Transformátorový olej - vlastnosti aplikácie a zloženie. Transformátorové oleje: vlastnosti, vlastnosti, aplikačné vlastnosti

Olejové spínače a zariadenia reaktora. V zariadeniach reaktora slúžia ako médium na hasenie oblúka.

Požiadavky

Elektrické izolačné vlastnosti, ktoré majú transformátorové oleje, závisia od dielektrických strát. Dielektrická pevnosť transformátorových olejov môže byť výrazne znížená vodou a rôznymi vláknami. Preto by tieto látky nemali byť v jeho zložení. Dôležitým parametrom je bod tuhnutia. Ak chcete zachovať mobilitu v chlade, tento indikátor pracovná kvapalina by mala byť -45 °C a nižšia. Aby sa teplo odvádzalo s maximálnou účinnosťou, kvapalina musí mať minimálnu viskozitu pri bode vzplanutia, ktorý by pre rôzne druhy nemal byť nižší ako 150-95 °C.

Väčšina dôležitý parameter Transformátorové oleje majú oxidačnú stabilitu alebo schopnosť udržiavať konštantný výkon pri dlhšej prevádzke. Väčšina druhov používaných transformátorových olejov je stabilizovaná antioxidačnými prísadami, ako je ionol alebo agidol-1. Ich pôsobenie je založené na schopnosti reagovať s aktívnymi peroxidovými radikálmi vznikajúcimi pri reťazovej reakcii oxidácie uhľovodíkov. Transformátorové kvapaliny stabilizované ionolom najčastejšie oxidujú s výraznou indukčnou periódou.

V počiatočnom štádiu sa oleje, ktoré zostávajú náchylné na prísady, oxidujú veľmi pomaly, pretože všetky oxidačné miesta, ktoré sa v oleji objavujú, sú potlačené inhibítorom. Keď sa aditívum vyčerpá, rýchlosť oxidácie sa blíži rýchlosti pôvodného oleja. Prísada je tým účinnejšia, čím dlhší je indukčný cyklus oxidácie. Účinok aditíva je určený uhľovodíkovým zložením transformátorového oleja a nečistotami iných neuhľovodíkových zlúčenín, ktoré zvyšujú oxidáciu oleja (sú to dusíkaté zásady, nafténové kyseliny, oxidačné produkty obsahujúce kyslík).

Transformátorové oleje sú určené na izoláciu častí a zostáv výkonové transformátory, ktoré sú pod vplyvom napätia, na odvádzanie tepla z častí vystavených teplu počas ich prevádzky a na ochranu izolácie pred vlhkosťou.

možnosti

Transformátorový olej, ktorého vlastnosti sú úplne určené jeho obsahom, zasa do značnej miery závisia od chemického zloženia suroviny a použitých čistiacich metód. V použitých značkách transformátorových olejov existujú rozdiely v chemické zloženie a výkonnostné charakteristiky a slúžia na rôzne účely. Nové transformátory ponorené do oleja vyžadujú len úplne čerstvé oleje, ktoré ešte neboli nikdy použité. Každá šarža kvapaliny použitá na plnenie musí mať certifikát výrobcu. Pred naliatím transformátorového oleja z rafinérie do výkonového transformátora je potrebné ho očistiť od vlhkosti, plynov a mechanických nečistôt.

Vlhkosť môže byť obsiahnutá v transformátorovom oleji v rôznych formách. Môže to byť zrazenina, emulzia a roztok. Transformátorový olej sa pred plnením podrobí úplnému vyčisteniu od vlhkosti obsiahnutej v oleji v stave emulzie a vo forme kalu. Vlhkosť ako riešenie významne neovplyvňuje stratovú tangentu a dielektrickú pevnosť, aj keď prispieva k zvýšeniu oxidovateľnosti kvapaliny pre transformátory a zhoršeniu stability jej zloženia. V tomto ohľade nemôže získanie hodnôt prierazného napätia a stratovej tangenty, ktoré spĺňajú normy, slúžiť ako kritérium pre úplné čistenie.

Dôležitým parametrom je hustota transformátorového oleja. Musí byť známy, aby bolo možné vypočítať hmotnosť produktu prijatého podnikom. Hustota transformátorového oleja vám umožňuje zistiť jeho uhľovodíkové zloženie.

