Transformatorolja — syfte, tillämpning, egenskaper

Transformatorolja är en raffinerad oljefraktion, det vill säga mineralolja. Den erhålls genom destillation av olja, där denna fraktion kokar vid 300 — 400 ° C. Beroende på råmaterialets kvalitet är egenskaperna hos transformatoroljor olika. Oljan har en komplex kolvätesammansättning där medelmolekylvikten varierar från 220 till 340 amu. Tabellen visar huvudkomponenterna och deras andel i sammansättningen av transformatorolja.

Transformatoroljans egenskaper som elektrisk isolator bestäms huvudsakligen av värdet dielektrisk förlusttangens… Därför är närvaron av vatten och fibrer i oljan helt utesluten, eftersom alla mekaniska föroreningar förvärrar denna indikator.

Utflödestemperaturen för transformatoroljan är från -45 ° C och lägre, detta är viktigt för att säkerställa dess rörlighet under driftförhållanden med låg temperatur. Oljans lägsta viskositet bidrar till effektiv värmeavledning, även vid temperaturer från 90 till 150 °C vid utbrott.För olika märken av oljor kan denna temperatur vara 150 ° C, 135 ° C, 125 ° C, 90 ° C, inte lägre.

En extremt viktig egenskap hos transformatoroljor är deras stabilitet under oxiderande förhållanden; transformatoroljan måste bibehålla de nödvändiga parametrarna under en lång driftsperiod.

När det gäller RF i synnerhet, är alla märken av transformatoroljor som används i industriell utrustning nödvändigtvis hämmade av antioxidanttillsatsen ionol (2,6-di-tert-butylparakresol, även känd som agidol-1). Tillsatsen interagerar med aktiva peroxidradikaler som förekommer i kolväteoxidationsreaktionskedjan. Således har hämmade transformatoroljor en uttalad induktionsperiod under oxidation.

Tillsatskänsliga oljor oxiderar först långsamt eftersom de resulterande oxidationskedjorna bryts av inhibitorn. När tillsatsen är förbrukad oxiderar oljan med normal hastighet som utan tillsatsen. Ju längre induktionsperioden för oljeoxidation är, desto högre effektivitet har tillsatsen.

Mycket av tillsatsens effektivitet är relaterad till oljans kolvätesammansättning och närvaron av icke-kolväteföroreningar som främjar oxidation, vilket kan vara kvävebaser, petroleumsyror och syrehaltiga produkter från oljeoxidation.

När petroleumdestillatet raffineras reduceras aromatinnehållet, icke-kolväteinneslutningarna avlägsnas och slutligen förbättras stabiliteten hos den jonol-inhiberade transformatoroljan. Samtidigt finns det en internationell standard "Specifikation för färska petroleumisoleringsoljor för transformatorer och strömbrytare".

Transformatorolja är brandfarlig, biologiskt nedbrytbar, nästan ogiftig och bryter inte ned ozonskiktet. Transformatoroljans densitet varierar från 840 till 890 kg per kubikmeter. En av de viktigaste egenskaperna är viskositet. Ju högre viskositet, desto högre dielektrisk hållfasthet. Men för normal drift i krafttransformatorer och i strömbrytare får oljan inte vara särskilt trögflytande, annars blir kylningen av transformatorerna inte effektiv och brytaren kommer inte att kunna bryta ljusbågen snabbt.

En avvägning är nödvändig här vad gäller viskositet.Typiskt kinematisk viskositet vid 20 °C, de flesta transformatoroljor ligger i intervallet 28 till 30 mm2/s.

Innan du fyller enheten med olja renas oljan genom djup termisk vakuumbehandling. Enligt detta vägledningsdokument "Omfattning och standarder för testning av elektrisk utrustning" (RD 34.45-51.300-97) får koncentrationen av luft i transformatorolja som hälls i kväve- eller filmskärmade transformatorer, i slutna mättransformatorer och i tätade bussningar inte vara högre än 0,5 (bestäms med gaskromatografi), och den maximala vattenhalten är 0,001 viktprocent.

