Transformátorový olej — účel, použití, vlastnosti

Transformátorový olej je rafinovaná olejová frakce, tedy minerální olej. Získává se destilací oleje, kde tato frakce vře při 300 — 400 °C. Vlastnosti transformátorových olejů jsou různé v závislosti na jakosti suroviny. Olej má komplexní uhlovodíkové složení, kde se průměrná molekulová hmotnost pohybuje od 220 do 340 amu. V tabulce jsou uvedeny hlavní složky a jejich procentuální zastoupení ve složení transformátorového oleje.

Vlastnosti transformátorového oleje jako elektrického izolantu jsou dány především hodnotou dielektrická ztrátová tečna… Proto je přítomnost vody a vláken v oleji zcela vyloučena, protože jakékoliv mechanické nečistoty tento ukazatel zhoršují.

Výstupní teplota transformátorového oleje je od -45 °C a nižší, což je důležité pro zajištění jeho pohyblivosti v provozních podmínkách při nízkých teplotách. Nejnižší viskozita oleje přispívá k efektivnímu odvodu tepla i při teplotách od 90 do 150 °C v případě vzplanutí.U různých značek olejů může být tato teplota 150 °C, 135 °C, 125 °C, 90 °C, ne nižší.

Mimořádně důležitou vlastností transformátorových olejů je jejich stabilita v oxidačních podmínkách; transformátorový olej si musí udržet požadované parametry po dlouhou dobu provozu.

Zejména pokud jde o RF, všechny značky transformátorových olejů používaných v průmyslových zařízeních jsou nutně inhibovány antioxidační přísadou ionol (2,6-di-terc-butylparakresol, také známý jako agidol-1). Aditivum interaguje s aktivními peroxidovými radikály vyskytujícími se v řetězci oxidační reakce uhlovodíků. Inhibované transformátorové oleje tedy mají výraznou indukční periodu během oxidace.

Oleje citlivé na aditiva oxidují zpočátku pomalu, protože vzniklé oxidační řetězce jsou inhibitorem rozrušeny. Po spotřebování aditiva olej oxiduje normální rychlostí jako bez aditiva. Čím delší je indukční doba oxidace oleje, tím vyšší je účinnost aditiva.

Velká část účinnosti aditiva souvisí s uhlovodíkovým složením oleje a přítomností neuhlovodíkových nečistot, které podporují oxidaci, což mohou být dusíkaté báze, ropné kyseliny a produkty oxidace oleje obsahující kyslík.

Když se ropný destilát rafinuje, sníží se obsah aromatických látek, odstraní se neuhlovodíkové inkluze a nakonec se zlepší stabilita transformátorového oleje inhibovaného ionolem. Mezitím existuje mezinárodní norma „Specifikace pro čerstvé ropné izolační oleje pro transformátory a jističe“.

Transformátorový olej je hořlavý, biologicky odbouratelný, téměř netoxický a nepoškozuje ozonovou vrstvu. Hustota transformátorového oleje se pohybuje od 840 do 890 kilogramů na metr krychlový. Jednou z nejdůležitějších vlastností je viskozita. Čím vyšší je viskozita, tím vyšší je dielektrická pevnost. Nicméně pro běžný provoz v výkonové transformátory a v jističích nesmí být olej velmi viskózní, jinak nebude chlazení transformátorů účinné a jistič nebude schopen rychle přerušit oblouk.

Zde je nutný kompromis z hlediska viskozity.Kinematická viskozita je typicky při 20 °C, většina transformátorových olejů se pohybuje v rozmezí 28 až 30 mm2/s.

Před naplněním zařízení olejem se olej čistí hlubokou tepelnou vakuovou úpravou. Podle tohoto návodu „Rozsah a normy pro zkoušení elektrických zařízení“ (RD 34.45-51.300-97) nesmí koncentrace vzduchu v transformátorovém oleji nalévaném do dusíkem nebo filmem stíněných transformátorů, v uzavřených měřicích transformátorech a v utěsněných průchodkách být vyšší než 0,5 (stanoveno plynovou chromatografií) a maximální obsah vody je 0,001 % hmotn.

Pro výkonové transformátory bez filmové ochrany a pro propustné průchodky je přípustný obsah vody nejvýše 0,0025 % hmotnosti. Pokud jde o obsah mechanických nečistot, který určuje třídu čistoty oleje, neměl by být horší než 11 pro zařízení s napětím do 220 kV a ne horší než 9 pro zařízení s napětím -vyšším než 220 kV. . Průrazné napětí v závislosti na provozním napětí je uvedeno v tabulce.