Pri hodnote tlaku rovnej atmosférickému môže byť v transformátorovom oleji až 10 % vzduchu v rozpustenom stave. Ak sú výkonové transformátory vybavené filmovou a dusíkovou ochranou, musí byť špeciálny olej pred plnením odplynený, aby sa dosiahol obsah zvyškového plynu nepresahujúci 0,1 % hmotnosti.

Po čistení by v oleji nemali byť žiadne mechanické nečistoty.

Meranie oleja

Kontrola parametrov olejov sa vykonáva analýzou ich elektroizolačných a fyzikálno-chemických vlastností:

• elektrická pevnosť;
• stratová tangenta;
• meranie obsahu vlhkosti;
• meranie obsahu plynu v oleji pomocou absorbciometra spočíva v určení stupňa zmeny zvyškového tlaku v určitej nádobe po naliatí vzoriek skúšobnej kvapaliny do nej;
• meranie kvantitatívneho zloženia mechanických nečistôt prechodom vzorky rozpustenej v benzíne cez papierový filter bez obsahu popola.

Metóda stanovenia obsahu vlhkosti v oleji je založená na skutočnosti, že vodík sa uvoľňuje pri reakcii vlhkosti v oleji s hydridom kyslíka.

Testy transformátorového oleja

Pred uvedením transformátorov do prevádzky sa testuje transformátorový olej.

Pre transformátorové zariadenia sa všetky menovité napätia a olejové testy z nádrže prepínača odbočiek pri zaťažení vykonávajú v úplnom súlade s príručkou výrobcu. Olej pre inštalované zariadenia do 630 kVA elektrické siete povolené netestovať.

Transformátorový olej je zákazníkmi testovaný v certifikovanom laboratóriu, ktoré má certifikáciu na jeho testovanie.

odstreďovanie

Tento spôsob spracovania transformátorového oleja má odstrániť vlhkosť a suspendované častice pod vplyvom odstredivých síl. Týmto spôsobom sa odstráni iba vlhkosť, ktorá je vo forme emulzie, a častice v pevnom stave. Špecifická hmotnosť častíc počas odstreďovania musí byť väčšia ako hustota spracovávaného transformátorového oleja. Táto metóda sa používa hlavne na čistenie kvapaliny pre výkonové transformátory s napätím do 35 kV alebo na jej predúpravu.

Filtrácia

Metóda spočíva v prechode oleja cez porézne prepážky, ktoré zadržia všetky nečistoty v ňom obsiahnuté.

adsorpčná úprava

Spôsob čistenia transformátorového oleja adsorpciou je založený na absorpcii vody a iných nečistôt rôznymi adsorbentmi. Používajú sa ako syntetické zeolity, ktoré majú vysokú absorpčnú schopnosť najmä vo vzťahu k časticiam vody. Čistenie transformátorového oleja zeolitmi umožňuje odstrániť vlhkosť z jeho zloženia, ktoré je v stave roztoku.

vákuové spracovanie

Základným prvkom metódy čistenia sa stal odplyňovač. Surový olej sa najskôr zahreje na teplotu 50 – 60 °C. Potom sa do odplyňovača v prvej fáze nastrieka olej. Ďalej tečie v najtenšom prúde pozdĺž povrchu Raschigových prstencov. V tomto prípade je prvý stupeň podrobený evakuácii pomocou vákuového čerpadla. Uvoľnená voda a plynné pary sa odčerpávajú vzduchový filter a zeolitová patróna. Z nádrže odplyňovača prvého stupňa prechádza ropa samospádom do druhého stupňa, kde sa nakoniec vysuší a odplyní. V záverečnej fáze prechádza transformátorový olej cez jemný filter a privádza sa do transformátora.

použitý olej

Odpadový transformátorový olej sa regeneruje v sériových zariadeniach na regeneráciu oleja pomocou silikagélu.

Transformátorový olej GK

Technická kvapalina dostala uvedené označenie na základe spôsobu jej výroby. Transformátorový olej GK sa získava technológiou hydrokrakovania. Surovinou na jeho výrobu sú parafínové kyslé oleje. Tento typ oleja má vysoké izolačné vlastnosti a odporúča sa na použitie v rôznych vysokonapäťových zariadeniach. Transformátorový olej GK obsahuje aditívum ionol a má najlepšie antioxidačné vlastnosti.

Transformátorové oleje

Transformátorové oleje sa používajú na plnenie a prístrojové transformátory, zariadenia reaktora, ako aj olejové ističe. V najnovších prístrojoch pôsobia oleje ako médium na zhášanie oblúka.

