Трансформаторско уље — сврха, примена, карактеристике

Трансформаторско уље је фракција рафинисаног уља, односно минералног уља. Добија се дестилацијом уља, при чему ова фракција кључа на 300 — 400 ° Ц. У зависности од квалитета сировине, својства трансформаторских уља су различита. Уље има сложен састав угљоводоника где се просечна молекулска тежина креће од 220 до 340 аму. У табели су приказане главне компоненте и њихов проценат у саставу трансформаторског уља.

Својства трансформаторског уља као електричног изолатора углавном су одређена вредношћу тангента диелектричног губитка… Дакле, присуство воде и влакана у уљу је потпуно искључено, јер било какве механичке нечистоће погоршавају овај индикатор.

Температура излаза трансформаторског уља је од -45 ° Ц и ниже, што је важно да би се обезбедила његова мобилност у условима рада са ниским температурама. Најнижи вискозитет уља доприноси ефикасном одвођењу топлоте, чак и на температурама од 90 до 150 ° Ц у случају избијања.За различите марке уља, ова температура може бити 150 ° Ц, 135 ° Ц, 125 ° Ц, 90 ° Ц, не нижа.

Изузетно важно својство трансформаторских уља је њихова стабилност у оксидационим условима; трансформаторско уље мора одржавати потребне параметре током дужег периода рада.

Што се тиче РФ посебно, све марке трансформаторских уља које се користе у индустријској опреми су нужно инхибиране антиоксидативним адитивом јонолом (2,6-ди-терц-бутилпаракресол, такође познат као агидол-1). Адитив ступа у интеракцију са активним пероксидним радикалима који се јављају у ланцу реакције оксидације угљоводоника. Дакле, инхибирана трансформаторска уља имају изражен период индукције током оксидације.

Уља подложна адитивима у почетку споро оксидирају јер су резултујући оксидациони ланци прекинути инхибитором. Када се адитив потроши, уље оксидира нормалном брзином као без адитива. Што је дужи период индукције оксидације уља, то је већа ефикасност адитива.

Велики део ефикасности адитива је повезан са угљоводоничним саставом уља и присуством не-угљоводоничних нечистоћа које промовишу оксидацију, а то могу бити азотне базе, нафтне киселине и производи оксидације уља који садрже кисеоник.

Када се нафтни дестилат рафинише, смањује се ароматични садржај, уклањају се не-угљоводоничке инклузије, а на крају се побољшава стабилност трансформаторског уља инхибиције јонола. У међувремену, постоји међународни стандард "Спецификација за свежа нафтна изолациона уља за трансформаторе и прекидаче".

Трансформаторско уље је запаљиво, биоразградиво, готово нетоксично и не оштећује озонски омотач. Густина трансформаторског уља варира од 840 до 890 килограма по кубном метру. Једно од најважнијих својстава је вискозност. Што је већи вискозитет, већа је и диелектрична чврстоћа. Међутим, за нормалан рад у енергетских трансформатора а код прекидача уље не сме бити јако вискозно, иначе хлађење трансформатора неће бити ефикасно и прекидач неће моћи брзо да прекине лук.

Овде је неопходан компромис у погледу вискозитета.Типично кинематичка вискозност на 20 °Ц, већина трансформаторских уља је у опсегу од 28 до 30 мм2/с.

Пре пуњења уређаја уљем, уље се пречишћава дубоким термичким вакуумским третманом. Према овом упутству „Делокруг и стандарди за испитивање електричне опреме“ (РД 34.45-51.300-97), концентрација ваздуха у трансформаторском уљу сипаном у трансформаторе заштићене азотом или филмом, у затвореним мерним трансформаторима и у затвореним чаурама не сме да буде бити већи од 0,5 (одређено гасном хроматографијом), а максимални садржај воде је 0,001% тежински.

За енергетске трансформаторе без филмске заштите и за пропусне чауре дозвољен је садржај воде од највише 0,0025% масе. Што се тиче садржаја механичких нечистоћа, који одређује класу чистоће уља, он не би требало да буде гори од 11. за опрему напона до 220 кВ и не гори од 9. за опрему напона - већег од 220 кВ. . Пробојни напон, у зависности од радног напона, приказан је у табели.

