Transformatorsko olje — namen, uporaba, lastnosti

Transformatorsko olje je rafinirana oljna frakcija, to je mineralno olje. Pridobiva se z destilacijo olja, kjer ta frakcija vre pri 300-400 ° C. Lastnosti transformatorskih olj so različne glede na kakovost surovine. Olje ima kompleksno ogljikovodikovo sestavo, kjer se povprečna molekulska masa giblje od 220 do 340 amu. Tabela prikazuje glavne sestavine in njihov odstotek v sestavi transformatorskega olja.

Lastnosti transformatorskega olja kot električnega izolatorja so v glavnem določene z vrednostjo tangens dielektrične izgube… Zato je prisotnost vode in vlaken v olju popolnoma izključena, saj morebitne mehanske nečistoče poslabšajo ta indikator.

Temperatura iztoka transformatorskega olja je od -45 ° C in nižja, kar je pomembno za zagotovitev njegove mobilnosti v nizkotemperaturnih delovnih pogojih. Najnižja viskoznost olja prispeva k učinkovitemu odvajanju toplote tudi pri temperaturah od 90 do 150 °C v primeru izbruhov.Za različne znamke olj je lahko ta temperatura 150 ° C, 135 ° C, 125 ° C, 90 ° C, ne nižja.

Izredno pomembna lastnost transformatorskih olj je njihova stabilnost v oksidacijskih pogojih; transformatorsko olje mora ohranjati zahtevane parametre za dolgo obdobje delovanja.

Zlasti glede RF so vse znamke transformatorskih olj, ki se uporabljajo v industrijski opremi, nujno zavirane z antioksidativnim dodatkom ionolom (2,6-di-tert-butilparakrezol, znan tudi kot agidol-1). Aditiv deluje z aktivnimi peroksidnimi radikali, ki se pojavljajo v reakcijski verigi oksidacije ogljikovodikov. Tako imajo inhibirana transformatorska olja med oksidacijo izrazito indukcijsko dobo.

Olja, občutljiva na aditive, najprej počasi oksidirajo, ker zaviralec prekine nastale oksidacijske verige. Ko se aditiv porabi, olje oksidira z normalno hitrostjo kot brez aditiva. Čim daljša je indukcijska doba oksidacije olja, večja je učinkovitost aditiva.

Velik del učinkovitosti aditiva je povezan z ogljikovodikovo sestavo olja in prisotnostjo neogljikovodikovih nečistoč, ki spodbujajo oksidacijo, kar so lahko dušikove baze, naftne kisline in produkti oksidacije olja, ki vsebujejo kisik.

Ko je naftni destilat prečiščen, se vsebnost aromatov zmanjša, neogljikovodikovi vključki so odstranjeni in na koncu se izboljša stabilnost transformatorskega olja, inhibiranega z ioni. Medtem obstaja mednarodni standard "Specifikacija za sveža naftna izolacijska olja za transformatorje in odklopnike".

Transformatorsko olje je vnetljivo, biorazgradljivo, skoraj nestrupeno in ne tanjša ozonskega plašča. Gostota transformatorskega olja se giblje od 840 do 890 kilogramov na kubični meter. Ena najpomembnejših lastnosti je viskoznost. Višja kot je viskoznost, večja je dielektrična trdnost. Vendar pa za normalno delovanje v močnostni transformatorji in v odklopnikih olje ne sme biti zelo viskozno, sicer hlajenje transformatorjev ne bo učinkovito in odklopnik ne bo mogel hitro prekiniti obloka.

Tukaj je potreben kompromis glede viskoznosti. Tipična kinematična viskoznost pri 20 °C je pri večini transformatorskih olj v območju od 28 do 30 mm2/s.

Pred polnjenjem naprave z oljem se olje očisti z globoko termično vakuumsko obdelavo. V skladu s tem dokumentom z navodili "Obseg in standardi za preskušanje električne opreme" (RD 34.45-51.300-97) koncentracija zraka v transformatorskem olju, vlitem v dušikove ali filmsko zaščitene transformatorje, v zatesnjene merilne transformatorje in zatesnjene puše ne sme biti biti višji od 0,5 (določeno s plinsko kromatografijo), največja vsebnost vode pa je 0,001 mas. %.

Za močnostne transformatorje brez filmske zaščite in za prepustne puše je dovoljena vsebnost vode največ 0,0025 mas.%. Vsebnost mehanskih nečistoč, ki določa razred čistosti olja, ne sme biti slabša od 11. za opremo z napetostjo do 220 kV in ne slabša od 9. za opremo z napetostjo -višjo od 220 kV. . Prebojna napetost, odvisno od delovne napetosti, je prikazana v tabeli.

