Transformatorsko ulje — namjena, primjena, karakteristike

Transformatorsko ulje je rafinirana frakcija ulja, odnosno mineralno ulje. Dobiva se destilacijom ulja, pri čemu ova frakcija vrije na 300 — 400 °C. Ovisno o stupnju sirovine, svojstva transformatorskih ulja su različita. Nafta ima složen ugljikovodični sastav gdje se prosječna molekularna težina kreće od 220 do 340 amu. U tablici su prikazane glavne komponente i njihov postotak u sastavu transformatorskog ulja.

Svojstva transformatorskog ulja kao električnog izolatora uglavnom su određena vrijednošću tangens dielektričnog gubitka… Dakle, prisutnost vode i vlakana u ulju je potpuno isključena, jer bilo kakve mehaničke nečistoće pogoršavaju ovaj pokazatelj.

Temperatura istjecanja transformatorskog ulja je od -45 ° C i niže, što je važno kako bi se osigurala njegova mobilnost u radnim uvjetima niske temperature. Najniža viskoznost ulja doprinosi učinkovitom odvođenju topline, čak i na temperaturama od 90 do 150 °C u slučaju izbijanja.Za različite marke ulja, ova temperatura može biti 150 ° C, 135 ° C, 125 ° C, 90 ° C, ne niža.

Izuzetno važno svojstvo transformatorskih ulja je njihova stabilnost u oksidacijskim uvjetima; transformatorsko ulje mora održavati potrebne parametre za dugo razdoblje rada.

Posebno što se tiče RF, sve marke transformatorskih ulja koja se koriste u industrijskoj opremi nužno su inhibirane antioksidativnim aditivom ionolom (2,6-di-tert-butilparakrezol, također poznat kao agidol-1). Aditiv stupa u interakciju s aktivnim peroksidnim radikalima koji se pojavljuju u reakcijskom lancu oksidacije ugljikovodika. Dakle, inhibirana transformatorska ulja imaju izraženo indukcijsko razdoblje tijekom oksidacije.

Ulja osjetljiva na aditive isprva sporo oksidiraju jer inhibitor prekida nastale oksidacijske lance. Kada se aditiv potroši, ulje oksidira normalnom brzinom kao i bez aditiva. Što je duži indukcijski period oksidacije ulja, veća je učinkovitost aditiva.

Velik dio učinkovitosti aditiva povezan je s ugljikovodičnim sastavom ulja i prisutnošću neugljikovodičnih nečistoća koje potiču oksidaciju, a to mogu biti dušične baze, naftne kiseline i produkti oksidacije ulja koji sadrže kisik.

Kada se naftni destilat rafinira, sadržaj aromata se smanjuje, neugljikovodične inkluzije se uklanjaju i na kraju se poboljšava stabilnost ionol-inhibiranog transformatorskog ulja. U međuvremenu, postoji međunarodna norma "Specifikacija za svježa naftna izolacijska ulja za transformatore i strujne prekidače".

Transformatorsko ulje je zapaljivo, biorazgradivo, gotovo neotrovno i ne oštećuje ozonski omotač. Gustoća transformatorskog ulja varira od 840 do 890 kilograma po kubnom metru. Jedno od najvažnijih svojstava je viskoznost. Što je veća viskoznost, veća je dielektrična čvrstoća. Međutim, za normalan rad u energetski transformatori a kod prekidača ulje ne smije biti jako viskozno jer inače hlađenje transformatora neće biti učinkovito i prekidač neće moći brzo prekinuti luk.

Ovdje je potreban kompromis u pogledu viskoznosti. Tipična kinematička viskoznost na 20 °C, većina transformatorskih ulja je u rasponu od 28 do 30 mm2/s.

Prije punjenja uređaja uljem, ulje se pročišćava dubokim toplinskim vakumiranjem. Prema ovom dokumentu s uputama "Opseg i standardi za ispitivanje električne opreme" (RD 34.45-51.300-97), koncentracija zraka u transformatorskom ulju ulivenom u transformatore zaštićene dušikom ili filmom, u zabrtvljene mjerne transformatore i u zabrtvljene čahure ne smije biti biti veći od 0,5 (određeno plinskom kromatografijom), a najveći sadržaj vode je 0,001% masenog udjela.

Za energetske transformatore bez zaštitne folije i za propusne izolacije dopušten je udio vode od najviše 0,0025% po masi. Što se tiče sadržaja mehaničkih nečistoća, koji određuje klasu čistoće ulja, on ne smije biti lošiji od 11. za opremu s naponom do 220 kV i ne lošiji od 9. za opremu s naponom - višim od 220 kV. . Probojni napon, ovisno o radnom naponu, prikazan je u tablici.