Када се уље напуни, пробојни напон је за 5 кВ нижи од напона уља пре пуњења опреме. Дозвољено је смањити класу чистоће за 1 и повећати проценат ваздуха за 0,5%.

Услови оксидације (метода за одређивање стабилности — према ГОСТ 981-75)

Тачка цурења уља се утврђује тестом у коме се цев са заптивеним уљем нагне под углом од 45° и уље остаје на истом нивоу један минут. За свежа уља ова температура не би требало да буде нижа од -45 °Ц.

Овај параметар је кључан за прекидачи за уље… Међутим, различите климатске зоне имају различите захтеве за тачком течења. На пример, у јужним регионима дозвољено је користити трансформаторско уље са температуром изливања од -35 ° Ц.

У зависности од услова рада опреме, стандарди се могу разликовати, може доћи до неких одступања. На пример, арктичке варијанте трансформаторског уља не би требало да се очврсну на температурама изнад -60 ° Ц, а тачка паљења пада на -100 ° Ц (тачка паљења је температура на којој загрејано уље производи паре које постају запаљиве када се помешају са ваздухом) .

У принципу, температура паљења не би требало да буде нижа од 135 ° Ц. Такве карактеристике као што су температура паљења (уље се запали и гори са њим 5 или више секунди) и температура самопаљења (на температури од 350-400 ° Ц, уље се запали чак и у затвореном лончићу у присуству ваздуха).

Трансформаторско уље има топлотну проводљивост од 0,09 до 0,14 В / (мк К) и опада са повећањем температуре.Топлотни капацитет расте са повећањем температуре и може бити од 1,5 кЈ / (кг к К) до 2,5 кЈ / (кг к К).

Коефицијент термичке експанзије је везан за стандарде за величину експанзионог резервоара, а овај коефицијент је у подручју од 0,00065 1/К. Отпор трансформаторског уља на 90°Ц и под условима напрезања електричног поља од 0,5 МВ / м ни у ком случају не би требало да буде већи од 50 Гхм * м.

Поред вискозитета, отпорност уља опада са повећањем температуре. Диелектрична константа — у опсегу од 2,1 до 2,4. Тангенс угла диелектричних губитака, као што је горе поменуто, повезан је са присуством нечистоћа, тако да за чисто уље не прелази 0,02 на 90 ° Ц под условима фреквенције поља 50 Хз, ау оксидованом уљу може прећи 0,2 .

Диелектрична чврстоћа уља је измерена током теста пробоја од 2,5 мм са пречником електроде од 25,4 мм. Резултат не би требало да буде мањи од 70 кВ и тада ће диелектрична чврстоћа бити најмање 280 кВ / цм.

Упркос предузетим мерама, трансформаторско уље може да апсорбује гасове и да раствори значајну количину њих. У нормалним условима, 0,16 милилитара кисеоника, 0,086 милилитара азота и 1,2 милилитара угљен-диоксида лако се растварају у једном кубном центиметру уља. Очигледно ће кисеоник почети мало да оксидира. Напротив, ако се гасови испуштају, то је знак квара завојнице. Дакле, због присуства гасова растворених у трансформаторском уљу, хроматографском анализом откривају се дефекти на трансформаторима.

Век трајања трансформатора и уља није директно повезан.Ако трансформатор може поуздано да ради 15 година, препоручује се да се уље чисти сваке године и регенерише након 5 година. Да би се спречило брзо исцрпљивање ресурса уља, предвиђене су одређене мере, чије усвајање ће значајно продужити животни век трансформаторског уља:

• Уградња експандера са филтерима за упијање воде и кисеоника, као и гасова одвојених од уља;

• Избегавање прегревања радног уља;

• Периодично чишћење;

• Континуирано филтрирање уља;

• Увођење антиоксиданата.

