ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา น้ำมันอุตสาหกรรม โดยเฉพาะน้ำมันหล่อลื่น ได้รับการปรับปรุงและปรับปรุงคุณสมบัติและสมรรถนะอย่างมากโดยใช้สารเติมแต่งจำนวนเล็กน้อย การปรับปรุงที่คล้ายกันนี้สามารถทำได้กับน้ำมันไฟฟ้า แม้ว่าอุตสาหกรรมหม้อแปลงไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสหราชอาณาจักร จะไม่เต็มใจที่จะใช้สารเติมแต่งก็ตาม ข้อพิจารณาหลักคือประสิทธิภาพของการปรับปรุงนี้จะคงอยู่ได้นานแค่ไหน ท้ายที่สุดแล้ว แม้แต่สารเติมแต่งที่ทันสมัยที่สุดก็ไม่สามารถกักเก็บน้ำมันไว้ในเครื่องยนต์ของรถยนต์ได้นานถึง 30 ปี ผู้ใช้บางรายสงสัยว่าหลังจากใช้สารเติมแต่ง บริษัทน้ำมันจะพยายามใช้น้ำมันที่มีการกลั่นไม่ดีหรือไม่เหมาะสมกับอุตสาหกรรมพลังงานโดยสิ้นเชิง
1. เหตุผลในการใช้สารเติมแต่ง
ก่อนที่จะพูดคุยเกี่ยวกับสารเติมแต่งและประสิทธิภาพที่สามารถทำได้ด้วยการใช้สารเติมแต่ง สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาคุณสมบัติที่ไม่พึงประสงค์ของน้ำมันและวิธีลดปัญหาที่เกิดจากการไม่ใช้สารเติมแต่ง
ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น น้ำมันที่เป็นฉนวนจะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน ซึ่งจะทำให้เกิดการตกตะกอน. 30 หรือมากกว่านั้น เมื่อหม้อแปลงปิดตัวลงเนื่องจากการทำงานเป็นเวลานานหรือความล้มเหลวก่อนเวลาอันควร มักพบว่าแกนเหล็กและขดลวดทั้งหมดถูกปกคลุมไปด้วยชั้นตะกอนน้ำมันสีน้ำตาลเข้มที่หนา ตะกอนเหล่านี้จะปิดกั้นเส้นทางน้ำมันบางส่วน ลดการไหลเวียนของน้ำมัน และลดประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนระหว่างขดลวด เหล็กแผ่นแกนเหล็ก และน้ำมัน ส่งผลให้ทองแดงและเหล็กมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น แน่นอนว่ายังส่งเสริมการเกิดออกซิเดชันและการก่อตัวของตะกอนน้ำมัน ทำให้เกิดวงจรอุบาทว์ อุณหภูมิที่มากเกินไปสามารถนำไปสู่การเสื่อมสภาพของฉนวนอย่างรวดเร็วและการสิ้นสุดอายุการใช้งานของหม้อแปลงก่อนเวลาอันควร
ตามที่ระบุไว้แล้ว ผลลัพธ์อีกประการหนึ่งของการเกิดออกซิเดชันคือการเพิ่มค่ากรดของน้ำมัน ครั้งหนึ่งกรดเคยคิดว่ามีอันตรายน้อยกว่าตะกอน และจริงๆ แล้วอาจเป็นเช่นนั้นก็ได้ ปัจจุบันผู้คนตระหนักแล้วว่าการเพิ่มค่ากรดในน้ำมันอาจเป็นอันตรายต่อการทำงานปกติของหม้อแปลงได้อย่างมาก ดังนั้นจึงควรหลีกเลี่ยง กรดเป็นสารอินทรีย์ แต่ไม่ใช่สารกัดกร่อน เช่น กรดซัลฟูริก อย่างไรก็ตามกรดเหล่านี้ยังสามารถทำให้เกิดการกัดกร่อนและเร่งการเสื่อมสภาพของฉนวนแข็งได้
อย่างไรก็ตาม หากไม่ใช้สารเติมแต่ง ก็มีวิธีการลดการเกิดออกซิเดชันได้หลายวิธี ประการแรก ควรลดระดับการสัมผัสระหว่างน้ำมันกับอากาศ มีสาเหตุหลายประการที่ทำให้เราไม่ต้องการให้น้ำมันถูกแยกออกจากอากาศภายนอกโดยสิ้นเชิง นอกจากหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายที่เล็กที่สุดแล้ว แนวทางที่ประหยัดกว่าคือการดูถังเก็บน้ำมัน ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยลดพื้นที่สัมผัสระหว่างน้ำมันกับอากาศเท่านั้น