Transformatorolie — doel, toepassing, kenmerken

Transformatorolie is een geraffineerde oliefractie, dat wil zeggen minerale olie. Het wordt verkregen door destillatie van olie, waarbij deze fractie kookt bij 300 - 400 ° C. Afhankelijk van de kwaliteit van de grondstof verschillen de eigenschappen van transformatoroliën. De olie heeft een complexe koolwaterstofsamenstelling met een gemiddeld molecuulgewicht van 220 tot 340 amu. De tabel toont de belangrijkste componenten en hun percentage in de samenstelling van transformatorolie.

De eigenschappen van transformatorolie als elektrische isolator worden voornamelijk bepaald door de waarde diëlektrische verlies tangens… Daarom is de aanwezigheid van water en vezels in de olie volledig uitgesloten, aangezien mechanische onzuiverheden deze indicator verergeren.

De uitstroomtemperatuur van de transformatorolie is van -45 ° C en lager, dit is belangrijk om de mobiliteit ervan bij bedrijfsomstandigheden bij lage temperaturen te waarborgen. De laagste viscositeit van de olie draagt ​​bij aan een effectieve warmteafvoer, zelfs bij temperaturen van 90 tot 150°C bij uitbraken.Voor verschillende merken oliën kan deze temperatuur 150°C, 135°C, 125°C, 90°C zijn, niet lager.

Een uiterst belangrijke eigenschap van transformatoroliën is hun stabiliteit onder oxiderende omstandigheden; de transformatorolie moet gedurende een lange gebruiksperiode de vereiste parameters behouden.

Wat met name RF betreft, worden alle merken transformatoroliën die in industriële apparatuur worden gebruikt noodzakelijkerwijs geremd door het antioxidantadditief ionol (2,6-di-tert-butylparacresol, ook bekend als agidol-1). Het additief gaat een interactie aan met actieve peroxideradicalen die voorkomen in de koolwaterstofoxidatiereactieketen. Geïnhibeerde transformatoroliën hebben dus een uitgesproken inductieperiode tijdens oxidatie.

Oliën die gevoelig zijn voor additieven oxideren aanvankelijk langzaam omdat de resulterende oxidatieketens door de remmer worden verbroken. Wanneer het additief op is, oxideert de olie met de normale snelheid als zonder het additief. Hoe langer de inductieperiode van olie-oxidatie, hoe hoger de effectiviteit van het additief.

Veel van de effectiviteit van het additief houdt verband met de koolwaterstofsamenstelling van de olie en de aanwezigheid van niet-koolwaterstofverontreinigingen die oxidatie bevorderen, zoals stikstofbasen, petroleumzuren en zuurstofhoudende producten van olie-oxidatie.

Wanneer het aardoliedestillaat wordt geraffineerd, wordt het aromatengehalte verminderd, worden de niet-koolwaterstofinsluitingen verwijderd en uiteindelijk wordt de stabiliteit van de ionol-geremde transformatorolie verbeterd. Inmiddels is er een internationale standaard "Specificatie voor verse petroleum-isolatieoliën voor transformatoren en stroomonderbrekers".

Transformatorolie is brandbaar, biologisch afbreekbaar, bijna niet giftig en tast de ozonlaag niet aan. De dichtheid van transformatorolie varieert van 840 tot 890 kilogram per kubieke meter. Een van de belangrijkste eigenschappen is viscositeit. Hoe hoger de viscositeit, hoe hoger de diëlektrische sterkte. Echter, voor normaal gebruik in vermogenstransformatoren en in stroomonderbrekers mag de olie niet erg stroperig zijn, anders is de koeling van de transformatoren niet effectief en kan de stroomonderbreker de boog niet snel onderbreken.

Hier is een compromis nodig in termen van viscositeit.De typische kinematische viscositeit bij 20 °C, de meeste transformatoroliën liggen in het bereik van 28 tot 30 mm2/s.

Voordat het apparaat met olie wordt gevuld, wordt de olie gezuiverd door een diepe thermische vacuümbehandeling. Volgens dit richtsnoer "Reikwijdte en normen voor het testen van elektrische apparatuur" (RD 34.45-51.300-97) mag de concentratie van lucht in transformatorolie die wordt gegoten in stikstof- of filmafgeschermde transformatoren, in verzegelde meettransformatoren en in verzegelde bussen niet hoger zijn dan 0,5 (bepaald door gaschromatografie), en het maximale watergehalte is 0,001 gew.%.

Voor vermogenstransformatoren zonder filmbescherming en voor doorlatende bussen is een watergehalte van niet meer dan 0,0025 massaprocent toegestaan. Wat betreft het gehalte aan mechanische onzuiverheden, dat de oliezuiverheidsklasse bepaalt, het mag niet slechter zijn dan de 11e voor apparatuur met een spanning tot 220 kV en niet slechter dan de 9e voor apparatuur met een spanning van -hoger dan 220 kV . De doorslagspanning, afhankelijk van de bedrijfsspanning, wordt weergegeven in de tabel.

