Transformátorový olej — účel, použitie, vlastnosti

Transformátorový olej je rafinovaná olejová frakcia, to znamená minerálny olej. Získava sa destiláciou oleja, kde táto frakcia vrie pri 300 – 400 °C. Vlastnosti transformátorových olejov sa líšia v závislosti od kvality suroviny. Olej má komplexné uhľovodíkové zloženie, kde sa priemerná molekulová hmotnosť pohybuje od 220 do 340 amu. V tabuľke sú uvedené hlavné zložky a ich percentuálny podiel v zložení transformátorového oleja.

Vlastnosti transformátorového oleja ako elektrického izolantu určuje hlavne hodnota dielektrická stratová tangenta… Preto je prítomnosť vody a vlákien v oleji úplne vylúčená, pretože akékoľvek mechanické nečistoty tento ukazovateľ zhoršujú.

Výstupná teplota transformátorového oleja je od -45°C a nižšia, čo je dôležité pre zabezpečenie jeho mobility v prevádzkových podmienkach s nízkou teplotou. Najnižšia viskozita oleja prispieva k efektívnemu odvodu tepla aj pri teplotách od 90 do 150 °C v prípade prepuknutia.Pre rôzne značky olejov môže byť táto teplota 150 ° C, 135 ° C, 125 ° C, 90 ° C, nie nižšia.

Mimoriadne dôležitou vlastnosťou transformátorových olejov je ich stabilita v oxidačných podmienkach; transformátorový olej si musí udržiavať požadované parametre po dlhú dobu prevádzky.

Najmä pokiaľ ide o RF, všetky značky transformátorových olejov používaných v priemyselných zariadeniach sú nevyhnutne inhibované antioxidačnou prísadou ionol (2,6-di-terc-butylparakrezol, tiež známy ako agidol-1). Prísada interaguje s aktívnymi peroxidovými radikálmi vyskytujúcimi sa v reťazci oxidačnej reakcie uhľovodíkov. Inhibované transformátorové oleje majú teda výraznú indukčnú periódu počas oxidácie.

Oleje citlivé na aditíva oxidujú najskôr pomaly, pretože výsledné oxidačné reťazce sú rozbité inhibítorom. Po spotrebovaní aditíva olej oxiduje bežnou rýchlosťou ako bez aditíva. Čím dlhšia je indukčná doba oxidácie oleja, tým vyššia je účinnosť aditíva.

Veľká časť účinnosti aditíva súvisí s uhľovodíkovým zložením oleja a prítomnosťou neuhľovodíkových nečistôt, ktoré podporujú oxidáciu, ktorými môžu byť dusíkaté bázy, ropné kyseliny a produkty oxidácie oleja obsahujúce kyslík.

Keď sa ropný destilát rafinuje, zníži sa obsah aromatických látok, odstránia sa neuhľovodíkové inklúzie a nakoniec sa zlepší stabilita transformátorového oleja inhibovaného ionolmi. Medzitým existuje medzinárodná norma „Špecifikácia pre čerstvé ropné izolačné oleje pre transformátory a ističe“.

Transformátorový olej je horľavý, biologicky odbúrateľný, takmer netoxický a nepoškodzuje ozónovú vrstvu. Hustota transformátorového oleja sa pohybuje od 840 do 890 kilogramov na meter kubický. Jednou z najdôležitejších vlastností je viskozita. Čím vyššia je viskozita, tým vyššia je dielektrická pevnosť. Avšak pre bežnú prevádzku v výkonové transformátory a v ističoch olej nesmie byť veľmi viskózny, inak nebude chladenie transformátorov účinné a istič nedokáže rýchlo prerušiť oblúk.

Tu je potrebný kompromis z hľadiska viskozity.Kinematická viskozita pri 20 °C, väčšina transformátorových olejov je v rozsahu 28 až 30 mm2/s.

Pred naplnením zariadenia olejom sa olej čistí hlbokou tepelnou vákuovou úpravou. Podľa tohto usmerňovacieho dokumentu "Rozsah a normy pre testovanie elektrických zariadení" (RD 34.45-51.300-97) koncentrácia vzduchu v transformátorovom oleji naliatom do dusíkom alebo filmom tienených transformátorov, v utesnených meracích transformátoroch a v utesnených priechodkách nesmie byť vyšší ako 0,5 (stanovené plynovou chromatografiou) a maximálny obsah vody je 0,001 % hmotn.

Pre výkonové transformátory bez filmovej ochrany a pre priepustné vývodky je prípustný obsah vody maximálne 0,0025 % hmotnosti. Pokiaľ ide o obsah mechanických nečistôt, ktorý určuje triedu čistoty oleja, nemal by byť horší ako 11 pre zariadenia s napätím do 220 kV a nie horší ako 9 pre zariadenia s napätím -vyšším ako 220 kV. . Prierazné napätie v závislosti od prevádzkového napätia je uvedené v tabuľke.

