Transformatorolje - formål, bruksområde, egenskaper

Transformatorolje er en raffinert oljefraksjon, det vil si mineralolje. Det oppnås ved destillasjon av olje, hvor denne fraksjonen koker ved 300 — 400 ° C. Avhengig av råmaterialets kvalitet, er egenskapene til transformatoroljer forskjellige. Oljen har en kompleks hydrokarbonsammensetning hvor gjennomsnittlig molekylvekt varierer fra 220 til 340 amu. Tabellen viser hovedkomponentene og deres prosentandel i sammensetningen av transformatorolje.

Egenskapene til transformatorolje som elektrisk isolator er hovedsakelig bestemt av verdien dielektrisk tap-tangens… Derfor er tilstedeværelsen av vann og fibre i oljen helt utelukket, siden eventuelle mekaniske urenheter forverrer denne indikatoren.

Utløpstemperaturen til transformatoroljen er fra -45 ° C og lavere, dette er viktig for å sikre mobiliteten under driftsforhold med lav temperatur. Oljens laveste viskositet bidrar til effektiv varmeavledning, selv ved temperaturer fra 90 til 150 °C ved utbrudd.For forskjellige oljemerker kan denne temperaturen være 150 ° C, 135 ° C, 125 ° C, 90 ° C, ikke lavere.

En ekstremt viktig egenskap til transformatoroljer er deres stabilitet under oksiderende forhold; transformatoroljen må opprettholde de nødvendige parameterne for en lang driftsperiode.

Når det gjelder RF spesielt, er alle merker av transformatoroljer som brukes i industrielt utstyr, nødvendigvis hemmet av antioksidanttilsetningen ionol (2,6-di-tert-butylparakresol, også kjent som agidol-1). Tilsetningsstoffet interagerer med aktive peroksidradikaler som forekommer i hydrokarbonoksidasjonsreaksjonskjeden. Dermed har inhiberte transformatoroljer en uttalt induksjonsperiode under oksidasjon.

Tilsetningsfølsomme oljer oksiderer først sakte fordi de resulterende oksidasjonskjedene brytes av inhibitoren. Når tilsetningsstoffet er brukt opp, oksiderer oljen med normal hastighet som uten tilsetningsstoffet. Jo lengre induksjonsperioden for oljeoksidasjon er, desto høyere er effektiviteten til tilsetningsstoffet.

Mye av effektiviteten til tilsetningsstoffet er relatert til hydrokarbonsammensetningen til oljen og tilstedeværelsen av ikke-hydrokarbon urenheter som fremmer oksidasjon, som kan være nitrogenbaser, petroleumssyrer og oksygenholdige produkter av oljeoksidasjon.

Når petroleumsdestillatet raffineres, reduseres det aromatiske innholdet, ikke-hydrokarboninneslutningene fjernes, og til slutt forbedres stabiliteten til den ionol-inhiberte transformatoroljen. I mellomtiden er det en internasjonal standard "Spesifikasjon for ferske petroleumsisolasjonsoljer for transformatorer og effektbrytere".

Transformatorolje er brennbar, biologisk nedbrytbar, nesten ikke giftig og bryter ikke ned ozonlaget. Tettheten til transformatorolje varierer fra 840 til 890 kilo per kubikkmeter. En av de viktigste egenskapene er viskositet. Jo høyere viskositet, jo høyere dielektrisk styrke. Men for normal drift i krafttransformatorer og i effektbrytere må oljen ikke være veldig tyktflytende, ellers vil kjølingen av transformatorene ikke være effektiv og effektbryteren vil ikke kunne bryte lysbuen raskt.

En avveining er nødvendig her når det gjelder viskositet.Typisk kinematisk viskositet ved 20 °C, de fleste transformatoroljer ligger i området 28 til 30 mm2/s.

Før du fyller enheten med olje, renses oljen ved dyp termisk vakuumbehandling. I henhold til dette veiledningsdokumentet "Omfang og standarder for testing av elektrisk utstyr" (RD 34.45-51.300-97), må konsentrasjonen av luft i transformatorolje som helles inn i nitrogen- eller filmskjermede transformatorer, i forseglede måletransformatorer og i forseglede gjennomføringer ikke være høyere enn 0,5 (bestemt ved gasskromatografi), og det maksimale vanninnholdet er 0,001 vekt%.