Високе температуре, реакција уља са жицама и диелектрицима подстичу оксидацију, коју антиоксидативни додатак поменут на почетку треба да спречи. Али редовно чишћење је и даље потребно. Висококвалитетно чишћење уља враћа га у употребљиво стање.

Шта би могао бити разлог за повлачење трансформаторског уља из употребе? То може бити контаминација уља трајним супстанцама, чије присуство није довело до дубоких промена у уљу, а тада је довољно извршити механичко чишћење. Генерално, постоји неколико метода чишћења: механичка, термофизичка (дестилација) и физичко-хемијска (адсорпција, коагулација).

Ако је дошло до хаварије, пробојни напон је нагло опао, појавиле су се наслаге угљеника, или хроматографска анализа открио проблем, трансформаторско уље се чисти директно у трансформатору или у прекидачу, једноставним искључивањем уређаја из мреже.

Радни век уља у трансформаторима може се продужити употребом антиоксидативних адитива, термосифонских филтера итд. Међутим, све ово не искључује потребу за регенерацијом коришћених уља.

Дакле, задатак регенерације отпадног уља је добијање добро пречишћеног регенерата који задовољава све стандарде свежег уља. Стабилизација нестабилних регенеративних супстанци додавањем свежег уља или антиоксидативних адитива омогућава коришћење најједноставнијих и најприступачнијих метода за регенерацију коришћених трансформаторских уља.

Приликом регенерације трансформаторског уља важно је добити добро пречишћене регенеранте, без обзира на начин регенерације и степен старења уља, а стабилизација, уколико је уље слабе стабилности, мора се вршити вештачки – додавањем свежег уља или додатак са високим стабилизујућим ефектом, ефикасан за регенерисана уља.

Приликом регенерације коришћеног трансформаторског уља добијају се до 3 фракције базних уља за припрему других комерцијалних уља, као што су моторна, хидраулична, трансмисиона уља, течности за сечење и масти.

У просеку се после регенерације добија 70-85% уља у зависности од примењене технолошке методе. Хемијска регенерација је скупља. Приликом регенерације трансформаторског уља могуће је добити до 90% базног уља истог квалитета као и свеже.

Додатно

Питање

Да ли је могуће сушити уље у радном трансформатору подизањем његовог поклопца по сувом времену? Да ли ће вода испарити из уља или ће, напротив, уље постати влажно?

Одговор

Суво уље са пробојним напоном од 40-50 кВ садржи хиљадити део процента влаге. За влажење уља, које карактерише смањење отпорности уља на 15 - 20 кВ, потребне су стотинке процента влаге.

Код трансформатора који имају слободну комуникацију са атмосферским ваздухом преко експандера (или испод поклопца) долази до континуиране размене влаге са ваздухом. Ако се температура уља смањи и садржај влаге у њему буде мањи него у ваздуху, уље упија влагу из ваздуха по закону парцијалних притисака влажне паре. На овај начин се смањује пробојни напон уља.

Размена влаге се такође одвија између уља и изолације трансформатора (памук, бакелит) постављене у уље. Влага се креће у изолацији са топлих делова на хладне делове. Ако се трансформатор загреје, онда влага прелази са изолације на уље, а ако се охлади, онда обрнуто.

Пошто је влажност ваздуха висока током летњих месеци, пробојни напон уља опада са слободном разменом влаге у односу на зимске месеце.

Зими, када је влажност ваздуха најмања, а температурна разлика између ваздуха и уља највећа, уље се донекле исушује. У лето, када је већа вероватноћа да удари грома утичу на изолацију трансформатора, снага трансформаторског уља је најнижа када би требало да буде највећа.

Да би се елиминисала слободна размена влаге између ваздуха и уља, користе се ваздушни сушачи са уљним заптивачем.

Стога, када је поклопац трансформатора отворен, може доћи до сушења или влажења уља.

Уље ће се боље сушити у хладном времену када ваздух садржи најмању количину влаге и када постоји највећа температурна разлика између уља и ваздуха. Али такво сушење је неефикасно и неефикасно, па се не користи у пракси.