Po naplnení oleja je prierazné napätie o 5 kV nižšie ako napätie oleja pred naplnením zariadenia. Je povolené znížiť triedu čistoty o 1 a zvýšiť percento vzduchu o 0,5%.

Oxidačné podmienky (metóda stanovenia stability — podľa GOST 981-75)

Bod úniku oleja sa určí skúškou, pri ktorej sa potrubie s utesneným olejom nakloní pod uhlom 45° a olej zostane na rovnakej úrovni jednu minútu. Pre čerstvé oleje by táto teplota nemala byť nižšia ako -45 °C.

Tento parameter je kľúčový olejové spínače… Avšak rôzne klimatické zóny majú rôzne požiadavky na bod tuhnutia. Napríklad v južných oblastiach je povolené používať transformátorový olej s teplotou liatia -35 ° C.

V závislosti od prevádzkových podmienok zariadenia sa normy môžu líšiť, môžu existovať určité odchýlky. Napríklad arktické druhy transformátorového oleja by nemali tuhnúť pri teplotách nad -60 ° C a bod vzplanutia klesne na -100 ° C (bod vzplanutia je teplota, pri ktorej zohriaty olej vytvára výpary, ktoré sa po zmiešaní so vzduchom stanú horľavými) .

V zásade by teplota vznietenia nemala byť nižšia ako 135 ° C. Také charakteristiky ako teplota vznietenia (olej sa zapáli a horí s ním 5 alebo viac sekúnd) a teplota samovznietenia (pri teplote 350-400 ° C sa olej vznieti aj v uzavretom tégliku za prítomnosti vzduchu).

Transformátorový olej má tepelnú vodivosť 0,09 až 0,14 W / (mx K) a so zvyšujúcou sa teplotou klesá.Tepelná kapacita sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou a môže byť od 1,5 kJ / (kg x K) do 2,5 kJ / (kg x K).

Koeficient tepelnej rozťažnosti súvisí s normami pre veľkosť expanznej nádoby a tento koeficient je v oblasti 0,00065 1 / K. Odolnosť transformátorového oleja pri 90 ° C a v podmienkach napätia elektrického poľa 0,5 MV / mv žiadnom prípade by nemalo byť vyššie ako 50 Ghm * m.

Okrem viskozity so zvyšujúcou sa teplotou klesá aj odolnosť oleja. Dielektrická konštanta — v rozsahu 2,1 až 2,4. Tangenta uhla dielektrických strát, ako je uvedené vyššie, súvisí s prítomnosťou nečistôt, takže pre čistý olej nepresahuje 0,02 pri 90 ° C v podmienkach frekvencie poľa 50 Hz a v oxidovanom oleji môže prekročiť 0,2 .

Dielektrická pevnosť oleja sa merala počas 2,5 mm prierazného testu s priemerom elektródy 25,4 mm. Výsledok by nemal byť nižší ako 70 kV a potom bude dielektrická pevnosť najmenej 280 kV / cm.

Napriek prijatým opatreniam môže transformátorový olej absorbovať plyny a rozpustiť ich značné množstvo. Za normálnych podmienok sa v jednom kubickom centimetri oleja ľahko rozpustí 0,16 mililitra kyslíka, 0,086 mililitra dusíka a 1,2 mililitra oxidu uhličitého. Je zrejmé, že kyslík začne trochu oxidovať. Naopak, ak sa uvoľňujú plyny, je to znakom defektu cievky. Takže v dôsledku prítomnosti plynov rozpustených v transformátorovom oleji sú chyby v transformátoroch odhalené chromatografickou analýzou.

Životnosť transformátorov a oleja priamo nesúvisí.Ak transformátor dokáže spoľahlivo fungovať 15 rokov, odporúča sa olej každý rok čistiť a po 5 rokoch regenerovať. Aby sa zabránilo rýchlemu vyčerpaniu ropných zdrojov, sú stanovené určité opatrenia, ktorých prijatie výrazne predĺži životnosť transformátorového oleja:

• Inštalácia expandérov s filtrami na absorbovanie vody a kyslíka, ako aj plynov oddelených od oleja;

• Zabránenie prehriatiu pracovného oleja;

• Pravidelné čistenie;

• Kontinuálna filtrácia oleja;

• Zavedenie antioxidantov.

Vysoké teploty, reakcia oleja s drôtmi a dielektrikami, to všetko podporuje oxidáciu, ktorej má zabrániť na začiatku spomínaný antioxidačný doplnok. Stále je však potrebné pravidelné čistenie. Kvalitné čistenie oleja ho vráti do použiteľného stavu.