แต่ยังช่วยให้มั่นใจได้ว่าอุณหภูมิของการสัมผัสระหว่างน้ำมันกับอากาศจะต่ำกว่าอุณหภูมิของน้ำมันที่มีปริมาณมากอีกด้วย แน่นอนว่าอุณหภูมิเป็นปัจจัยสำคัญ อัตราออกซิเดชันของน้ำมันจะเพิ่มขึ้นสองเท่าเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นทุกๆ 7 องศาเซลเซียส นอกจากนี้ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ยังมีผลในการเร่งปฏิกิริยา แต่น่าเสียดายที่ทองแดงเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทรงพลังในกระบวนการออกซิเดชั่น เหล็กก็เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเช่นกัน แต่ไม่แรงเท่าทองแดง แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะหลีกเลี่ยงผลการเร่งปฏิกิริยาของขดลวดทองแดง แม้ว่าฉนวนกระดาษสามารถจำกัดน้ำมันไม่ให้เข้าใกล้ทองแดงและลดผลการเร่งปฏิกิริยาได้ ทองแดงเปลือยมักใช้สำหรับสายไฟฟ้าแรงดันต่ำ-และการเชื่อมต่อสายไฟฟ้า และสามารถแยกได้โดยการชุบดีบุกเนื่องจากดีบุกไม่มีผลในการเร่งปฏิกิริยา ทั้งพื้นผิวด้านในของถังน้ำมันเชื้อเพลิงและแคลมป์แกนเหล็กสามารถเคลือบด้วยสีทนความร้อน-ได้ บางครั้งก็มีผลกระทบต่อตัวเร่งปฏิกิริยาอัตโนมัติเช่นกัน ผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากออกซิเดชันเองก็มีผลกระทบต่อการเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันเช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสารประกอบอะโรมาติกบางชนิดถูกออกซิไดซ์ ดังนั้นเมื่อปริมาณอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนในน้ำมันเพิ่มขึ้นมากกว่าค่าที่กำหนดคือ 5% -10% น้ำมันจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดออกซิเดชันมากขึ้น
ในช่วง 30 ปีที่ผ่านมา มาตรการเหล่านี้เพียงอย่างเดียวสามารถลดระดับการเกิดออกซิเดชันได้อย่างมาก ตั้งแต่ปี 1970 อุณหภูมิการทำงานของหม้อแปลงมีแนวโน้มสูงขึ้น เพื่อเป็นมาตรการลดต้นทุน มาตรการต่างๆ เพื่อลดการสัมผัสกันระหว่างน้ำมันและตัวเร่งปฏิกิริยาทองแดงและเหล็กได้ลดลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่าย สิ่งนี้จะนำไปสู่ผู้ใช้หม้อแปลงไฟฟ้าอีกครั้งที่ต้องเผชิญกับผลกระทบร้ายแรงของการเกิดออกซิเดชันในหม้อแปลงหลายตัว
2. ใช้สารเติมแต่ง
ได้กลายเป็นธรรมเนียมในสหราชอาณาจักรที่ไม่อนุญาตให้ใช้สารเติมแต่งในน้ำมันฉนวน ในประเทศอื่นๆ สารเติมแต่งถูกนำมาใช้ในน้ำมันหม้อแปลงมาหลายปีแล้ว เนื่องจากมีวัตถุประสงค์พิเศษในการยับยั้งการเกิดออกซิเดชัน น้ำมันที่ใช้สารเติมแต่งเรียกว่าน้ำมันต้านอนุมูลอิสระ