Elektrické izolačné vlastnosti olejov sú určené najmä tangentou dielektrických strát. Dielektrická pevnosť transformátorových olejov je určená najmä prítomnosťou vlákien a vody, takže mechanické nečistoty a voda v olejoch musia úplne chýbať. Nízky bod tuhnutia olejov (-45 °C a menej) je nevyhnutný na udržanie ich pohyblivosti v podmienkach nízke teploty. Aby sa zabezpečil účinný odvod tepla, transformátorové oleje musia mať najnižšiu viskozitu pri bode vzplanutia najmenej 95, 125, 135 a 150 °C pre rôzne druhy.

Najdôležitejšou vlastnosťou transformátorových olejov je oxidačná stabilita, teda schopnosť oleja udržiavať parametre počas dlhodobej prevádzky. V Rusku sú všetky typy používaných transformátorových olejov inhibované antioxidačnou prísadou - 2,6-ditercbutylparakrezolom (tiež známym ako ionol, agidol-1 atď.). Účinnosť aditíva je založená na jeho schopnosti interagovať s aktívnymi peroxidovými radikálmi, ktoré vznikajú pri reťazovej reakcii oxidácie uhľovodíkov a sú jeho hlavnými nosičmi. Transformátorové oleje inhibované ionolom oxidujú spravidla s výraznou indukčnou periódou.

V prvom období sa oleje, ktoré sú náchylné na prísady, oxidujú extrémne pomaly, pretože všetky oxidačné reťazce, ktoré vznikajú v objeme oleja, sú ukončené oxidačným inhibítorom. Po vyčerpaní aditíva sa olej oxiduje rýchlosťou blízkou rýchlosti základného oleja. Pôsobenie aditíva je tým účinnejšie, čím dlhšia je indukčná perióda oxidácie oleja a táto účinnosť závisí od uhľovodíkového zloženia oleja a prítomnosti nečistôt neuhľovodíkových zlúčenín, ktoré podporujú oxidáciu oleja (dusíkaté zásady, nafténové kyseliny produkty oxidácie oleja obsahujúce kyslík).

Na obrázku je znázornená závislosť trvania indukčnej periódy oxidácie transformátorového oleja pri rovnakej koncentrácii aditíva od obsahu aromatických uhľovodíkov v ňom. Oxidácia prebiehala v prístroji, ktorý zaznamenával množstvo kyslíka absorbovaného olejom pri 130 °C za prítomnosti katalyzátora (medený drôt) v množstve 1 cm2 povrchu na 1 g oleja s oxidačným plynom (kyslík ) za statických podmienok. Zníženie obsahu aromatických uhľovodíkov, ku ktorému dochádza pri čistení ropných destilátov, ako aj odstraňovanie neuhľovodíkových inklúzií, zvyšuje stabilitu transformátorového oleja inhibovaného ionolom.

Medzinárodná elektrotechnická komisia vypracovala normu (publikácia 296) „Špecifikácia čerstvých ropných izolačných olejov pre transformátory a spínače“. Norma stanovuje tri triedy transformátorových olejov:

I - pre južné oblasti (s bodom tuhnutia nie vyšším ako -30 ° С), II - pre severné regióny (s bodom tuhnutia nie vyšším ako -45 ° С) a III - pre arktické oblasti (s naliatím bod -60 ° С). Písmeno A v označení triedy znamená, že olej obsahuje inhibítor oxidácie, absencia písmena znamená, že olej nie je inhibovaný.

V tabuľke sú uvedené požiadavky na oleje tried II, II A, III, III A prevzaté z normy IEC 296. Oleje tried I a IA sa v Rusku nevyrábajú ani nepoužívajú.

Požiadavky Medzinárodnej elektrotechnickej komisie pre transformátorové oleje triedy II, HA, III, IIIA

Transformátorový olej je rafinovaná olejová frakcia, to znamená, že ide o minerálny olej. Získava sa destiláciou oleja, kde táto frakcia vrie pri 300 - 400°C. V závislosti od typu suroviny sa vlastnosti transformátorových olejov líšia. Olej sa vyznačuje komplexným uhľovodíkovým zložením, kde sa priemerná hmotnosť molekúl 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 najmä hodnota . Preto je prítomnosť vody a vlákien v oleji úplne vylúčená, pretože akékoľvek mechanické nečistoty tento indikátor zhoršujú.

