Oli de transformador: finalitat, aplicació, característiques

L'oli de transformador és una fracció d'oli refinat, és a dir, oli mineral. S'obté per destil·lació d'oli, on aquesta fracció bull a 300 - 400 ° C. Depenent del grau de la matèria primera, les propietats dels olis de transformadors són diferents. L'oli té una composició d'hidrocarburs complexa on el pes molecular mitjà oscil·la entre 220 i 340 amu. La taula mostra els components principals i el seu percentatge en la composició de l'oli del transformador.

Les propietats de l'oli del transformador com a aïllant elèctric estan determinades principalment pel valor tangent de pèrdua dielèctrica… Per tant, la presència d'aigua i fibres a l'oli està totalment exclosa, ja que qualsevol impuresa mecànica empitjora aquest indicador.

La temperatura de sortida de l'oli del transformador és de -45 ° C i inferior, això és important per garantir la seva mobilitat en condicions de funcionament de baixa temperatura. La viscositat més baixa de l'oli contribueix a la dissipació efectiva de la calor, fins i tot a temperatures de 90 a 150 ° C en cas de brots.Per a diferents marques d'olis, aquesta temperatura pot ser de 150 ° C, 135 ° C, 125 ° C, 90 ° C, no inferior.

Una propietat extremadament important dels olis de transformadors és la seva estabilitat en condicions oxidants; l'oli del transformador ha de mantenir els paràmetres requerits durant un llarg període de funcionament.

Pel que fa a RF en particular, totes les marques d'olis de transformadors utilitzats en equips industrials estan necessàriament inhibides per l'additiu antioxidant ionol (2,6-di-tert-butilparacresol, també conegut com agidol-1). L'additiu interacciona amb els radicals de peròxid actius que es produeixen a la cadena de reacció d'oxidació d'hidrocarburs. Així, els olis de transformadors inhibits tenen un període d'inducció pronunciat durant l'oxidació.

Els olis susceptibles als additius s'oxiden lentament al principi perquè les cadenes d'oxidació resultants són trencades per l'inhibidor. Quan s'esgota l'additiu, l'oli s'oxida a la velocitat normal com sense additiu. Com més llarg sigui el període d'inducció de l'oxidació de l'oli, major serà l'eficàcia de l'additiu.

Gran part de l'eficàcia de l'additiu està relacionada amb la composició d'hidrocarburs de l'oli i la presència d'impureses no hidrocarburs que promouen l'oxidació, que poden ser bases nitrogenades, àcids de petroli i productes d'oxidació del petroli que contenen oxigen.

Quan es refina el destil·lat de petroli, es redueix el contingut aromàtic, s'eliminen les inclusions no hidrocarburs i, finalment, es millora l'estabilitat de l'oli del transformador inhibit per ionol. Mentrestant, hi ha una norma internacional "Especificació d'olis aïllants de petroli frescos per a transformadors i disjuntors".

L'oli de transformador és inflamable, biodegradable, gairebé no tòxic i no esgota la capa d'ozó. La densitat de l'oli del transformador varia entre 840 i 890 quilograms per metre cúbic. Una de les propietats més importants és la viscositat. Com més gran sigui la viscositat, més gran serà la rigidesa dielèctrica. Tanmateix, per al funcionament normal a transformadors de potència i en els interruptors automàtics, l'oli no ha de ser molt viscós, en cas contrari, el refredament dels transformadors no serà efectiu i l'interruptor no podrà trencar l'arc ràpidament.

Aquí cal una compensació pel que fa a la viscositat. Normalment, la viscositat cinemàtica a 20 °C, la majoria dels olis de transformadors es troben en el rang de 28 a 30 mm2/s.

Abans d'omplir el dispositiu amb oli, l'oli es purifica mitjançant un tractament de buit tèrmic profund. D'acord amb aquest document d'orientació "Àmbit i normes per a les proves d'equips elèctrics" (RD 34.45-51.300-97), la concentració d'aire en l'oli del transformador abocat en transformadors amb protecció de nitrogen o pel·lícula, en transformadors de mesura segellats i en casquilles segellades no ha de ser ser superior a 0,5 (determinat per cromatografia de gas), i el contingut màxim d'aigua és del 0,001% en pes.

Per als transformadors de potència sense protecció pel·lícula i per a casquilles permeables, es permet un contingut d'aigua no superior al 0,0025% en massa. Pel que fa al contingut d'impureses mecàniques, que determina la classe de puresa de l'oli, no hauria de ser pitjor que el 11è per a equips amb una tensió de fins a 220 kV i no pitjor que el 9è per a equips amb una tensió superior a 220 kV. . La tensió de ruptura, en funció de la tensió de funcionament, es mostra a la taula.