Při plnění oleje je průrazné napětí o 5 kV nižší než napětí oleje před plněním zařízení. Je povoleno snížit třídu čistoty o 1 a zvýšit procento vzduchu o 0,5 %.

Oxidační podmínky (metoda pro stanovení stability — podle GOST 981-75)

Bod úniku oleje se zjišťuje zkouškou, při které se trubka s utěsněným olejem nakloní o 45° a olej zůstane na stejné úrovni po dobu jedné minuty. U čerstvých olejů by tato teplota neměla být nižší než -45 °C.

Tento parametr je klíčový olejové spínače… Různé klimatické zóny však mají různé požadavky na bod tuhnutí. Například v jižních oblastech je povoleno používat transformátorový olej s teplotou lití -35 ° C.

V závislosti na provozních podmínkách zařízení se normy mohou lišit, mohou se vyskytnout určité odchylky. Například arktické druhy transformátorového oleje by neměly tuhnout při teplotách nad -60 ° C a bod vzplanutí klesne na -100 ° C (bod vzplanutí je teplota, při které zahřátý olej produkuje páry, které se při smíchání se vzduchem stanou hořlavými) .

V zásadě platí, že teplota vznícení by neměla být nižší než 135 ° C. Takové charakteristiky jako teplota vznícení (olej se vznítí a hoří s ním po dobu 5 nebo více sekund) a teplota samovznícení (při teplotě 350-400 ° C se olej vznítí i v uzavřeném kelímku za přítomnosti vzduchu).

Transformátorový olej má tepelnou vodivost 0,09 až 0,14 W / (mx K) a s rostoucí teplotou klesá.Tepelná kapacita se zvyšuje s rostoucí teplotou a může být od 1,5 kJ / (kg x K) do 2,5 kJ / (kg x K).

Koeficient tepelné roztažnosti souvisí s normami pro velikost expanzní nádoby a tento koeficient je v oblasti 0,00065 1 / K. Odolnost transformátorového oleje při 90 ° C a za podmínek napětí elektrického pole 0,5 MV / m v žádném případě by nemělo být vyšší než 50 Ghm * m.

Se zvyšující se teplotou se kromě viskozity snižuje i odolnost oleje. Dielektrická konstanta — v rozsahu 2,1 až 2,4. Tangenta úhlu dielektrických ztrát, jak je uvedeno výše, souvisí s přítomností nečistot, takže u čistého oleje nepřesahuje 0,02 při 90 ° C za podmínek frekvence pole 50 Hz a v oxidovaném oleji může překročit 0,2 .

Dielektrická pevnost oleje byla měřena během 2,5 mm průrazného testu s průměrem elektrody 25,4 mm. Výsledek by neměl být nižší než 70 kV a potom bude dielektrická pevnost alespoň 280 kV / cm.

Navzdory přijatým opatřením může transformátorový olej absorbovat plyny a rozpouštět značné množství z nich. Za normálních podmínek se v jednom krychlovém centimetru oleje snadno rozpustí 0,16 mililitru kyslíku, 0,086 mililitru dusíku a 1,2 mililitru oxidu uhličitého. Je zřejmé, že kyslík začne trochu oxidovat. Naopak, pokud se uvolňují plyny, je to známka vady cívky. Takže v důsledku přítomnosti plynů rozpuštěných v transformátorovém oleji jsou defekty v transformátorech odhaleny chromatografickou analýzou.

Životnost transformátorů a oleje přímo nesouvisí.Pokud transformátor dokáže spolehlivě pracovat 15 let, doporučuje se olej každý rok čistit a po 5 letech regenerovat. Aby se zabránilo rychlému vyčerpání ropných zdrojů, jsou stanovena určitá opatření, jejichž přijetí výrazně prodlouží životnost transformátorového oleje:

• Instalace expandérů s filtry pro absorpci vody a kyslíku, jakož i plynů oddělených od oleje;

• Zabránění přehřátí pracovního oleje;

• Pravidelné čištění;

• Kontinuální filtrace oleje;

• Zavedení antioxidantů.

Vysoké teploty, reakce oleje s dráty a dielektriky, to vše podporuje oxidaci, které má antioxidační doplněk zmíněný na začátku zabránit. Ale pravidelné čištění je stále nutné. Kvalitní čištění oleje jej vrátí do použitelného stavu.