Aký by mohol byť dôvod vyradenia transformátorového oleja z prevádzky? Môže ísť o kontamináciu oleja trvalými látkami, ktorých prítomnosť neviedla k hlbokým zmenám v oleji a potom stačí vykonať mechanické čistenie. Vo všeobecnosti existuje niekoľko spôsobov čistenia: mechanické, termofyzikálne (destilácia) a fyzikálno-chemické (adsorpcia, koagulácia).

Ak došlo k nehode, prierazné napätie prudko kleslo, objavili sa karbónové usadeniny, príp chromatografická analýza odhalil problém, transformátorový olej sa čistí priamo v transformátore alebo vo vypínači jednoduchým odpojením zariadenia od siete.

Životnosť oleja v transformátoroch je možné predĺžiť použitím antioxidačných prísad, termosifónových filtrov a pod. To všetko však nevylučuje potrebu regenerácie použitých olejov.

Úlohou regenerácie odpadového oleja je preto získať dobre vyčistený regenerát, ktorý spĺňa všetky normy pre čerstvé oleje. Stabilizácia nestabilných regeneračných látok pridaním čerstvého oleja alebo antioxidačných prísad umožňuje použiť najjednoduchšie a cenovo dostupné spôsoby regenerácie použitých transformátorových olejov.

Pri regenerácii transformátorového oleja je dôležité získať dobre vyčistené regeneranty bez ohľadu na spôsob regenerácie a stupeň starnutia oleja a stabilizáciu, ak má olej nízku stabilitu, je potrebné vykonať umelo - pridaním čerstvého oleja resp. pridáva s vysokým stabilizačným účinkom, účinný pre regenerované oleje.

Pri regenerácii použitého transformátorového oleja sa získajú až 3 frakcie základových olejov na prípravu iných komerčných olejov, ako sú motorové, hydraulické, prevodové oleje, rezné kvapaliny a mazivá.

Priemerne sa po regenerácii získa 70-85% oleja v závislosti od použitej technologickej metódy. Chemická regenerácia je drahšia. Pri regenerácii transformátorového oleja je možné získať až 90 % základného oleja v rovnakej kvalite ako čerstvý.

Okrem toho

Otázka

Je možné vysušiť olej v pracovnom transformátore zdvihnutím jeho krytu v suchom počasí? Vyparí sa voda z oleja alebo naopak olej zvlhne?

Odpoveď

Suchý olej s prierazným napätím 40-50 kV obsahuje tisíciny percent vlhkosti. Na zvlhčenie oleja, charakterizovaného znížením prieraznej sily oleja na 15 - 20 kV, sú potrebné stotiny percenta vlhkosti.

V transformátoroch, ktoré majú voľnú komunikáciu s atmosférickým vzduchom cez expandér (alebo pod krytom), dochádza k nepretržitej výmene vlhkosti so vzduchom. Ak teplota oleja klesá a obsah vlhkosti v ňom je menší ako vo vzduchu, olej absorbuje vlhkosť zo vzduchu podľa zákona o parciálnych tlakoch pary vlhkosti. Týmto spôsobom sa zníži prierazné napätie oleja.

Výmena vlhkosti prebieha aj medzi olejom a izoláciou transformátora (bavlna, bakelit) umiestnenou v oleji. Vlhkosť sa pohybuje v izolácii z horúcich častí do studených častí. Ak sa transformátor zahreje, potom vlhkosť prechádza z izolácie do oleja a ak sa ochladí, potom naopak.

Keďže vlhkosť vzduchu je v letných mesiacoch vysoká, prierazné napätie oleja pri voľnej výmene vlhkosti v porovnaní so zimnými mesiacmi klesá.

V zime, keď je vlhkosť vzduchu najnižšia a teplotný rozdiel medzi vzduchom a olejom je najväčší, olej trochu vysychá. V lete, keď bleskové prepätia pravdepodobnejšie ovplyvnia izoláciu transformátora, je prierazná sila transformátorového oleja najnižšia, keď by mala byť najvyššia.

Na elimináciu voľnej výmeny vlhkosti medzi vzduchom a olejom sa používajú sušiče vzduchu s olejovým tesnením.

Keď je teda kryt transformátora otvorený, môže dôjsť k vysychaniu alebo zmáčaniu oleja.

Olej lepšie schne v mrazivom počasí, keď vzduch obsahuje najmenej vlhkosti a medzi olejom a vzduchom je najväčší teplotný rozdiel. Ale takéto sušenie je neefektívne a neúčinné, preto sa v praxi nepoužíva.