Kada je ulje napunjeno, probojni napon je 5 kV niži od napona ulja prije punjenja opreme. Dopušteno je smanjiti razred čistoće za 1 i povećati postotak zraka za 0,5%.

Uvjeti oksidacije (metoda za određivanje stabilnosti — prema GOST 981-75)

Točka istjecanja ulja određena je testom u kojem je cijev sa zabrtvljenim uljem nagnuta pod 45° i ulje ostaje na istoj razini jednu minutu. Za svježa ulja ta temperatura ne smije biti niža od -45 °C.

Ovaj parametar je ključan za prekidači ulja… Međutim, različite klimatske zone imaju različite zahtjeve za točku tečenja. Na primjer, u južnim regijama dopušteno je koristiti transformatorsko ulje s temperaturom izlijevanja od -35 ° C.

Ovisno o uvjetima rada opreme, standardi mogu varirati, mogu postojati neka odstupanja. Na primjer, arktičke vrste transformatorskog ulja ne bi se trebale skrućivati ​​na temperaturama iznad -60 ° C, a plamište pada na -100 ° C (plamište je temperatura na kojoj zagrijano ulje proizvodi pare koje postaju zapaljive kada se pomiješaju sa zrakom) .

U načelu, temperatura paljenja ne smije biti niža od 135 ° C. Takve karakteristike kao što su temperatura paljenja (ulje se zapali i gori s njim 5 ili više sekundi) i temperatura samozapaljenja (pri temperaturi od 350-400 ° C, ulje se zapali čak iu zatvorenom tiglu u prisutnosti zraka).

Transformatorsko ulje ima toplinsku vodljivost od 0,09 do 0,14 W / (mx K) i smanjuje se s porastom temperature.Toplinski kapacitet raste s porastom temperature i može biti od 1,5 kJ/(kg x K) do 2,5 kJ/(kg x K).

Koeficijent toplinskog širenja povezan je sa standardima za veličinu ekspanzijskog spremnika, a ovaj koeficijent je u području od 0,00065 1 / K. Otpor transformatorskog ulja na 90 ° C i u uvjetima naprezanja električnog polja od 0,5 MV / m ni u kojem slučaju ne smije biti veći od 50 Ghm * m.

Osim viskoznosti, otpor ulja opada s povećanjem temperature. Dielektrična konstanta — u rasponu od 2,1 do 2,4. Tangens kuta dielektričnih gubitaka, kao što je gore navedeno, povezan je s prisutnošću nečistoća, tako da za čisto ulje ne prelazi 0,02 na 90 ° C u uvjetima frekvencije polja od 50 Hz, au oksidiranom ulju može prijeći 0,2 .

Dielektrična čvrstoća ulja izmjerena je tijekom probojnog testa od 2,5 mm s promjerom elektrode od 25,4 mm. Rezultat ne smije biti niži od 70 kV i tada će dielektrična čvrstoća biti najmanje 280 kV / cm.

Unatoč poduzetim mjerama, transformatorsko ulje može apsorbirati plinove i otopiti značajnu količinu istih. U normalnim uvjetima, 0,16 mililitara kisika, 0,086 mililitara dušika i 1,2 mililitara ugljičnog dioksida lako se otapa u jednom kubičnom centimetru ulja. Očito će kisik početi malo oksidirati. Naprotiv, ako se oslobađaju plinovi, to je znak kvara zavojnice. Dakle, zbog prisutnosti plinova otopljenih u transformatorskom ulju, kvarovi na transformatorima otkrivaju se kromatografskom analizom.

Životni vijek transformatora i ulja nisu izravno povezani.Ako transformator može pouzdano raditi 15 godina, preporučuje se čišćenje ulja svake godine i regeneracija nakon 5 godina. Kako bi se spriječilo brzo iscrpljivanje resursa ulja, predviđene su određene mjere, čije će usvajanje značajno produžiti životni vijek transformatorskog ulja:

• Ugradnja ekspandera s filtrima za upijanje vode i kisika, kao i plinova izdvojenih iz ulja;

• Izbjegavanje pregrijavanja radnog ulja;

• Periodično čišćenje;

• Kontinuirana filtracija ulja;

• Uvođenje antioksidansa.

Visoke temperature, reakcija ulja sa žicama i dielektrici potiču oksidaciju, koju antioksidativni dodatak spomenut na početku treba spriječiti. Ali i dalje je potrebno redovito čišćenje. Visokokvalitetno čišćenje uljem vraća ga u upotrebljivo stanje.