Jaký by mohl být důvod vyřazení transformátorového oleje z provozu? Může se jednat o znečištění oleje trvalými látkami, jejichž přítomnost nevedla k hloubkovým změnám v oleji a poté stačí provést mechanické čištění. Obecně existuje několik metod čištění: mechanické, termofyzikální (destilace) a fyzikálně-chemické (adsorpce, koagulace).

Pokud došlo k nehodě, průrazné napětí prudce kleslo, objevily se karbonové usazeniny, popř chromatografická analýza odhalil problém, transformátorový olej se čistí přímo v transformátoru nebo ve spínači pouhým odpojením zařízení od sítě.

Životnost oleje v transformátorech lze prodloužit použitím antioxidačních přísad, termosifonových filtrů apod. To vše však nevylučuje nutnost regenerace použitých olejů.

Proto je úkolem regenerace odpadního oleje získat dobře vyčištěný regenerát, který splňuje všechny normy pro čerstvé oleje. Stabilizace nestabilních regeneračních látek přidáním čerstvého oleje nebo antioxidačních přísad umožňuje použít nejjednodušší a cenově nejdostupnější způsoby regenerace použitých transformátorových olejů.

Při regeneraci transformátorového oleje je důležité získat dobře vyčištěné regeneranty bez ohledu na způsob regenerace a stupeň stárnutí oleje a stabilizaci, pokud je olej málo stálý, je nutné provést uměle - přidáním čerstvého oleje popř. přidávání s vysokým stabilizačním účinkem, účinné pro regenerované oleje.

Při regeneraci použitého transformátorového oleje se získávají až 3 frakce základových olejů pro přípravu dalších komerčních olejů, jako jsou motorové, hydraulické, převodové oleje, řezné kapaliny a maziva.

Průměrně se po regeneraci získá 70-85 % oleje v závislosti na použité technologické metodě. Chemická regenerace je dražší. Při regeneraci transformátorového oleje je možné získat až 90 % základového oleje ve stejné kvalitě jako čerstvý.

dodatečně

Otázka

Je možné sušit olej v pracovním transformátoru zvednutím jeho krytu za suchého počasí? Bude se z oleje odpařovat voda nebo naopak olej zvlhne?

Odpovědět

Suchý olej s průrazným napětím 40-50 kV obsahuje tisíciny procenta vlhkosti. Pro navlhčení oleje, charakterizovaného poklesem průrazné síly oleje na 15 - 20 kV, jsou zapotřebí setiny procenta vlhkosti.

U transformátorů, které mají volnou komunikaci s atmosférickým vzduchem přes expandér (nebo pod krytem), dochází k nepřetržité výměně vlhkosti se vzduchem. Pokud teplota oleje klesá a obsah vlhkosti v něm je menší než ve vzduchu, olej absorbuje vlhkost ze vzduchu podle zákona o parciálních tlacích par vlhkosti. Tímto způsobem se sníží průrazné napětí oleje.

Výměna vlhkosti probíhá také mezi olejem a izolací transformátoru (bavlna, bakelit) umístěnou v oleji. Vlhkost se pohybuje v izolaci z horkých částí do studených částí. Pokud se transformátor zahřeje, přejde vlhkost z izolace do oleje a pokud se ochladí, pak naopak.

Protože vlhkost vzduchu je v letních měsících vysoká, průrazné napětí oleje s volnou výměnou vlhkosti oproti zimním měsícům klesá.

V zimě, kdy je vlhkost vzduchu nejnižší a teplotní rozdíl mezi vzduchem a olejem největší, olej poněkud vysychá. V létě, kdy přepětí blesku pravděpodobněji ovlivní izolaci transformátoru, je průrazná síla transformátorového oleje nejnižší, když by měla být nejvyšší.

Pro eliminaci volné výměny vlhkosti mezi vzduchem a olejem se používají vysoušeče vzduchu s olejovým těsněním.

Když je tedy kryt transformátoru otevřený, může dojít k vysychání nebo smáčení oleje.

Olej bude lépe schnout v mrazivém počasí, kdy vzduch obsahuje nejmenší množství vlhkosti a je největší teplotní rozdíl mezi olejem a vzduchem. Takové sušení je ale neefektivní a neúčinné, proto se v praxi nepoužívá.