For krafttransformatorer uten filmbeskyttelse og for permeable gjennomføringer er et vanninnhold på ikke mer enn 0,0025 masseprosent tillatt. Når det gjelder innholdet av mekaniske urenheter, som bestemmer oljerenhetsklassen, bør det ikke være dårligere enn den 11. for utstyr med en spenning på opptil 220 kV og ikke dårligere enn den 9. for utstyr med en spenning på -høyere enn 220 kV . Nedbrytingsspenningen, avhengig av driftsspenningen, er vist i tabellen.

Når oljen er fylt, er gjennomslagsspenningen 5 kV lavere enn oljen før påfylling av utstyret. Det er tillatt å redusere renhetsklassen med 1 og øke andelen luft med 0,5 %.

Oksidasjonsforhold (metode for å bestemme stabilitet - i henhold til GOST 981-75)

Oljens lekkasjepunkt bestemmes ved en test der et rør med forseglet olje vippes i 45° og oljen forblir på samme nivå i ett minutt. For ferske oljer bør denne temperaturen ikke være lavere enn -45 °C.

Denne parameteren er nøkkelen til oljebrytere… Forskjellige klimasoner har imidlertid forskjellige krav til strømningspunkt. For eksempel, i de sørlige regionene er det tillatt å bruke transformatorolje med en helletemperatur på -35 ° C.

Avhengig av driftsforholdene til utstyret, kan standardene variere, det kan være noen avvik. For eksempel bør arktiske varianter av transformatorolje ikke størkne ved temperaturer over -60 ° C, og flammepunktet synker til -100 ° C (flammepunktet er temperaturen der oppvarmet olje produserer damper som blir brennbare når de blandes med luft ) .

I prinsippet bør antennelsestemperaturen ikke være lavere enn 135 ° C. Slike egenskaper som antennelsestemperaturen (oljen antennes og brenner med den i 5 eller flere sekunder) og selvantennelsestemperaturen (ved en temperatur på 350-400 ° C, antennes oljen selv i en lukket digel i nærvær av luft).

Transformatorolje har en termisk ledningsevne på 0,09 til 0,14 W / (mx K) og avtar med økende temperatur.Varmekapasiteten øker med økende temperatur og kan være fra 1,5 kJ / (kg x K) til 2,5 kJ / (kg x K).

Koeffisienten for termisk ekspansjon er relatert til standardene for størrelsen på ekspansjonstanken, og denne koeffisienten er i området 0,00065 1 / K. Motstanden til transformatoroljen ved 90 ° C og under forhold med elektrisk feltspenning på 0,5 MV / m inn bør ikke i noe tilfelle være høyere enn 50 Ghm * m.

I tillegg til viskositeten avtar oljemotstanden med økende temperatur. Dielektrisk konstant - i området 2,1 til 2,4. Tangensen til vinkelen for dielektriske tap, som nevnt ovenfor, er relatert til tilstedeværelsen av urenheter, så for ren olje overstiger den ikke 0,02 ved 90 ° C under forhold med feltfrekvens 50 Hz, og i oksidert olje kan den overstige 0,2 .

Den dielektriske styrken til oljen ble målt under en 2,5 mm nedbrytningstest med en 25,4 mm elektrodediameter. Resultatet bør ikke være lavere enn 70 kV og da vil den dielektriske styrken være minst 280 kV/cm.

Til tross for tiltakene som er tatt, kan transformatorolje absorbere gasser og løse opp en betydelig mengde av dem. Under normale forhold løses 0,16 milliliter oksygen, 0,086 milliliter nitrogen og 1,2 milliliter karbondioksid lett i en kubikkcentimeter olje. Det er klart at oksygenet begynner å oksidere litt. Tvert imot, hvis gasser frigjøres, er dette et tegn på en spolefeil. Så på grunn av tilstedeværelsen av gasser oppløst i transformatorolje, avsløres defekter i transformatorer ved kromatografisk analyse.

Levetiden til transformatorer og olje er ikke direkte relatert. Hvis transformatoren kan fungere pålitelig i 15 år, anbefales det at oljen renses hvert år og regenereres etter 5 år. For å forhindre rask uttømming av oljeressursen, er det gitt visse tiltak, hvis vedtakelse vil forlenge levetiden til transformatoroljen betydelig:

• Installasjon av ekspandere med filtre for å absorbere vann og oksygen, samt gasser separert fra olje;

• Unngå overoppheting av arbeidsoljen;

• Periodisk rengjøring;

• Kontinuerlig oljefiltrering;

• Introduksjon av antioksidanter.

Høye temperaturer, reaksjonen av olje med ledninger og dielektrikum fremmer alle oksidasjon, noe antioksidanttilskuddet nevnt i begynnelsen er ment å forhindre. Men regelmessig rengjøring er fortsatt nødvendig. Høykvalitets oljerengjøring bringer den tilbake til brukbar tilstand.