Koji bi mogao biti razlog povlačenja transformatorskog ulja iz upotrebe? To mogu biti onečišćenja ulja trajnim tvarima čija prisutnost nije dovela do dubinskih promjena u ulju i tada je dovoljno izvršiti mehaničko čišćenje. Općenito, postoji nekoliko metoda čišćenja: mehanička, termofizička (destilacija) i fizikalno-kemijska (adsorpcija, koagulacija).

Ako je došlo do nesreće, probojni napon je naglo pao, pojavile su se naslage ugljika ili kromatografska analiza otkrije problem, transformatorsko ulje se čisti izravno u transformatoru ili u prekidaču, jednostavnim isključivanjem uređaja iz mreže.

Vijek trajanja ulja u transformatorima može se produžiti upotrebom antioksidativnih aditiva, termosifonskih filtera i sl. No, sve to ne isključuje potrebu regeneracije rabljenih ulja.

Stoga je zadatak regeneracije otpadnog ulja dobiti dobro pročišćeni regenerat koji zadovoljava sve standarde svježeg ulja. Stabilizacija nestabilnih regenerativnih tvari dodavanjem svježeg ulja ili antioksidativnih aditiva omogućuje korištenje najjednostavnijih i najpovoljnijih metoda regeneracije rabljenih transformatorskih ulja.

Kod regeneracije transformatorskog ulja važno je nabaviti dobro pročišćene regenerante, bez obzira na način regeneracije i stupanj starenja ulja, a stabilizaciju, ako je ulje niske stabilnosti, potrebno je učiniti umjetno - dodavanjem svježeg ulja ili dodatak s visokim stabilizirajućim učinkom, učinkovit za regenerirana ulja.

Regeneracijom rabljenog transformatorskog ulja dobivaju se do 3 frakcije baznih ulja za pripremu drugih komercijalnih ulja, kao što su motorna, hidraulička, transmisijska ulja, rezne tekućine i masti.

U prosjeku se nakon regeneracije dobije 70-85% ulja, ovisno o primijenjenoj tehnološkoj metodi. Kemijska regeneracija je skuplja. Pri regeneraciji transformatorskog ulja moguće je dobiti do 90% baznog ulja iste kvalitete kao svježe.

Dodatno

Pitanje

Je li moguće osušiti ulje u transformatoru koji radi podizanjem poklopca po suhom vremenu? Hoće li voda ispariti iz ulja ili će, naprotiv, ulje postati vlažno?

Odgovor

Suho ulje s probojnim naponom od 40-50 kV sadrži tisućinke postotka vlage. Za vlaženje ulja, karakterizirano smanjenjem probojne čvrstoće ulja na 15 - 20 kV, potrebna je stotinka postotka vlage.

U transformatorima koji imaju slobodnu komunikaciju s atmosferskim zrakom kroz ekspander (ili ispod poklopca), postoji kontinuirana izmjena vlage sa zrakom. Ako se temperatura ulja smanji i sadržaj vlage u njemu je manji nego u zraku, ulje apsorbira vlagu iz zraka prema zakonu parcijalnih tlakova pare vlage. Na taj način smanjuje se probojni napon ulja.

Izmjena vlage također se odvija između ulja i izolacije transformatora (pamuk, bakelit) smještene u ulju. Vlaga se u izolaciji kreće od toplih dijelova prema hladnim dijelovima. Ako se transformator zagrijava, tada vlaga prelazi iz izolacije u ulje, a ako se hladi, onda obrnuto.

Budući da je vlažnost zraka visoka tijekom ljetnih mjeseci, slobodnom izmjenom vlage smanjuje se probojni napon ulja u odnosu na zimske mjesece.

Zimi, kada je vlažnost zraka najmanja, a temperaturna razlika između zraka i ulja najveća, ulje se donekle isušuje. Ljeti, kada postoji veća vjerojatnost da će udari munje utjecati na izolaciju transformatora, otpornost na proboj transformatorskog ulja je najniža kada bi trebala biti najveća.

Kako bi se uklonila slobodna izmjena vlage između zraka i ulja, koriste se sušači zraka s uljnom brtvom.

Stoga, kada je poklopac transformatora otvoren, može doći do sušenja ili vlaženja ulja.

Ulje će se bolje sušiti po hladnom vremenu kada zrak sadrži najmanje vlage i kada je najveća temperaturna razlika između ulja i zraka. Ali takvo sušenje je neučinkovito i neučinkovito, pa se ne koristi u praksi.