Трансформаторно масло — предназначение, приложение, характеристики

Трансформаторното масло е рафинирана маслена фракция, тоест минерално масло. Получава се чрез дестилация на масло, където тази фракция кипи при 300 — 400 ° C. В зависимост от степента на суровината, свойствата на трансформаторните масла са различни. Маслото има сложен въглеводороден състав, където средното молекулно тегло варира от 220 до 340 amu. Таблицата показва основните компоненти и техния процент в състава на трансформаторно масло.

Свойствата на трансформаторното масло като електрически изолатор се определят главно от стойността тангенс на диелектрични загуби… Следователно наличието на вода и влакна в маслото е напълно изключено, тъй като всякакви механични примеси влошават този показател.

Температурата на изтичане на трансформаторното масло е от -45 ° C и по -ниска, това е важно, за да се осигури неговата подвижност при нискотемпературни работни условия. Най -ниският вискозитет на маслото допринася за ефективно разсейване на топлината, дори при температури от 90 до 150 ° C в случай на огнища. За различните марки масла тази температура може да бъде 150 ° С, 135 ° С, 125 ° С, 90 ° С, не по -ниска.

Изключително важно свойство на трансформаторните масла е тяхната стабилност при условия на окисляване; трансформаторното масло трябва да поддържа необходимите параметри за дълъг период на работа.

Що се отнася до RF по-специално, всички марки трансформаторни масла, използвани в промишленото оборудване, задължително се инхибират от антиоксидантна добавка-йонол (2,6-ди-третичен бутилпаракрезол, известен също като агидол-1). Добавката взаимодейства с активни пероксидни радикали, възникващи във веригата на окислителната реакция на въглеводороди. По този начин, инхибираните трансформаторни масла имат изразен индукционен период по време на окисляване.

Първоначално маслата, податливи на добавки, се окисляват бавно, тъй като получените окислителни вериги се прекъсват от инхибитора. Когато добавката се изчерпи, маслото се окислява с нормалната скорост, както без добавката. Колкото по -дълъг е индукционният период на окисляване на маслото, толкова по -висока е ефективността на добавката.

Голяма част от ефективността на добавката е свързана с въглеводородния състав на маслото и с наличието на невъглеводородни примеси, които стимулират окисляването, които могат да бъдат азотни основи, петролни киселини и кислородсъдържащи продукти от окислението на маслото.

Когато петролният дестилат се рафинира, ароматичното съдържание се намалява, невъглеводородните включвания се отстраняват и в крайна сметка се подобрява стабилността на инхибираното с йонол трансформаторно масло. Междувременно съществува международен стандарт „Спецификация за пресни петролни изолационни масла за трансформатори и прекъсвачи“.

Трансформаторното масло е запалимо, биоразградимо, почти нетоксично и не уврежда озоновия слой. Плътността на трансформаторното масло варира от 840 до 890 килограма на кубичен метър. Едно от най -важните свойства е вискозитетът. Колкото по -висок е вискозитетът, толкова по -висока е диелектричната якост. Въпреки това, за нормална работа в силови трансформатори и в прекъсвачите, маслото не трябва да е много вискозно, в противен случай охлаждането на трансформаторите няма да бъде ефективно и прекъсвачът няма да може бързо да прекъсне дъгата.

Тук е необходим компромис по отношение на вискозитета.Обикновено кинематичен вискозитет при 20 ° C, повечето трансформаторни масла са в диапазона от 28 до 30 mm2/с.

Преди да напълните апарата с масло, маслото се пречиства чрез дълбока термична вакуумна обработка. Съгласно настоящия ръководен документ „Обхват и стандарти за изпитване на електрическо оборудване“ (RD 34.45-51.300-97) концентрацията на въздух в трансформаторно масло, излята в трансформатори с азотна или филмова защита, в запечатани измервателни трансформатори и в запечатани втулки, трябва не трябва да бъде по -високо от 0, 5 (определено чрез газова хроматография), а максималното съдържание на вода е 0,001% тегловни.

За силови трансформатори без филмова защита и за пропускащи втулки е допустимо съдържание на вода не повече от 0,0025% от масата. Що се отнася до съдържанието на механични примеси, което определя класа на чистотата на маслото, то не трябва да бъде по -лошо от 11 -то за оборудване с напрежение до 220 kV и не по -лошо от 9 -то за оборудване с напрежение по -високо от 220 kV . Пробивното напрежение, в зависимост от работното напрежение, е показано в таблицата.