Wanneer de olie is gevuld, is de doorslagspanning 5 kV lager dan die van de olie voordat de apparatuur wordt gevuld. Het is toegestaan ​​om de zuiverheidsklasse met 1 te verlagen en het percentage lucht met 0,5% te verhogen.

Oxidatiecondities (methode voor het bepalen van stabiliteit - volgens GOST 981-75)

Het lekpunt van de olie wordt bepaald door een test waarbij een leiding met afgedichte olie onder een hoek van 45° wordt gekanteld en de olie gedurende één minuut op hetzelfde niveau blijft. Voor verse oliën mag deze temperatuur niet lager zijn dan -45 °C.

Deze parameter is de sleutel tot olie schakelaars… Verschillende klimaatzones hebben echter verschillende vloeipuntvereisten. In de zuidelijke regio's is het bijvoorbeeld toegestaan ​​om transformatorolie te gebruiken met een giettemperatuur van -35 ° C.

Afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden van de apparatuur kunnen de normen variëren, er kunnen enkele afwijkingen zijn. Arctische variëteiten van transformatorolie mogen bijvoorbeeld niet stollen bij temperaturen boven -60 ° C en het vlampunt daalt tot -100 ° C (het vlampunt is de temperatuur waarbij verwarmde olie dampen produceert die ontvlambaar worden bij vermenging met lucht ) .

In principe mag de ontstekingstemperatuur niet lager zijn dan 135 °C. Kenmerken als de ontstekingstemperatuur (de olie ontbrandt en brandt er 5 seconden of langer mee) en de zelfontbrandingstemperatuur (bij een temperatuur van 350-400 °C). C, de olie ontbrandt zelfs in een gesloten kroes in aanwezigheid van lucht).

Transformatorolie heeft een thermische geleidbaarheid van 0,09 tot 0,14 W/(mxK) en neemt af bij toenemende temperatuur.De warmtecapaciteit neemt toe met toenemende temperatuur en kan variëren van 1,5 kJ / (kg x K) tot 2,5 kJ / (kg x K).

De thermische uitzettingscoëfficiënt is gerelateerd aan de normen voor de grootte van het expansievat, en deze coëfficiënt ligt in de buurt van 0,00065 1 / K. De weerstand van de transformatorolie bij 90 ° C en onder omstandigheden van elektrische veldspanning van 0,5 MV / m mag in geen geval hoger zijn dan 50 Ghm * m.

Naast de viscositeit neemt de oliebestendigheid af bij toenemende temperatuur. Diëlektrische constante - in het bereik van 2,1 tot 2,4. De tangens van de hoek van diëlektrische verliezen, zoals hierboven vermeld, is gerelateerd aan de aanwezigheid van onzuiverheden, dus voor pure olie is deze niet hoger dan 0,02 bij 90 ° C onder omstandigheden van een veldfrequentie van 50 Hz, en in geoxideerde olie kan deze hoger zijn dan 0,2 .

De diëlektrische sterkte van de olie werd gemeten tijdens een doorslagtest van 2,5 mm met een elektrodediameter van 25,4 mm. Het resultaat mag niet lager zijn dan 70 kV en dan is de diëlektrische sterkte minimaal 280 kV/cm.

Ondanks de genomen maatregelen kan transformatorolie gassen opnemen en een aanzienlijk deel ervan oplossen. Onder normale omstandigheden lossen 0,16 milliliter zuurstof, 0,086 milliliter stikstof en 1,2 milliliter kooldioxide gemakkelijk op in één kubieke centimeter olie. Uiteraard zal de zuurstof een beetje gaan oxideren. Integendeel, als er gassen vrijkomen, is dit een teken van een defect aan de spoel. Dus, vanwege de aanwezigheid van gassen opgelost in transformatorolie, worden defecten in transformatoren onthuld door chromatografische analyse.

De levensduur van transformatoren en olie is niet direct gerelateerd.Als de transformator 15 jaar betrouwbaar kan werken, wordt aanbevolen om de olie elk jaar te reinigen en na 5 jaar te regenereren. Om de snelle uitputting van de olievoorraad te voorkomen, worden bepaalde maatregelen getroffen, waarvan de toepassing de levensduur van de transformatorolie aanzienlijk zal verlengen:

• Installatie van expanders met filters voor het absorberen van water en zuurstof, evenals gassen gescheiden van olie;

• Vermijden van oververhitting van de werkende olie;

• Periodieke schoonmaak;

• Continue oliefiltratie;

• Introductie van antioxidanten.