För krafttransformatorer utan filmskydd och för permeabla genomföringar är en vattenhalt på högst 0,0025 viktprocent tillåten. När det gäller innehållet av mekaniska föroreningar, som bestämmer oljerenhetsklassen, bör det inte vara sämre än den 11:e för utrustning med en spänning på upp till 220 kV och inte sämre än den 9:e för utrustning med en spänning på -högre än 220 kV . Genomslagsspänningen, beroende på driftspänningen, visas i tabellen.

När oljan är påfylld är genomslagsspänningen 5 kV lägre än oljans före påfyllning av utrustningen. Det är tillåtet att minska renhetsklassen med 1 och öka andelen luft med 0,5 %.

Oxidationsförhållanden (metod för att bestämma stabilitet - enligt GOST 981-75)

Oljans läckagepunkt bestäms genom ett test där ett rör med förseglad olja lutar i 45° och oljan förblir på samma nivå i en minut. För färska oljor bör denna temperatur inte vara lägre än -45 °C.

Denna parameter är nyckeln till oljebrytare… Olika klimatzoner har dock olika krav på flytpunkt. Till exempel, i de södra regionerna är det tillåtet att använda transformatorolja med en hälltemperatur på -35 ° C.

Beroende på utrustningens driftsförhållanden kan standarderna variera, det kan finnas vissa avvikelser. Till exempel bör arktiska varianter av transformatorolja inte stelna vid temperaturer över -60 ° C, och flampunkten sjunker till -100 ° C (flampunkten är den temperatur vid vilken uppvärmd olja producerar ångor som blir brandfarliga när de blandas med luft ) .

I princip bör antändningstemperaturen inte vara lägre än 135 ° C. Sådana egenskaper som antändningstemperaturen (oljan antänds och brinner med den i 5 eller fler sekunder) och självantändningstemperaturen (vid en temperatur på 350-400 ° C, oljan antänds även i en sluten degel i närvaro av luft).

Transformatorolja har en värmeledningsförmåga på 0,09 till 0,14 W / (mx K) och minskar med ökande temperatur.Värmekapaciteten ökar med stigande temperatur och kan vara från 1,5 kJ / (kg x K) till 2,5 kJ / (kg x K).

Den termiska expansionskoefficienten är relaterad till standarderna för storleken på expansionstanken, och denna koefficient är i området 0,00065 1 / K. Transformatoroljans motstånd vid 90 ° C och under förhållanden med elektrisk fältspänning på 0,5 MV / m in får inte i något fall vara högre än 50 Ghm * m.

Förutom viskositeten minskar oljebeständigheten med ökande temperatur. Dielektrisk konstant — i intervallet 2,1 till 2,4. Tangensen för vinkeln för dielektriska förluster, som nämnts ovan, är relaterad till närvaron av föroreningar, så för ren olja överstiger den inte 0,02 vid 90 ° C under förhållanden med fältfrekvens 50 Hz, och i oxiderad olja kan den överstiga 0,2 .

Oljans dielektriska hållfasthet mättes under ett 2,5 mm nedbrytningstest med en elektroddiameter på 25,4 mm. Resultatet bör inte vara lägre än 70 kV och då blir den dielektriska hållfastheten minst 280 kV/cm.

Trots vidtagna åtgärder kan transformatorolja absorbera gaser och lösa upp en betydande mängd av dem. Under normala förhållanden löser sig 0,16 milliliter syre, 0,086 milliliter kväve och 1,2 milliliter koldioxid lätt i en kubikcentimeter olja. Tydligen kommer syret att börja oxidera lite. Tvärtom, om gaser släpps ut är detta ett tecken på en spoldefekt. Så på grund av närvaron av gaser lösta i transformatorolja avslöjas defekter i transformatorer genom kromatografisk analys.

Livslängden för transformatorer och olja är inte direkt relaterad. Om transformatorn kan fungera tillförlitligt i 15 år, rekommenderas att oljan rengörs varje år och regenereras efter 5 år. För att förhindra en snabb utarmning av oljeresursen tillhandahålls vissa åtgärder, vars antagande kommer att avsevärt förlänga transformatoroljans livslängd:

• Installation av expanderare med filter för att absorbera vatten och syre, samt gaser separerade från olja;

• Undviker överhettning av arbetsoljan;

• Periodisk rengöring;

• Kontinuerlig oljefiltrering;

• Introduktion av antioxidanter.