Когато маслото се напълни, пробивното напрежение е с 5 kV по -ниско от това на маслото преди пълнене в оборудването. Допуска се намаляване на класа на чистота с 1 и увеличаване на процента въздух с 0,5%.

Условия на окисляване (метод за определяне на стабилност — съгласно ГОСТ 981-75)

Точката на изтичане на маслото се определя при изпитване, при което тръба с уплътнено масло се накланя на 45 ° и маслото остава на същото ниво за минута. За пресните масла тази температура не трябва да бъде по -ниска от -45 ° C.

Този параметър е от ключово значение за маслени превключватели… Въпреки това, в различните климатични зони изискванията за точка на изливане са различни. Например, в южните райони е разрешено да се използва трансформаторно масло с температура на изливане -35 ° C.

В зависимост от условията на работа на оборудването, стандартите могат да варират, може да има някои отклонения. Например, арктическите сортове трансформаторно масло не трябва да се втвърдяват при температури над -60 ° C, а температурата на възпламеняване пада до -100 ° C (температурата на възпламеняване е температурата, при която нагрятото масло произвежда пари, които стават запалими при смесване с въздух).

По принцип температурата на възпламеняване не трябва да бъде по -ниска от 135 ° C. Важни са и такива характеристики като температурата на запалване (маслото се запалва и изгаря при него за 5 или повече секунди) и температурата на самозапалване (при температура 350-400 ° C, маслото се запалва дори в затворен тигел в присъствието на въздух).

Трансформаторното масло има топлопроводимост от 0,09 до 0,14 W / (mx K) и намалява с повишаване на температурата. Топлинният капацитет се увеличава с повишаване на температурата и може да бъде от 1,5 kJ / (kg x K) до 2,5 kJ / (kg x K).

Коефициентът на топлинно разширение е свързан със стандартите за размера на разширителния резервоар и този коефициент е в района на 0,00065 1 / K. Съпротивлението на трансформаторното масло при 90 ° C и при условия на напрежение на електрическото поле 0,5 MV / m в никакъв случай не трябва да бъде по -високо от 50 Ghm * m.

Освен вискозитета, съпротивлението на маслото намалява с повишаване на температурата. Диелектрична константа — в диапазона от 2,1 до 2,4. Тангенсът на ъгъла на диелектрични загуби, както бе споменато по -горе, е свързан с наличието на примеси, така че за чисто масло не надвишава 0,02 при 90 ° C при условия на полева честота 50 Hz, а в окислено масло може да надвишава 0,2.

Диелектричната якост на маслото се измерва по време на 2.5 mm тест за разрушаване с диаметър на електрода 25.4 mm. Резултатът не трябва да бъде по -нисък от 70 kV и тогава диелектричната якост ще бъде най -малко 280 kV / cm.

Въпреки предприетите мерки, трансформаторното масло може да абсорбира газове и да разтваря значително количество от тях. При нормални условия 0,16 милилитра кислород, 0,086 милилитра азот и 1,2 милилитра въглероден диоксид лесно се разтварят в един кубичен сантиметър масло. Очевидно кислородът ще започне да се окислява малко. Напротив, ако се отделят газове, това е знак за дефект на намотката. И така, поради наличието на газове, разтворени в трансформаторно масло, дефектите на трансформаторите се разкриват чрез хроматографски анализ.

Срокът на експлоатация на трансформатори и масло не е пряко свързан.Ако трансформаторът може да работи надеждно в продължение на 15 години, препоръчително е маслото да се почиства всяка година и да се регенерира след 5 години. За да се предотврати бързото изчерпване на нефтения ресурс, са предвидени определени мерки, приемането на които значително ще удължи експлоатационния живот на трансформаторното масло:

• Монтаж на разширители с филтри за абсорбиране на вода и кислород, както и газове, отделени от масло;

• Избягване на прегряване на работното масло;

• Периодично почистване;

• Непрекъснато филтриране на масло;

• Въвеждане на антиоксиданти.