Bod tuhnutia transformátorového oleja je od -45°C a menej, čo je dôležité na zabezpečenie jeho mobility v prevádzkových podmienkach pri nízkych teplotách. Efektívne odvádzanie tepla je uľahčené najnižšou viskozitou oleja, a to 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.

Pokiaľ ide konkrétne o RF, tu sú všetky druhy transformátorových olejov používaných v priemyselných zariadeniach nevyhnutne inhibované antioxidačnou prísadou - ionolom (2,6-diterický butylparakrezol, tiež známy ako agidol-1). Prísada interaguje s aktívnymi peroxidovými radikálmi, ktoré sa objavujú v reťazci oxidačnej reakcie uhľovodíkov. Inhibované transformátorové oleje majú teda výraznú indukčnú periódu počas oxidácie.

Oleje náchylné na aditíva najskôr oxidujú pomaly, pretože vznikajúce oxidačné reťazce sú prerušované inhibítorom. Po vyčerpaní aditíva sa olej oxiduje normálnou rýchlosťou ako bez aditíva. Čím dlhšia je indukčná doba oxidácie oleja, tým vyššia je účinnosť aditíva.

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

Pri čistení ropného destilátu sa znižuje obsah aromatických uhľovodíkov, eliminujú sa neuhľovodíkové inklúzie a v dôsledku toho sa zvyšuje stabilita transformátorového oleja inhibovaného ionolom. Medzitým existuje medzinárodná norma „Špecifikácia čerstvých ropných izolačných olejov pre transformátory a spínače“.

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. Zároveň by pre normálnu prevádzku v ističoch a v ističoch nemal byť olej veľmi viskózny, inak nebude chladenie transformátorov účinné a istič nebude schopný rýchlo prerušiť oblúk.

Tu je potrebný kompromis týkajúci sa viskozity. Typicky je kinematická viskozita pri 20 °C pre väčšinu transformátorových olejov v rozsahu 28 až 30 mm2/s.

Pred naplnením zariadenia olejom sa olej čistí hlbokou tepelnou vákuovou úpravou. Podľa súčasného riadiaceho dokumentu „Rozsah a normy pre skúšanie elektrických zariadení“ (RD 34.45-51.300-97) by koncentrácia vzduchu v transformátorovom oleji naliatom do transformátorov s dusíkovou alebo filmovou ochranou, do utesnených prístrojových transformátorov a utesnených puzdier nemala byť vyšší ako 0,5 (stanovené plynovou chromatografiou) a maximálny obsah vody je 0,001 % hmotn.

Pre výkonové transformátory bez filmovej ochrany a pre nehermetické vývodky nie je obsah vody väčší ako 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 nad 220 kV. Prierazné napätie v závislosti od prevádzkového napätia je uvedené v tabuľke.

Keď je olej naplnený, prierazné napätie je 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 tuhnutia oleja sa určí pri testoch, keď sa skúmavka so zahusteným olejom nakloní pod uhlom 45 ° a olej zostane minútu na rovnakej úrovni. Pre čerstvé oleje by táto teplota nemala byť nižšia ako -45°C.

Tento parameter má kľúčový význam pre . V rôznych klimatických zónach sú však požiadavky na bod tuhnutia rôzne. Napríklad v južných oblastiach je povolené používať transformátorový olej s bodom tuhnutia -35 ° C.

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

Vo všeobecnosti by bod vzplanutia nemal byť nižší ako 135 °C. Dôležité sú aj charakteristiky ako teplota vznietenia (olej sa vznieti a horí pri ňom 5 a 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/(m×K) a s rastúcou teplotou klesá. Tepelná kapacita sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou a môže byť od 1,5 kJ/(kG×K) do 2,5 kJ/(kG×K).

Koeficient tepelnej rozťažnosti je spojený s normami pre veľkosť expanznej nádoby a tento koeficient je v oblasti 0,00065 1/K. Špecifický odpor transformátorového oleja pri 90°C a pri intenzite elektrického poľa 0,5 MV/m by v žiadnom prípade nemal presiahnuť 50 Gom*m.

Rovnako ako viskozita, aj odpor oleja klesá so zvyšujúcou sa teplotou. Dielektrická konštanta je v rozsahu od 2,1 do 2,4. Tangenta dielektrickej straty, ako je uvedené vyššie, je spojená 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 meria počas skúšky prierazu 2,5 mm iskriska 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. Ak sa naopak uvoľňujú plyny, je to znakom poruchy vinutia. Takže podľa prítomnosti plynov rozpustených v transformátorovom oleji sa pomocou chromatografickej analýzy zisťujú chyby v transformátoroch.