การยับยั้งการเกิดออกซิเดชันทำได้โดยการเติมสารต้านอนุมูลอิสระ ตัวทำลายโลหะ และตัวยับยั้ง ตัวกระตุ้นและตัวกระตุ้นของโลหะจะทำปฏิกิริยากับโลหะเพื่อป้องกันการเร่งปฏิกิริยาของโลหะ ในขณะที่สารยับยั้งการเกิดออกซิเดชันจะทำปฏิกิริยากับผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันเริ่มต้น เช่น อนุมูลอิสระหรือเปอร์ออกไซด์ เพื่อหยุดหรือขัดขวางปฏิกิริยาออกซิเดชัน สารประกอบธรรมชาติบางชนิดในน้ำมันส่วนใหญ่เป็นสารประกอบกำมะถัน-ซึ่งทำหน้าที่เป็นสารต้านอนุมูลอิสระในลักษณะนี้ ผลการศึกษากระบวนการออกซิเดชันระบุว่าสารประกอบโลหะอินทรีย์บางชนิดของทองแดงที่ละลายในน้ำมันมีผลในการเร่งปฏิกิริยาที่รุนแรงกว่าตัวน้ำมันเองด้วยซ้ำ สารประกอบบางชนิดได้รับการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติม โดยลดกิจกรรมหรือ "ทำให้" พื้นผิวทองแดง ป้องกันไม่ให้ทองแดงละลายในน้ำมัน และยังยับยั้งการเร่งปฏิกิริยาของทองแดงที่ละลายอีกด้วย
วิศวกรหม้อแปลงไฟฟ้าส่วนใหญ่มีความรู้เกี่ยวกับน้ำมันต้านอนุมูลอิสระแล้ว แต่การใช้งานยังคงถูกจำกัดในสหราชอาณาจักร นอกจากผู้ใช้บางรายจะมีข้อสงสัยเกี่ยวกับประสิทธิภาพของมันแล้ว อาจเป็นเพราะคุณภาพที่มั่นคงและการจัดหาน้ำมันฉนวนที่ปราศจากสารต้านอนุมูลอิสระได้ง่าย รวมถึงการบำรุงรักษาน้ำมันฉนวนที่แข็งแกร่งขึ้น ซึ่งทำให้หม้อแปลงส่วนใหญ่มีอายุการใช้งานยาวนาน ดังนั้นผู้ใช้จึงไม่เต็มใจที่จะลงทุนด้วยต้นทุนสูงเพื่อซื้อน้ำมันต้านอนุมูลอิสระ
อย่างไรก็ตาม น้ำมันต้านอนุมูลอิสระพบได้ทั่วไปในประเทศยุโรปส่วนใหญ่และสหรัฐอเมริกา ตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ มีหัวข้อหนึ่งใน BS148:1998 ที่ระบุน้ำมันต้านอนุมูลอิสระ และเหตุผลในการรวมน้ำมันต้านอนุมูลอิสระไว้ในข้อกำหนดทางเทคนิคของ BS ก็เพียงเพื่อรักษาความสอดคล้องกับยุโรปเท่านั้น แน่นอนว่าคุณลักษณะทางเทคนิคของน้ำมันต้านอนุมูลอิสระคือเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่อุณหภูมิการทำงานของน้ำมันสูงกว่าอุณหภูมิน้ำมันเฉลี่ย เช่น ในเขตร้อน อย่างไรก็ตาม จะต้องคำนึงถึงผลกระทบของอุณหภูมิสูงนี้ต่อวัสดุฉนวนไฟเบอร์ด้วย
3. เทยากดจุด
สารเติมแต่งอื่นๆ ที่ใช้กันทั่วไปในน้ำมันหม้อแปลงคือสารลดจุดไหลเท การใช้งานของพวกเขาย้อนกลับไปในทศวรรษ 1970 ช้ากว่าสารต้านอนุมูลอิสระ เตือนชาว BS148 ซึ่งกำหนดให้น้ำมันหม้อแปลงไหลที่อุณหภูมิต่ำถึง -30 องศา สำหรับน้ำมันพื้นฐานแบบไซคลิก การบรรลุเป้าหมายนี้ไม่ใช่ปัญหา ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องปรับปรุงวิธีใด อย่างไรก็ตาม ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 ทรัพยากรของโลกสำหรับน้ำมันดิบไซคลิกอัลคิลดูเหมือนจะใกล้จะหมดลงแล้ว (ภายหลังได้รับการยืนยันว่าไม่เป็นเช่นนั้น) นอกจากนี้ยังมีเหตุผลทางเศรษฐกิจอื่น ๆ ที่หวังจะสกัดน้ำมันไฟฟ้าจากน้ำมันดิบพาราฟิน เนื่องจากส่วนประกอบพาราฟินที่มีอยู่ในน้ำมันเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะแข็งตัวที่อุณหภูมิสูงกว่า จึงไม่สามารถเข้าถึงจุดเยือกแข็งต่ำของน้ำมันไซโคลอัลคิลได้ แม้ว่าดังที่กล่าวไว้ข้างต้น น้ำมันที่ใช้พาราฟินสามารถดีแว็กซ์ได้และสามารถสร้างกระบวนการกลั่นได้ แต่ต้นทุนที่สูงนั้นขัดแย้งกับความตั้งใจเดิมในการใช้น้ำมันดิบที่มีพาราฟินเป็นหลัก หน้าที่ของสารลดจุดเทคือการป้องกันไม่ให้อนุภาคของขี้ผึ้งตกตะกอนและรวมตัวกันเป็นเมทริกซ์ที่อุณหภูมิต่ำ ซึ่งจะขัดขวางการไหลของน้ำมัน