Höga temperaturer, reaktionen av olja med trådar och dielektrikum främjar alla oxidation, vilket antioxidanttillskottet som nämndes i början är tänkt att förhindra. Men regelbunden städning krävs fortfarande. Oljerengöring av hög kvalitet återställer den till användbart skick.

Vad kan vara anledningen till att transformatoroljan tas ur drift? Dessa kan vara kontaminering av oljan med permanenta ämnen, vars närvaro inte ledde till djupa förändringar i oljan, och då räcker det med att utföra mekanisk rengöring. I allmänhet finns det flera rengöringsmetoder: mekaniska, termofysiska (destillation) och fysikalisk-kemiska (adsorption, koagulering).

Om en olycka har inträffat har genombrottsspänningen sjunkit kraftigt, kolavlagringar har uppstått, eller kromatografisk analys avslöjat ett problem rengörs transformatoroljan direkt i transformatorn eller i switchen, helt enkelt genom att koppla bort enheten från nätverket.

Livslängden för olja i transformatorer kan förlängas genom att använda antioxidanttillsatser, termosifonfilter, etc. Allt detta utesluter dock inte behovet av att regenerera använda oljor.

Därför är uppgiften med spilloljeregenerering att få ett välrenat regenerat som uppfyller alla färskoljestandarder. Att stabilisera instabila regenererande ämnen genom att tillsätta färsk olja eller antioxidantadditiv gör det möjligt att använda de enklaste och mest prisvärda metoderna för att regenerera använda transformatoroljor.

Vid regenerering av transformatorolja är det viktigt att få fram välrenade regeneranter, oavsett regenereringsmetod och oljans åldringsgrad, och stabilisering, om oljan har låg stabilitet, måste göras på konstgjord väg - genom att tillsätta färsk olja resp. tillsats med hög stabiliserande effekt, effektiv för regenererade oljor.

Vid regenerering av använd transformatorolja erhålls upp till 3 fraktioner av basoljor för beredning av andra kommersiella oljor, såsom motor-, hydraul-, transmissionsoljor, skärvätskor och fett.

I genomsnitt, efter regenerering, erhålls 70-85% av oljan, beroende på den tillämpade tekniska metoden. Kemisk regenerering är dyrare. Vid regenerering av transformatorolja är det möjligt att få upp till 90 % av basoljan med samma kvalitet som färsk.

Dessutom

En fråga

Är det möjligt att torka olja i en fungerande transformator genom att lyfta locket i torrt väder? Kommer vattnet att avdunsta från oljan eller blir oljan tvärtom fuktig?

Svar

Torr olja med en genomslagsspänning på 40-50 kV innehåller tusendelar av en procent fukt. För att fukta oljan, kännetecknad av en minskning av oljans nedbrytningsstyrka till 15 - 20 kV, krävs hundradelar av en procent fukt.

I transformatorer som har fri kommunikation med atmosfärisk luft genom en expander (eller under ett lock) sker ett kontinuerligt utbyte av fukt med luft. Om temperaturen på oljan minskar och fukthalten i den är mindre än i luften, absorberar oljan fukt från luften enligt lagen om partialtryck av fuktånga. På så sätt reduceras oljans genomslagsspänning.

Fuktutbyte sker också mellan oljan och transformatorisoleringen (bomull, bakelit) som placeras i oljan. Fukt rör sig i isoleringen från varma delar till kalla delar. Om transformatorn värms upp, passerar fukt från isoleringen till oljan, och om den svalnar, då vice versa.

Eftersom luftfuktigheten är hög under sommarmånaderna, minskar oljans genomslagsspänning vid fritt utbyte av fukt jämfört med vintermånaderna.

På vintern, när luftfuktigheten är som lägst och temperaturskillnaden mellan luften och oljan som störst, torkar oljan ut något. På sommaren, när det är mer sannolikt att blixtnedslag påverkar transformatorns isolering, är genombrottshållfastheten för transformatorolja som lägst när den borde vara som högst.

För att eliminera det fria utbytet av fukt mellan luft och olja, används lufttorkar med oljetätning.

När transformatorkåpan är öppen kan således uttorkning eller vätning av oljan inträffa.

Oljan torkar bättre i kallt väder när luften innehåller minst mängd fukt och det är störst temperaturskillnad mellan oljan och luften. Men sådan torkning är ineffektiv och ineffektiv, så den används inte i praktiken.