Ko je olje napolnjeno, je prebojna napetost 5 kV nižja kot napetost olja pred polnjenjem opreme. Dovoljeno je znižati razred čistosti za 1 in povečati odstotek zraka za 0,5%.

Pogoji oksidacije (metoda za določanje stabilnosti - po GOST 981-75)

Točka puščanja olja se določi s preskusom, pri katerem je cev z zaprtim oljem nagnjena za 45 ° in olje ostane na isti ravni eno minuto. Za sveža olja ta temperatura ne sme biti nižja od -45 °C.

Ta parameter je ključen za oljna stikala… Vendar imajo različna podnebna območja različne zahteve glede vrelišča. Na primer, v južnih regijah je dovoljeno uporabljati transformatorsko olje s temperaturo vlivanja -35 ° C.

Odvisno od pogojev delovanja opreme se lahko standardi razlikujejo, lahko pride do nekaterih odstopanj. Na primer, arktične sorte transformatorskega olja se ne smejo strjevati pri temperaturah nad -60 ° C, plamenišče pa pade na -100 ° C (plamenišče je temperatura, pri kateri segreto olje proizvaja hlape, ki postanejo vnetljivi, ko se pomešajo z zrakom ) .

Načeloma temperatura vžiga ne sme biti nižja od 135 ° C. Značilnosti, kot so temperatura vžiga (olje se vžge in gori z njim 5 ali več sekund) in temperatura samovžiga (pri temperaturi 350-400 ° C se olje vname tudi v zaprtem lončku v prisotnosti zraka).

Transformatorsko olje ima toplotno prevodnost od 0,09 do 0,14 W / (mx K) in se zmanjšuje z naraščajočo temperaturo.Toplotna kapaciteta narašča z naraščajočo temperaturo in je lahko od 1,5 kJ / (kg x K) do 2,5 kJ / (kg x K).

Koeficient toplotnega raztezanja je povezan s standardi za velikost ekspanzijske posode in ta koeficient je v območju 0,00065 1 / K. Odpornost transformatorskega olja pri 90 ° C in v pogojih napetosti električnega polja 0,5 MV / m v nobenem primeru ne sme biti višji od 50 Ghm * m.

Poleg viskoznosti se z naraščajočo temperaturo zmanjšuje tudi odpornost olja. Dielektrična konstanta - v območju od 2,1 do 2,4. Tangens kota dielektričnih izgub, kot je navedeno zgoraj, je povezan s prisotnostjo nečistoč, tako da za čisto olje ne presega 0,02 pri 90 ° C v pogojih frekvence polja 50 Hz, v oksidiranem olju pa lahko presega 0,2 .

Dielektrična trdnost olja je bila izmerjena med preskusom preboja 2,5 mm s premerom elektrode 25,4 mm. Rezultat ne sme biti nižji od 70 kV in takrat bo dielektrična trdnost najmanj 280 kV / cm.

Kljub sprejetim ukrepom lahko transformatorsko olje absorbira pline in jih raztopi v veliki meri. V normalnih pogojih se v enem kubičnem centimetru olja zlahka raztopi 0,16 mililitra kisika, 0,086 mililitra dušika in 1,2 mililitra ogljikovega dioksida. Očitno bo kisik začel nekoliko oksidirati. Nasprotno, če se sproščajo plini, je to znak okvare tuljave. Torej, zaradi prisotnosti plinov, raztopljenih v transformatorskem olju, se s kromatografsko analizo odkrijejo napake v transformatorjih.

Življenjska doba transformatorjev in olja ni neposredno povezana.Če lahko transformator zanesljivo deluje 15 let, je priporočljivo vsakoletno čiščenje olja in regeneracijo po 5 letih. Da bi preprečili hitro izčrpavanje oljnih virov, so predvideni nekateri ukrepi, katerih sprejetje bo znatno podaljšalo življenjsko dobo transformatorskega olja:

• Vgradnja ekspanderjev s filtri za absorpcijo vode in kisika ter plinov, ločenih od olja;

• Izogibanje pregrevanju delovnega olja;

• Periodično čiščenje;

• Neprekinjeno filtriranje olja;

• Uvedba antioksidantov.

Visoke temperature, reakcija olja z žicami in dielektriki spodbujajo oksidacijo, ki jo na začetku omenjeni antioksidativni dodatek preprečuje. Toda redno čiščenje je še vedno potrebno. Kakovostno čiščenje olja ga vrne v uporabno stanje.