Životnosť transformátorov a oleja spolu priamo nesúvisia. Ak je transformátor schopný bezporuchovo pracovať 15 rokov, potom je vhodné olej čistiť každý rok a po 5 rokoch ho regenerovať. Aby sa však predišlo rýchlemu vyčerpaniu ropných zdrojov, sú stanovené celkom určité opatrenia, ktorých prijatie výrazne predĺži životnosť transformátorového oleja:

Inštalácia expandérov s filtrami na absorbovanie vody a kyslíka, ako aj plynov uvoľnených z oleja;

Zabránenie prehriatiu prevádzkového oleja;

Pravidelné čistenie;

Kontinuálna filtrácia oleja;

Zavedenie antioxidantov.

Vysoké teploty, reakcie oleja s vodičmi a dielektrikami – to všetko prispieva k oxidácii, ktorá má zabrániť na začiatku spomínanej antioxidačnej prísade. Stále je však potrebné pravidelné čistenie. Kvalitné čistenie oleja ho vracia do použiteľného stavu.

Čo môže slúžiť ako dôvod na vyradenie transformátorového oleja z prevádzky? Môže ísť o znečistenie 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 havárii, prudko kleslo prierazné napätie, objavili sa sadze alebo chromatografická analýza odhalila problémy, transformátorový olej sa čistí priamo v transformátore alebo vo vypínači jednoduchým odpojením zariadenia od siete.

Pri regenerácii použitého transformátorového oleja sa získavajú až 3 frakcie základových olejov na prípravu iných komerčných olejov, ako sú motorové, hydraulické, prevodové oleje, rezné kvapaliny a tuky. Priemerne sa po regenerácii získa 70 – 85 % oleja v závislosti od použitej technologickej metódy. Chemická regenerácia je však drahšia. Pri regenerácii transformátorového oleja je možné získať až 90 % základového oleja kvalitatívne zhodného s čerstvým olejom.

V rovnakej súvislosti je experimentálny fakt, že s poklesom viskozity transformátorového oleja pri jeho zahrievaní koeficient absorpcie neklesá (ako by to malo byť pri vlnách s nízkou amplitúdou), ale zvyšuje sa.

Pokiaľ ide o zmenu viskozity olejov pri nízkych teplotách1, potom, ako vyplýva z tabuľky. 11, požičaný z tej istej práce, prudký nárast viskozity transformátorového oleja sa pozoruje už pri teplotách pod mínus 30 ° C a pre turbínový olej pri teplote mínus 5 ° C.

Pre použitie vo výkonových transformátoroch v ZSSR sa používa hlavne Sovtol-10, čo je zmes 90% pentachlórbifenylu a 10% trichlórbenzénu, ktorá má v rozsahu prevádzkových teplôt viskozitu blízku viskozite transformátorového oleja. Avšak z hľadiska jeho viskozitno-teplotných vlastností je Sovtol-10 výrazne horší ako hexol, ktorý je zmesou 20 % pentachlórbifenylu a 80 % hexachlórbutadiénu. Hex-sol nezamŕza pri teplotách do - 60 C a je menej ovplyvnený znečistením.

Uskutočnili sa dve série experimentov. Viskozita transformátorového oleja sa znížila pridaním rozpúšťadla, petroleja a rozpustením zemného plynu v ňom.

Viskozita transformátorového oleja je prísne regulovaná. Transformátorový olej dodávaný podnikom sa dôkladne suší v špeciálnych zariadeniach a mnohokrát sa filtruje. Prierazné napätie oleja pred naliatím do transformátora musí byť najmenej 50 kV so vzdialenosťou medzi dvoma elektródami v štandardnom razidle 25 mm.

Vo väčšine prípadov sa na tento účel používa suchý transformátorový olej (GOST 982 - 56), ktorý má dobré elektrické izolačné vlastnosti. Viskozita transformátorového oleja je nízka, v dôsledku čoho jeho konvekcia a cirkulácia poskytujú dobré chladenie zariadenia, čo je obzvlášť dôležité pre zariadenia s prvkami, ktoré sa počas prevádzky zahrievajú. Olej tiež chráni zariadenie pred atmosférickými vplyvmi a pred škodlivými vplyvmi chemicky agresívneho prostredia.