Hva kan være årsaken til at transformatoroljen tas ut av drift? Disse kan være forurensning av oljen med permanente stoffer, hvis tilstedeværelse ikke førte til dype endringer i oljen, og da er det nok å utføre mekanisk rengjøring. Generelt er det flere rengjøringsmetoder: mekaniske, termofysiske (destillasjon) og fysisk-kjemiske (adsorpsjon, koagulering).

Hvis det har skjedd en ulykke, har sammenbruddsspenningen falt kraftig, det har oppstått karbonavleiringer, eller kromatografisk analyse avdekket et problem, rengjøres transformatoroljen direkte i transformatoren eller i bryteren, ganske enkelt ved å koble enheten fra nettverket.

Levetiden til olje i transformatorer kan forlenges ved å bruke antioksidanttilsetninger, termosifonfiltre, etc. Alt dette utelukker imidlertid ikke behovet for å regenerere brukte oljer.

Derfor er oppgaven med spilloljeregenerering å få et godt renset regenerat som oppfyller alle ferskoljestandarder. Å stabilisere ustabile regenererende stoffer ved å tilsette fersk olje eller antioksidantadditiver gjør det mulig å bruke de enkleste og rimeligste metodene for å regenerere brukte transformatoroljer.

Ved regenerering av transformatorolje er det viktig å få tak i godt rensede regenereringsmidler, uavhengig av regenereringsmetode og aldringsgrad av oljen, og stabilisering, dersom oljen har lav stabilitet, må gjøres kunstig - ved å tilsette fersk olje eller tilsetning med høy stabiliserende effekt, effektiv for regenererte oljer.

Ved regenerering av brukt transformatorolje oppnås opptil 3 fraksjoner av baseoljer for fremstilling av andre kommersielle oljer, som motor-, hydraulikk-, transmisjonsoljer, skjærevæsker og fett.

I gjennomsnitt, etter regenerering, oppnås 70-85% av oljen, avhengig av den anvendte teknologiske metoden. Kjemisk regenerering er dyrere. Ved regenerering av transformatorolje er det mulig å få opptil 90 % av basisoljen med samme kvalitet som fersk.

I tillegg

Et spørsmål

Er det mulig å tørke olje i en fungerende transformator ved å løfte dekselet i tørt vær? Vil vannet fordampe fra oljen, eller tvert imot blir oljen fuktig?

Svar

Tørr olje med en nedbrytningsspenning på 40-50 kV inneholder tusendeler av en prosent fuktighet. For å fukte oljen, karakterisert ved en reduksjon i oljens nedbrytningsstyrke til 15 - 20 kV, kreves det hundredeler av en prosent fuktighet.

I transformatorer som har fri kommunikasjon med atmosfærisk luft gjennom en ekspander (eller under et deksel), er det en kontinuerlig utveksling av fuktighet med luft. Hvis temperaturen på oljen synker og fuktighetsinnholdet i den er mindre enn i luften, absorberer oljen fuktighet fra luften i henhold til loven om partialtrykk av fuktighetsdamp. På denne måten reduseres oljens nedbrytningsspenning.

Det skjer også fuktutveksling mellom oljen og transformatorisolasjonen (bomull, bakelitt) plassert i oljen. Fukt beveger seg i isolasjonen fra varme deler til kalde deler. Hvis transformatoren varmes opp, passerer fuktighet fra isolasjonen til oljen, og hvis den avkjøles, så omvendt.

Siden luftfuktigheten er høy i sommermånedene, avtar oljens nedbrytningsspenning ved fri utveksling av fuktighet sammenlignet med vintermånedene.

Om vinteren, når luftfuktigheten er lavest og temperaturforskjellen mellom luften og oljen er størst, tørker oljen noe ut. Om sommeren, når lynstøt er mer sannsynlig å påvirke transformatorisolasjonen, er nedbrytningsstyrken til transformatorolje på sitt laveste når den burde være på sitt høyeste.

For å eliminere fri utveksling av fuktighet mellom luft og olje, brukes lufttørkere med oljetetning.

Når transformatordekselet er åpent, kan det derfor oppstå uttørking eller fukting av oljen.

Oljen vil tørke bedre i kuldevær når luften inneholder minst fuktighet og det er størst temperaturforskjell mellom oljen og luften. Men slik tørking er ineffektiv og ineffektiv, så den brukes ikke i praksis.