Hoge temperaturen, de reactie van olie met draden en diëlektrica bevorderen allemaal oxidatie, wat het in het begin genoemde antioxidantsupplement moet voorkomen. Maar regelmatig schoonmaken is nog steeds vereist. Hoogwaardige oliereiniging brengt het terug in bruikbare staat.

Wat zou de reden kunnen zijn om de transformatorolie buiten gebruik te stellen? Dit kan verontreiniging van de olie zijn met permanente stoffen, waarvan de aanwezigheid niet heeft geleid tot diepe veranderingen in de olie, en dan is het voldoende om mechanische reiniging uit te voeren. Over het algemeen zijn er verschillende reinigingsmethoden: mechanisch, thermofysisch (destillatie) en fysisch-chemisch (adsorptie, coagulatie).

Als er een ongeluk is gebeurd, is de doorslagspanning sterk gedaald, zijn er koolstofafzettingen verschenen of chromatografische analyse een probleem is gebleken, wordt de transformatorolie direct in de transformator of in de schakelaar gereinigd door simpelweg het apparaat los te koppelen van het netwerk.

De levensduur van olie in transformatoren kan worden verlengd door gebruik te maken van antioxidantadditieven, thermosifonfilters, etc. Dit alles sluit echter niet uit dat gebruikte oliën moeten worden geregenereerd.

Daarom is het de taak van de regeneratie van afgewerkte olie om een ​​goed gezuiverd regeneraat te verkrijgen dat voldoet aan alle normen voor verse olie. Het stabiliseren van onstabiele regenererende stoffen door toevoeging van verse olie of antioxidantadditieven maakt het mogelijk om de eenvoudigste en meest betaalbare methoden te gebruiken voor het regenereren van gebruikte transformatoroliën.

Bij het regenereren van transformatorolie is het belangrijk om goed gezuiverde regenereermiddelen te verkrijgen, ongeacht de regeneratiemethode en de mate van veroudering van de olie, en stabilisatie, als de olie een lage stabiliteit heeft, moet kunstmatig worden gedaan - door verse olie toe te voegen of toevoeging met een hoog stabiliserend effect, effectief voor geregenereerde oliën.

Bij het regenereren van gebruikte transformatorolie worden tot 3 fracties basisoliën verkregen voor de bereiding van andere commerciële oliën, zoals motorolie, hydraulische olie, transmissieolie, snijvloeistoffen en vet.

Gemiddeld wordt na regeneratie 70-85% van de olie verkregen, afhankelijk van de toegepaste technologische methode. Chemische regeneratie is duurder. Bij het regenereren van transformatorolie is het mogelijk om tot 90% van de basisolie te verkrijgen met dezelfde kwaliteit als vers.

Aanvullend

Een vraag

Is het mogelijk om olie in een werkende transformator te drogen door het deksel op te tillen bij droog weer? Verdampt het water uit de olie of wordt de olie juist vochtig?

Antwoord

Droge olie met een doorslagspanning van 40-50 kV bevat duizendsten van een procent vocht. Om de olie te bevochtigen, gekenmerkt door een afname van de doorslagsterkte van de olie tot 15 - 20 kV, is honderdste van een procent vocht nodig.

Bij transformatoren die via een expander (of onder een afdekking) vrije communicatie hebben met atmosferische lucht, is er een continue uitwisseling van vocht met lucht. Als de temperatuur van de olie daalt en het vochtgehalte daarin lager is dan in de lucht, absorbeert de olie vocht uit de lucht volgens de wet van de partiële druk van vochtdamp. Op deze manier wordt de doorslagspanning van de olie verlaagd.

Ook vindt er vochtuitwisseling plaats tussen de olie en de in de olie geplaatste transformatorisolatie (katoen, bakeliet). Vocht verplaatst zich in isolatiemateriaal van hete delen naar koude delen. Als de transformator opwarmt, gaat er vocht van de isolatie naar de olie, en als het afkoelt, dan vice versa.

Doordat de luchtvochtigheid in de zomermaanden hoog is, neemt de doorslagspanning van de olie bij vrije vochtuitwisseling af ten opzichte van de wintermaanden.

In de winter, als de luchtvochtigheid het laagst is en het temperatuurverschil tussen lucht en olie het grootst, droogt de olie wat uit. In de zomer, wanneer de kans groter is dat blikseminslag de transformatorisolatie aantast, is de doorslagsterkte van transformatorolie het laagst wanneer deze het hoogst zou moeten zijn.

Om de vrije uitwisseling van vocht tussen lucht en olie te elimineren, worden luchtdrogers met een oliekeerring gebruikt.

Wanneer het deksel van de transformator open is, kan de olie dus uitdrogen of nat worden.

De olie droogt beter bij vriesweer, wanneer de lucht het minste vocht bevat en het grootste temperatuurverschil tussen de olie en de lucht is. Maar dergelijk drogen is inefficiënt en ineffectief, dus wordt het in de praktijk niet gebruikt.