Hlavnou výhodou transformátorového oleja sú jeho vysoké izolačné vlastnosti a schopnosť chrániť chladenú cestu pred koróziou. Viskozita transformátorového oleja je však oveľa vyššia ako viskozita vody. Preto, aby sa vytvorila cirkulácia oleja, ktorá je efektívna úmerná cirkulácii vody, sú potrebné veľké priemery potrubí a vyššia dopravná výška. Tlak oleja v potrubí je obmedzený na 3 - 4 kgf / cm2, pretože vďaka dobrej zmáčavosti kovových povrchov je pri vysokých tlakoch schopný presakovať cez menšie netesnosti, ktoré sa takmer vždy vyskytujú v spojoch potrubí.

V technických normách je hodnota v20 uvádzaná ako jeden z parametrov charakterizujúcich tento olej, avšak na obr. Viskozita vyčisteného transformátorového oleja pri 20 °C sa preto určí približne pomocou napríklad Grossovho vzorca (I, 56).

To môže byť obzvlášť cenné pre transformátory obmedzujúce výkon, ktoré by inak boli neprenosné. Treba poznamenať, že viskozita transformátorového oleja sa zvyšuje s klesajúcou teplotou, takže koeficient prenosu tepla z vinutia do oleja bude nižší ako v konvenčných systémoch olejových transformátorov.

Ak je dutina statora naplnená transformátorovým olejom, potom je potrebné počas štartovania v zimnom období vytvoriť minimálne zaťaženie alebo, ak je to prípustné, spustiť v režime nečinnosti a pokračovať v prevádzke elektromotora v tomto režim na zahriatie celého objemu oleja na 15 - 20 C bez prívodu chladiacich kvapalín do chladiaceho systému. Je to nevyhnutné, pretože viskozita transformátorového oleja pri nízkych teplotách je vysoká a jeho cirkulácia v obvode bude sťažená, čo môže viesť k lokálnemu prehriatiu a zuhoľnateniu izolácie vinutia, aj keď teplota oleja v meracích bodoch ešte nedosiahla limitné hodnoty.

Prevádzka elektromotorov, ktorých dutina statora je vyplnená transformátorovým olejom alebo vodným chladením slúži na odvod tepla, v zime na otvorených priestranstvách alebo v nevykurovaných miestnostiach má množstvo charakteristických čŕt. Pri nízkych teplotách sa totiž zvyšuje viskozita transformátorového oleja a voda môže zamrznúť v chladiacom systéme, ak sa neprijmú náležité opatrenia.

Zníženie viskozity pri danom bode vzplanutia sa dosiahne zúžením frakčného zloženia; implementácia tohto opatrenia je obmedzená, pretože znižuje výnos ropy. V posledných rokoch je v zahraničí tendencia znižovať viskozitu transformátorových olejov aj pri miernom poklese bodu vzplanutia.

Zdalo by sa, kde je olej a kde sú elektrické spotrebiče? Najmä transformátory, vo vnútri ktorých sa potulujú obrovské prúdy a vzniká vysoké napätie. Napriek tomu takéto elektroinštalácie pracujú s použitím technických kvapalín, a to v žiadnom prípade nie je nemrznúca alebo destilovaná voda.

Pravdepodobne každý videl obrovské transformátory na rozvodniach a energetických blokoch priemyselných podnikov. Všetky sú v hornej časti vybavené expanznými nádobami.

V týchto sudoch sa naleje transformátorový olej. Pre laika to vyzerá celkom povedome: telo elektroinštalácie (podobne ako kľuková skriňa motora auta), vo vnútri sú pracovné jednotky. A všetko toto bohatstvo je naplnené ropou až po samý vrchol. Ako sme pochopili, nehovoríme o mazaní častí: v transformátore nie sú žiadne pohyblivé časti.

Rozsah transformátorového oleja

Najprv rozptýlime niektoré stereotypy. Pretrváva mylná predstava, že všetky kvapaliny sú vodičmi. V skutočnosti nie všetky a nie také zrejmé ako kovy.

Dôležitou vlastnosťou transformátorového oleja je jeho vysoká odolnosť voči elektrickému prúdu. Tak vysoko, že kvapalina je vlastne dielektrikom (samozrejme v rozumných medziach).

Takáto charakteristika, ako je mazivosť, je posledná vec, ktorá je v elektrike zaujímavá. Ale tepelná vodivosť je naopak veľmi dôležitá.

