیط خاصی است؛ برای اینکه بدانید در چه محیطی از کدام ترانسفورماتور استفاده کنیم، باید از تفاوت‌های بین مدل‌های روغنی و خشک آن آشنا باشید. در این  مقاله علاوه‌بر توضیح تفاوت‌ها به معرفی مزایا و معایب هرکدام از این ترانسفورماتورها می‌پردازیم.

ترانسفورماتور روغنی چیست؟

ترانسفورماتور روغنی، دستگاهی است که هسته و سیم‌پیچ‌های آن در داخل مخزن پر از روغن قرار گرفته است. این دستگاه از روغن معدنی یا سیلیکونی استفاده می‌کند که این روغن علاوه‌بر انتقال حرارت تولید شده توسط دستگاه، به عنوان یک عایق الکتریکی عمل می‌کند. حرارت تولید شده توسط سیم‌پیچ‌ها از طریق روغن به رادیاتور یا سیستم‌های خنک‌کننده منتقل می‌شود.

این مدل ترانسفورماتورها، به دلیل راندمان و طول عمر بالا از پرکاربردترین مدل‌ها در دنیا و ایران هستند و بیشتر در شبکه‌های توزیع و انتقال شهری با ولتاژ بالا (بیش از ۳۳ کیلوولت) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مزایا و معایب ترانسفورماتورهای روغنی

مزایا و معایب ترانسفورماتورهای روغنی، به استفاده از روغن به عنوان خنک‌کننده مربوط می‌شود.

مزایای ترانسفورماتور روغنی به شرح زیر است:

• انتقال حرارت با ظرفیت بالا: وجود روغن، انتقال حرارت و خنک‌کنندگی را افزایش می‌دهد.
• راندمان بالا برای بارهای سنگین: به دلیل انتقال حرارت بالا، این ترانس‌ها، راندمان مناسبی برای بارهای سنگین دارند.
• طول عمر بالاتر: این ترانسفورماتورها در صورت نگهداری دوره‌ای و انجام تست‌های روغن مداوم، امکان استفاده تا مدت ۳۰ سال را هم دارند.
• هزینه اولیه پایین‌تر: به دلیل سادگی تولید و در دسترس بودن قطعات، این دستگاه هزینه اولیه پایین‌تری دارد.
• فناوری بالغ: به دلیل سابقه طولانی در استفاده از ترانسفورماتورهای روغنی در صنایع مختلف، این دستگاه از فناوری، تجهیزات و تعمیرکاران در دسترس‌تری دارد.

معایب ترانسفورماتورهای روغنی از جمله موارد زیر هستند:

• خطر نشت و آتش‌سوزی: روغن‌های استفاده شده در این ترانسفورماتورها، اشتعال‌پذیری بالایی دارند و هرگونه نشتی، خطرات آتش‌سوزی یا انفجار به همراه دارد.
• نیاز به فضای باز یا محیط ایمن: به دلیل اشتعال‌پذیری و امکان انفجار، نصب این دستگاه‌ها در فضاهای بسته عملا ناممکن است؛ مگر با وجود سیستم‌های تهویه و اطفای حریق مجهز.
• هزینه نگهداری بالاتر: ترانسفورماتورهای روغنی، نیاز به نگهداری دوره‌ای تعویض روغن و فیلترها دارند. به همین دلیل هزینه نگهداری بیشتری روی دست صاحبان می‌گذارد.
• تخریب‌های زیست‌محیطی: یکی از چالش‌های جدی استفاده از ترانس‌های روغنی، آلودگی خاک و آب‌های زیرزمینی است.
• 

کاربردهای ترانسفورماتورهای روغنی

به طور کلی از ترانسفورماتورهای روغنی مناسب پروژه‌هایی است که نیاز به توان و راندمان بالا دارند. برخی از مکان‌هایی که از این دستگاه‌ها استفاده می‌کنند شامل موارد زیر می‌شود:

• نیروگاه‌ها و پست‌های انتقال و توزیع
• صنایع سنگین مانند فولاد، سیمان و پتروشیمی
• شبکه‌های ولتاژ بالا (بیش از ۶۶ کیلوولت)
• محیط‌های باز با امکان تهویه طبیعی

ترانسفورماتور خشک چیست؟

ترانسفورماتور خشک یا (Cast Resin)، از ترانسفورماتورهایی است که به جای روغن، از هوا، رزین یا مواد عایقی پوشانده می‌شود. حرارت تولیدی توسط سیم‌پیچ‌ها از طریق هوا یا فن‌های خنک‌کننده دفع می‌شود.

این ترانس‌ها به دلیل ایمنی بالاتر و سادگی نگهداری، بیشتر برای ولتاژهای متوسط (تا ۳۶ کیلوولت) استفاده می‌شوند. در محیط‌هایی که افراد حضور دارند، مانند اماکن درمانی و مسکونی، استفاده از ترانسفورماتورهای خشک رایج‌تر است.

انواع ترانسفورماتور روغنی

ترانسفورماتورهای روغنی از نظر ساختار و برخورد روغن با هوا به چند مدل تقسیم می‌شوند:

• ترانسفورماتور روغنی باز (Open Type): مدل قدیمی – امکان خرابی به دلیل رطوبت – تماس روغن با هوا
• ترانسفورماتور روغنی با منبع انبساط (Conservator Type): دارای مخزن انبساط – تماس نداشتن روغن با هوا – پرکاربرد در شبکه‌های توزیع – نیاز به تعمیر دوره‌‌ای
• ترانسفورماتورهای هرمتیک (Hermetically sealed Type): کاملا آب‌بندی شده – تماس نداشتن روغن با هوا – بدون نیاز به تعمیر دوره‌ای – طول عمر بالا – ابعاد کوچک و متوسط

مزایا و معایب ترانسفورماتور خشک

استفاده نکردن از روغن و جایگزینی آن با هوا یا رزین، دارای مزایا و معیابی است که در ادامه به طور کامل آن‌ها را معرفی می‌کنیم.