Quan s'omple l'oli, la tensió de ruptura és 5 kV inferior a la de l'oli abans d'omplir l'equip. Es permet reduir la classe de puresa en 1 i augmentar el percentatge d'aire en un 0,5%.

Condicions d'oxidació (mètode per determinar l'estabilitat - segons GOST 981-75)

El punt de fuita de l'oli es determina mitjançant una prova en què una canonada amb oli segellat s'inclina a 45 ° i l'oli es manté al mateix nivell durant un minut. Per als olis frescos, aquesta temperatura no ha de ser inferior a -45 °C.

Aquest paràmetre és clau interruptors d'oli… No obstant això, les diferents zones climàtiques tenen diferents requisits de punt d'aigua. Per exemple, a les regions del sud es permet utilitzar oli de transformador amb una temperatura d'abocament de -35 ° C.

Depenent de les condicions de funcionament de l'equip, els estàndards poden variar, hi pot haver algunes desviacions. Per exemple, les varietats àrtiques d'oli de transformador no s'han de solidificar a temperatures superiors a -60 ° C, i el punt d'inflamació cau a -100 ° C (el punt d'inflamació és la temperatura a la qual l'oli escalfat produeix vapors que es tornen inflamables quan es barregen amb l'aire) .

En principi, la temperatura d'ignició no ha de ser inferior a 135 ° C. Característiques com la temperatura d'encesa (l'oli s'encén i es crema amb ell durant 5 segons o més) i la temperatura d'autoignició (a una temperatura de 350-400 ° C, l'oli s'encén fins i tot en un gresol tancat en presència d'aire).

L'oli del transformador té una conductivitat tèrmica de 0,09 a 0,14 W / (mx K) i disminueix amb l'augment de la temperatura.La capacitat calorífica augmenta amb l'augment de la temperatura i pot ser d'1,5 kJ / (kg x K) a 2,5 kJ / (kg x K).

El coeficient d'expansió tèrmica està relacionat amb les normes per a la mida del dipòsit d'expansió, i aquest coeficient es troba al voltant de 0,00065 1 / K. La resistència de l'oli del transformador a 90 ° C i en condicions d'estrès de camp elèctric de 0,5 MV / m en cap cas ha de ser superior a 50 Ghm * m.

A més de la viscositat, la resistència a l'oli disminueix amb l'augment de la temperatura. Constant dielèctrica: en el rang de 2,1 a 2,4. La tangent de l'angle de pèrdues dielèctriques, com s'ha esmentat anteriorment, està relacionada amb la presència d'impureses, de manera que per a l'oli pur no supera els 0,02 a 90 ° C en condicions de freqüència de camp de 50 Hz, i en l'oli oxidat pot superar els 0,2. .

La rigidesa dielèctrica de l'oli es va mesurar durant una prova de ruptura de 2,5 mm amb un elèctrode de 25,4 mm de diàmetre. El resultat no ha de ser inferior a 70 kV i aleshores la rigidesa dielèctrica serà d'almenys 280 kV / cm.

Malgrat les mesures adoptades, l'oli del transformador pot absorbir gasos i dissoldre'n una quantitat important. En condicions normals, 0,16 mil·lilitres d'oxigen, 0,086 mil·lilitres de nitrogen i 1,2 mil·lilitres de diòxid de carboni es dissolen fàcilment en un centímetre cúbic d'oli. Òbviament l'oxigen començarà a oxidar-se una mica. Al contrari, si s'alliberen gasos, això és un signe d'un defecte de la bobina. Així, a causa de la presència de gasos dissolts en l'oli del transformador, els defectes dels transformadors es revelen mitjançant l'anàlisi cromatogràfica.

La vida útil dels transformadors i l'oli no està directament relacionada.Si el transformador pot funcionar de manera fiable durant 15 anys, es recomana netejar l'oli cada any i regenerar-lo després de 5 anys. Per evitar l'esgotament ràpid del recurs d'oli, es proporcionen certes mesures, l'adopció de les quals allargarà significativament la vida útil de l'oli del transformador:

• Instal·lació d'expansors amb filtres per absorbir aigua i oxigen, així com gasos separats del petroli;

• Evitar el sobreescalfament de l'oli de treball;

• Neteja periòdica;

• filtració contínua d'oli;

• Introducció d'antioxidants.