Kaj bi lahko bil razlog za umik transformatorskega olja iz uporabe? To so lahko onesnaženje olja s trajnimi snovmi, katerih prisotnost ni privedla do globokih sprememb v olju in je takrat dovolj, da izvedemo mehansko čiščenje. Na splošno obstaja več načinov čiščenja: mehanski, termofizični (destilacija) in fizikalno-kemijski (adsorpcija, koagulacija).

Če je prišlo do nesreče, je močno padla prebojna napetost, pojavile so se usedline ogljika oz kromatografska analiza Odkrije težavo, se transformatorsko olje očisti neposredno v transformatorju ali v stikalu, preprosto z izklopom naprave iz omrežja.

Življenjsko dobo olja v transformatorjih lahko podaljšamo z uporabo antioksidativnih dodatkov, termosifonskih filtrov itd. Vse to pa ne izključuje potrebe po regeneraciji izrabljenih olj.

Zato je naloga regeneracije odpadnega olja pridobiti dobro prečiščen regenerat, ki ustreza vsem standardom svežega olja. Stabilizacija nestabilnih regeneracijskih snovi z dodajanjem svežega olja ali antioksidativnih dodatkov omogoča uporabo najenostavnejših in cenovno najugodnejših metod regeneracije rabljenih transformatorskih olj.

Pri regeneraciji transformatorskega olja je pomembno pridobiti dobro prečiščene regenerante, ne glede na način regeneracije in stopnjo staranja olja, stabilizacijo, če je olje nizke stabilnosti, pa je treba opraviti umetno – z dodajanjem svežega olja oz. dodatek z visokim stabilizacijskim učinkom, učinkovit za regenerirana olja.

Pri regeneraciji izrabljenega transformatorskega olja dobimo do 3 frakcije baznih olj za pripravo drugih komercialnih olj, kot so motorna, hidravlična, transmisijska olja, rezalne tekočine in masti.

V povprečju po regeneraciji dobimo 70-85% olja, odvisno od uporabljene tehnološke metode. Kemična regeneracija je dražja. Pri regeneraciji transformatorskega olja je možno pridobiti do 90% baznega olja enake kakovosti kot sveže.

Dodatno

Vprašanje

Ali je mogoče posušiti olje v delujočem transformatorju tako, da dvignete pokrov v suhem vremenu? Ali bo voda izhlapela iz olja ali pa se bo olje navlažilo?

Odgovori

Suho olje s prebojno napetostjo 40-50 kV vsebuje tisočinke odstotka vlage. Za vlaženje olja, za katerega je značilno zmanjšanje razgradne trdnosti olja na 15 - 20 kV, so potrebne stotinke odstotka vlage.

V transformatorjih, ki imajo prosto komunikacijo z atmosferskim zrakom skozi ekspander (ali pod pokrovom), je stalna izmenjava vlage z zrakom. Če se temperatura olja zniža in je vsebnost vlage v njem manjša kot v zraku, olje absorbira vlago iz zraka po zakonu parcialnih tlakov hlapov vlage. Na ta način se zmanjša prebojna napetost olja.

Izmenjava vlage poteka tudi med oljem in izolacijo transformatorja (bombaž, bakelit), ki je vložena v olje. Vlaga se v izolaciji premika od vročih do hladnih delov. Če se transformator segreje, potem vlaga prehaja iz izolacije v olje, in če se ohladi, potem obratno.

Ker je v poletnih mesecih zračna vlaga visoka, se prebojna napetost olja s prosto izmenjavo vlage v primerjavi z zimskimi meseci zmanjša.

Pozimi, ko je zračna vlaga najmanjša in je temperaturna razlika med zrakom in oljem največja, se olje nekoliko izsuši. Poleti, ko je večja verjetnost, da bodo udari strele vplivali na izolacijo transformatorja, je prelomna trdnost transformatorskega olja najnižja, ko bi morala biti najvišja.

Za odpravo proste izmenjave vlage med zrakom in oljem se uporabljajo sušilniki zraka z oljnim tesnilom.

Ko je pokrov transformatorja odprt, lahko pride do sušenja ali zmočenja olja.

Olje se bo bolje posušilo v mrazu, ko je v zraku najmanj vlage in je temperaturna razlika med oljem in zrakom največja. Toda takšno sušenje je neučinkovito in neučinkovito, zato se v praksi ne uporablja.