مزایا ترانسفورماتور خشک شامل موارد زیر است:

• ایمنی دربرابر آتش‌سوزی: استفاده از هوا و رزین‌های بدون قابلیت اشتعال‌پذیری، امکان آتش‌سوزی و انفجار را از بین می‌برد.
• عدم آلودگی محیط زیست: نبود امکان نشت روغن، از آلودگی‌های محیطی جلوگیری می‌کند.
• نگهداری ساده: ترانسفورماتورهای خشک، نیاز به تعویض روغن و نگهداری دوره‌ای ندارند؛ تنها تمیزکاری و چک کردن سیستم تهویه کافی‌ست.
• مناسب برای فضاهای شلوغ: در محیط‌هایی که تراکم جمعیتی بالاست، مانند بیمارستان، مراکز آموزشی و مسکونی، این دستگاه به دلیل ایمنی بالا و صدای کمتر مناسب‌تر هستند.

معایب ترانسفورماتور خشک از جمله موارد زیر است:

• قیمت اولیه بالاتر: استفاده از مواد عایقی گران‌تر و فرایند تولید پیچیده، قیمت اولیه ترانسفورماتورهای خشک را افزایش داده است.
• محدودیت در توان: این دستگاه‌ها معمولا تا ظرفیت ۳۰ مگاولت آمپر تولید می‌شوند و در توان‌های بالاتر کارایی ندارند.
• حساسیت به رطوبت: به دلیل رطوبت موجود در هوا، ممکن است در طول استفاده، سیم‌پیچ‌های این دستگاه دچار خرابی و زنگ‌زدگی شوند.

کاربردهای ترانسفورماتور خشک

ترانسفورماتور خشک به دلیل ایمنی بالا، صدای پایین‌تر و آلودگی کمتر، مناسب محیط‌های پرجمعیت شهری است.

به طور خلاصه برخی از موارد استفاده ترانسفورماتور خشک را نام بردیم:

• ساختمان‌های مسکونی و تجاری
• مراکز داده و اتاق‌های سرور
• بیمارستان‌ها و مدارس
• صنایع سبک و فضاهای سرپوشیده

انواع ترانسفورماتور خشک

برخی از انواع ترانسفورماتور خشک، شامل موارد زیر می‌شود:

• ترانسفورماتور خشک با رزین ریخته‌گری (Cast Resin Dry Type – CRDT):
  سیم‌پیچ‌ها به وسیله رزین عایق شدند – دربرابر رطوبت و آلودگی مقاوم هستند – برای مکان‌های صنعتی و مکان‌های فضای بسته مناسب‌اند.
• ترانسفورماتور خشک با وارنیش (Vacuum Pressure Impregnated):
  آغشته و پخت سیم‌پیچ‌ها در رزین – قیمت پایین‌ به نسبت ریخته‌گری – کاربرد در محیط‌های نیمه صنعتی و تجاری.
• ترانسفورماتور خشک قالبی (Encapsulated Type):
  پوشانده شدن سیم‌پیچ‌ها با عایق جامد (مانند سیلیکون یا پلی استر) – مناسب برای ظرفیت‌های پایین و محیط‌های مربوط و آلوده.

مقایسه ترانسفورماتور خشک و روغنی

در واقع هیچ کدام از این دو ترانسفورماتور به طور کامل بر دیگری برتری ندارد؛ بلکه دارای شرایط استفاده و کاربردهای متفاوتی است. برای مقایسه این دو مدل باید ویژگی‌های فنی و شرایط محیطی استفاده در نظر گرفته شود.

مقایسه این دو مدل بر اساس راندمان، ایمنی، هزینه اولیه و نگهداری، آلودگی‌های محیطی و طول عمر به شرح زیر است:

• از نظر راندمان، ترانسفورماتور روغنی عملکرد بالاتری دارد.
• از نظر ایمنی، تراسنفورماتورهای خشک مناسب‌تر هستند.
• از نظر هزینه‌های اولیه و نگهداری، ترانس‌های روغنی دارای هزینه اولیه پایین‌تر و ترانس‌های خشک دارای هزینه نگهداری کمتری هستند.
• از نظر آلودگی‌های زیست محیطی، مدل‌های خشک سازگاری بالاتر دارد و آسیب کمتری به طبیعت وارد می‌کند.
• از نظر طول عمر، مدل‌های روغنی، در صورت نگهداری صحیح و مناسب، بهتر عمل می‌کنند.

جدول مقایسه ترانسفورماتور روغنی و خشک

سخن پایانی

ترانسفورماتورهای روغنی و خشک هرکدام دارای مزایا و معایب خاص به خود هستند. تفاوت اصلی این دو ترانسفورماتور در سیستم خنک‌کنندگی و عایق‌بندی آن‌هاست. انتخاب بین این دو به نوع استفاده و محل نصب آن بستگی دارد.

به طور خلاصه ترانسفورماتور روغنی، برای استفاده با توان بالا و در فضای باز مناسب است و ترانسفورماتور خشک در محیط‌های بسته و برای مصارف توان پایین‌تر کاربرد دارد.

در این مقاله به طور کامل، دو ترانسفورماتور روغنی و خشک را از نظر کارایی، ایمنی، طول عمر و هزینه بررسی کردیم.