Les altes temperatures, la reacció de l'oli amb els cables i els dielèctrics afavoreixen l'oxidació, que el suplement antioxidant esmentat al principi pretén prevenir. Però encara cal una neteja regular. La neteja d'oli d'alta qualitat el retorna a les condicions d'ús.

Quina podria ser la raó per retirar l'oli del transformador del servei? Aquests poden ser la contaminació de l'oli amb substàncies permanents, la presència de les quals no va provocar canvis profunds en l'oli, i després n'hi ha prou amb realitzar una neteja mecànica. En general, hi ha diversos mètodes de neteja: mecànics, termofísics (destil·lació) i fisicoquímics (adsorció, coagulació).

Si s'ha produït un accident, la tensió d'avaria ha baixat bruscament, han aparegut dipòsits de carboni o anàlisi cromatogràfica va revelar un problema, l'oli del transformador es neteja directament al transformador o a l'interruptor, simplement desconnectant el dispositiu de la xarxa.

La vida útil de l'oli en transformadors es pot allargar mitjançant l'ús d'additius antioxidants, filtres de termosifó, etc. Tanmateix, tot això no exclou la necessitat de regenerar olis usats.

Per tant, la tasca de la regeneració d'olis usats és obtenir un regenerat ben purificat que compleixi tots els estàndards d'oli fresc. L'estabilització de substàncies regeneradores inestables afegint oli fresc o additius antioxidants permet utilitzar els mètodes més senzills i assequibles per regenerar olis de transformador usats.

Quan es regenera l'oli del transformador, és important obtenir regenerants ben purificats, independentment del mètode de regeneració i del grau d'envelliment de l'oli, i l'estabilització, si l'oli és de baixa estabilitat, s'ha de fer artificialment, afegint oli fresc o afegint amb un alt efecte estabilitzant, eficaç per als olis regenerats.

Quan es regenera l'oli de transformador usat, s'obtenen fins a 3 fraccions d'olis base per a la preparació d'altres olis comercials, com ara olis de motor, hidràulics, de transmissió, fluids de tall i greixos.

De mitjana, després de la regeneració, s'obté un 70-85% de l'oli, segons el mètode tecnològic aplicat. La regeneració química és més cara. Quan es regenera l'oli de transformador, és possible obtenir fins a un 90% de l'oli base amb la mateixa qualitat que el fresc.

A més

Una pregunta

És possible assecar l'oli en un transformador que funcioni aixecant la coberta en temps sec? L'aigua s'evaporarà de l'oli o, per contra, l'oli es tornarà humit?

Respon

L'oli sec amb una tensió de ruptura de 40-50 kV conté mil·lèsimes d'un percentatge d'humitat. Per humitejar l'oli, caracteritzat per una disminució de la resistència a la ruptura de l'oli fins a 15 - 20 kV, es requereixen centèsimes de per cent d'humitat.

En els transformadors que tenen comunicació lliure amb l'aire atmosfèric a través d'un expansor (o sota una coberta), hi ha un intercanvi continu d'humitat amb l'aire. Si la temperatura de l'oli disminueix i el contingut d'humitat és inferior al de l'aire, l'oli absorbeix la humitat de l'aire segons la llei de les pressions parcials del vapor d'humitat. D'aquesta manera, es redueix la tensió de ruptura de l'oli.

També es produeix l'intercanvi d'humitat entre l'oli i l'aïllament del transformador (cotó, baquelita) col·locat a l'oli. La humitat es mou en l'aïllament de les parts calentes a les fredes. Si el transformador s'escalfa, la humitat passa de l'aïllament a l'oli i, si es refreda, viceversa.

Com que la humitat de l'aire és alta durant els mesos d'estiu, la tensió de ruptura de l'oli disminueix amb el lliure intercanvi d'humitat en comparació amb els mesos d'hivern.

A l'hivern, quan la humitat de l'aire és la més baixa i la diferència de temperatura entre l'aire i l'oli és més gran, l'oli s'asseca una mica. A l'estiu, quan els llamps tenen més probabilitats d'afectar l'aïllament del transformador, la resistència a la ruptura de l'oli del transformador és més baixa quan hauria d'estar al màxim.

Per eliminar el lliure intercanvi d'humitat entre l'aire i l'oli, s'utilitzen assecadors d'aire amb un segell d'oli.

Així, quan la coberta del transformador està oberta, es pot produir l'assecat o la humectació de l'oli.

L'oli s'assecarà millor en temps de congelació quan l'aire conté la menor quantitat d'humitat i hi ha la major diferència de temperatura entre l'oli i l'aire. Però aquest assecat és ineficient i ineficaç, de manera que no s'utilitza a la pràctica.