Високите температури, реакцията на маслото с проводници и диелектрици — всичко това насърчава окисляването, което има за цел да предотврати споменатата в началото антиоксидантна добавка. Но все пак се изисква редовно почистване. Висококачественото почистване на маслото го връща в използваемо състояние.

Каква може да бъде причината за изтеглянето на трансформаторното масло от експлоатация? Това могат да бъдат замърсявания на маслото с трайни вещества, чието присъствие не е довело до дълбоки промени в маслото и тогава е достатъчно да се извърши механично почистване. Като цяло има няколко метода на почистване: механичен, термофизичен (дестилация) и физико -химичен (адсорбция, коагулация).

Ако е настъпил инцидент, напрежението на пробив е спаднало рязко, са се появили въглеродни отлагания, или хроматографски анализ разкри проблем, трансформаторното масло се почиства директно в трансформатора или в превключвателя, просто чрез изключване на устройството от мрежата.

Срокът на експлоатация на маслото в трансформаторите може да бъде удължен чрез използването на антиоксидантни добавки, термосифонни филтри и др. Всичко това обаче не изключва необходимостта от регенериране на отработени масла.

Следователно задачата на регенерацията на отработено масло е да се получи добре пречистен регенерат, който отговаря на всички стандарти за прясно масло. Стабилизирането на нестабилни регенериращи вещества чрез добавяне на прясно масло или антиоксидантни добавки дава възможност да се използват най -простите и достъпни методи за регенериране на използвани трансформаторни масла.

При регенерирането на трансформаторно масло е важно да се получат добре пречистени регенерати, независимо от метода на регенерация и степента на стареене на маслото, а стабилизирането, ако маслото е с ниска стабилност, трябва да се извърши изкуствено — чрез добавяне на прясно масло или добавка с с висок стабилизиращ ефект, ефективен за регенерирани масла.

При регенериране на използвано трансформаторно масло се получават до 3 фракции базови масла за приготвяне на други търговски масла, като моторни, хидравлични, трансмисионни масла, режещи течности и грес.

Средно след регенерация се получават 70-85% от маслото в зависимост от прилагания технологичен метод. Химическата регенерация е по -скъпа. При регенериране на трансформаторно масло е възможно да се получат до 90% от базовото масло със същото качество като прясното.

Допълнително

Въпрос

Възможно ли е да се изсуши масло в работещ трансформатор чрез повдигане на капака му при сухо време? Ще се изпари ли водата от маслото или, напротив, маслото ще се овлажни?

Отговор

Сухото масло с пробивно напрежение 40-50 kV съдържа хилядни от процента влага. За овлажняване на маслото, характеризиращо се с намаляване на якостта на разрушаване на маслото до 15 — 20 kV, са необходими стотни от процента влага.

В трансформаторите, които имат свободна комуникация с атмосферния въздух чрез разширител (или под капак), има непрекъснат обмен на влага с въздух. Ако температурата на маслото се понижи и съдържанието на влага в него е по -малко, отколкото във въздуха, маслото абсорбира влагата от въздуха съгласно закона за частичните налягания на влагата пари. По този начин се намалява пробивното напрежение на маслото.

Обмяната на влага се осъществява и между маслото и изолацията на трансформатора (памук, бакелит), поставена в маслото. Влагата се премества в изолация от горещи части към студени части. Ако трансформаторът се загрее, тогава влагата преминава от изолацията към маслото, а ако се охлади, тогава обратно.

Тъй като влажността на въздуха е висока през летните месеци, пробивното напрежение на маслото намалява със свободен обмен на влага в сравнение със зимните месеци.

През зимата, когато влажността на въздуха е най -ниска и температурната разлика между въздуха и маслото е най -голяма, маслото донякъде изсъхва. През лятото, когато пренапреженията на мълния са по -склонни да повлияят на изолацията на трансформаторите, якостта на разрушаване на трансформаторното масло се оказва най -ниската, докато тя трябва да бъде най -високата.

За да се премахне свободният обмен на влага между въздух и масло, се използват въздушни сушилни с маслено уплътнение.

По този начин, когато капакът на трансформатора е отворен, може да настъпи изсушаване или овлажняване на маслото.

Маслото ще изсъхне по -добре при мразовито време, когато въздухът съдържа най -малко количество влага и има най -голяма температурна разлика между маслото и въздуха. Но такова сушене е неефективно и неефективно, така че не се използва на практика.