O vlastnostiach budeme hovoriť samostatne, vyplývajú z dvoch oblastí použitia:

Výkon takýchto zariadení je úžasný: napätie je niekoľko stoviek tisíc voltov a súčasná sila je až 50 tisíc ampérov.

Olej v týchto zariadeniach má dve funkcie. Samozrejme, izolačné vlastnosti, ako v transformátoroch. Ale hlavným účelom je efektívne uhasenie elektrického oblúka.

Pri otváraní (zatváraní) kontaktov na elektrických spínacích zariadeniach s takýmito parametrami vzniká elektrický oblúk, ktorý môže zničiť skupinu kontaktov v niekoľkých cykloch.

Elektrický oblúk pri otváraní kontaktov (nehoda v rozvodni) - video

Problémy však vznikajú len vo vzduchu. Ak je vnútorná dutina naplnená transformátorovým olejom, nevzniknú iskry a oblúky.

Poznámka

Pre objektivitu podotýkame: existuje aj iné riešenie. Okrem olejových ističov sa aktívne používajú vákuové ističe. Je pravda, že kvalitatívne vykonávajú iba jednu funkciu: uhasenie oblúka. Dielektrické vlastnosti vákua sú porovnateľné s bežným vzduchom.

To je však téma na iný článok.

Špecifikácie transformátorového oleja

Transformátorový olej sa rovnako ako minerálny motorový olej vyrába destiláciou pripravenej ropy (rafinovanej), varením surovín. Po sublimácii pri teplote 300°C - 400°C zostane takzvaný slnečný destilát.

V skutočnosti je táto látka základom na získanie transformátorového oleja. Počas čistenia sa znižuje nasýtenie aromatických uhlíkov a neuhlíkových zlúčenín. Výsledkom je zlepšenie stability produktu.

Počas sublimácie a separácie destilátu možno riadiť fyzikálne a chemické procesy. Manipuláciou so základnými surovinami a technológiou je možné meniť vlastnosti transformátorového oleja. Sú určené výsledným pomerom zložiek:

Zaujímavosťou je, že tento produkt je šetrný k životnému prostrediu. Pri jeho výrobe, používaní a likvidácii nie je vplyv na životné prostredie vyšší ako vplyv suroviny (ropa). Kompozícia neobsahuje aditíva syntetizované umelo.

Olej do transformátorov a spínačov je rovnako ako olej netoxický (čo sa týka ropných produktov), ​​neničí ozónovú vrstvu a v prírodnom prostredí sa bez stopy rozkladá.

Jednou z dôležitých charakteristík je hustota transformátorového oleja. Typická hodnota leží v rozmedzí 0,82 - 0,89 * 10³ kg/m³. Čísla závisia od teploty: prevádzkový rozsah je v rozsahu 0°C - 120°C.

Pri zahrievaní klesá, tento faktor sa berie do úvahy pri navrhovaní chladiaceho systému chladiča transformátorov.

Keďže oleje sú relatívne všestranné, táto charakteristika sa môže líšiť v závislosti od potrieb zákazníka. Transformátorové rozvodne sa nachádzajú v rôznych klimatických zónach, často v podmienkach Ďalekého severu a Sibíri.

Nielen hustota sa mení s teplotou

Viskozita transformátorového oleja môže drasticky zmeniť celkový výkon elektrickej inštalácie.

Princíp činnosti olejového transformátora - video

• Odvod tepla – možný s dostatočne tekutou chladiacou kvapalinou. To znamená, že pre normálne chladenie elektrickej inštalácie by mala byť viskozita čo najnižšia.
• Uhasenie elektrického oblúka. Ako to funguje? V bežnom vzdušnom prostredí pri otváraní (zatváraní) kontaktov pri vysokom zaťažení vzniká oblúk podobný zváraniu.

Hustý olej mechanicky nebude schopný rýchlo vyplniť priestor, keď sa kontakty pohybujú. Vzniknuté vzduchové dutiny sa stanú dôvodom vzniku oblúka. Naopak, dostatočne tekutá náplň bude neustále udržiavať prostredie bez bublín.

Blesk a zapaľovanie

Zaujímavým parametrom z hľadiska fyziky procesu je bod vzplanutia transformátorového oleja. Pre každý ropný produkt je to teplota vznietenia kvapalného média pri kontakte s otvoreným zdrojom plameňa.

Vo vnútri transformátora však nie sú vytvorené podmienky na spaľovanie kvôli nedostatku kyslíka. Ale otvorený plameň je teoreticky možný: ak sa pri otvorení kontaktov vytvorí krátkodobý oblúk.

Preto sú vlastnosti olejov založené na zvýšení bodu vzplanutia. Táto hodnota postupne klesá v dôsledku porúch na transformátorovom zariadení. Pri bežnej prevádzke sa naopak bod vzplanutia zvyšuje. Prípustná hodnota - viac ako 155°C.

Elektrický oblúk alebo ako horia transformátory - video

Aby sme pochopili mechanizmus, bod vzplanutia súvisí s volatilitou ropy. To znamená, že musí byť dostatočne kvapalný, ale zároveň nesmie za normálnych prevádzkových podmienok prejsť do plynného stavu.

Okrem tradičného parametra existuje niečo ako teplota samovznietenia, ktorá je typická pre transformátory. V našom prípade je táto hodnota 350°C - 400°C.

Ak sa vinutia zahrejú na takúto teplotu, dôjde k nekontrolovanému horeniu a výbuchu transformátora. Našťastie sú takéto prípady extrémne zriedkavé. Samozrejme v súlade s podmienkami používania.

Preto spolu s výberom kvalitného oleja je potrebné neustále sledovať stav elektroinštalácie. Pri vykonávaní odberu vzoriek testovacej kvapaliny je možné pochopiť, aké problémy sú v samotnom transformátore alebo vysokonapäťovom ističi.

Po štúdiách sa hodnotia také ukazovatele, ako je lom viskozity, hustota, dielektrické vlastnosti atď.. Výsledky sa porovnávajú s tabuľkovými hodnotami stanovenými normou pre použitie olejov.

V tabuľke sú uvedené hlavné ukazovatele transformátorového oleja:

• cp je špecifická hmotnostná tepelná kapacita bez zmeny prevádzkového tlaku;
• λ - tepelná vodivosť: všeobecný koeficient;
• a - tepelná vodivosť: všeobecný koeficient;
• μ je dynamický koeficient viskozity;
• ν je kinematický koeficient viskozity;
• β je objemová expanzia: celkový koeficient;
• Pr je Prandtlovým kritériom.

Technické kvapaliny na zabezpečenie prevádzky transformátorových staníc sa nakupujú v obrovských objemoch, čo je dosť drahé. Každá šarža je testovaná pred použitím a v priebehu práce.

Poruchové testovanie transformátorového oleja - video

Technická kvapalina si každý rok vyžaduje rozsiahle čistenie. Vykonávajú to špeciálne služby. A každých 5-6 rokov je potrebná regenerácia (takmer úplná výmena oleja v elektroinštalácii). Postup nie je lacný, ale bez neho sa prevádzka transformátora stane nebezpečnou.

Ako kompromis sa široko používa obnova majetku. Ťažba sa dodáva do petrochemického podniku, kde ropa získava svoje pôvodné vlastnosti. Náklady na pridané prísady sú mnohonásobne nižšie v porovnaní s úplnou výmenou materiálu.

Sekundárne charakteristiky transformátorového oleja

Odolnosť oleja voči oxidácii nie je nič iné ako odolnosť voči starnutiu. Tento jav má dve nevýhody:

1. Väzba aktívnych prísad molekulami kyslíka, ktoré zabezpečujú základné parametre kvapaliny.
2. Ukladanie produktov oxidácie na povrchy častí transformátora: vinutia, vodiče, skupiny kontaktov. To vedie k zníženiu rozptylu tepla, po ktorom nasleduje varenie oleja v miestach kontaktu.
3. Obsah popola - prítomnosť nečistôt a dôvod ich vzhľadu. Po umytí nového oleja zostávajú v jeho zložení chemické čistiace prostriedky (to platí aj pre regeneráciu starej kvapaliny).

Ak nie sú odstránené, vytvárajú sa frakcie popola, ktoré sa usadzujú na pracovných častiach transformátorov a spínačov. Na boj proti tomuto javu sa do oleja pridávajú prísady, ktoré neutralizujú usadeniny soli a mydla.

Bod tuhnutia (bod tuhnutia) charakterizuje premenu kvapaliny na mazivo. Tento indikátor (od -35°C do -50°C) je použiteľný len pri studenom štarte elektrickej inštalácie. Pracovný transformátor je sám o sebe zdrojom tepla a udržiava kvapalinu v prevádzkovom stave.