Трансформаторное масло — назначение, применение, характеристики

Эксплуатация трансформаторного масла

Со временем ресурс антиокислительных присадок в масле заканчивается и оно начинает поглощать и растворять в себе большое количество газов. В стандартных условиях количество кислорода, азота и углекислоты составляет 0,16 мл, 0,86 мл и 1,2 мл. Если происходит выделение газов, это означает, что у обмотки появились дефекты. Также по наличию газов, растворенных в трансформаторном масле, можно посредством хроматографического анализа выявить дефекты трансформаторов.

Срок службы масла и трансформатора напрямую не связан. Независимо от срока эксплуатации трансформатора жидкость необходимо ежегодно подвергать очистке, а каждые 5 лет – регенерировать ее. Регенерация масла производится с применением силикагеля на специальных маслорегенерационных установках.

Тем не менее, в современном электротехническом оборудованиипредусмотрены некоторые меры, которые продлевают срок службы трансформаторного масла:

  • Установка расширителей с фильтрами для поглощения кислорода, воды и выделяемых газов
  • Периодическая очистка жидкости
  • Непрерывная фильтрация
  • Добавление антиокислительных веществ
  • Предупреждение перегрева масла

Поводом для изъятия масла из эксплуатации может быть его загрязнение веществами, которое привело к изменению характеристик. В этом случае достаточно провести механическую очистку жидкости. Выделяют следующие методы очистки:

  • Фильтрация
  • Адсорбционная обработка
  • Центрифугирование
  • Вакуумная обработка

Маслонаполненная система с инертными газами

Герметичный масляный трансформатор снабжен системой инертного газа. В этом случае в баке создается некоторое давление инертным газом, например, азотом. Основной бак с азотной подушкой над зеркалом масла под крышкой трансформатора снабжен манометром. ( рис. 2). Поскольку вся система спроектирована таким образом, чтобы исключить попадание воздуха, она должна работать с давлением выше атмосферного в газовом слое над поверхностью масла, иначе, возможно проникновение воздуха в случае утечки. В меньших стационарных системах нет прикрепленных азотных баков для автоматического добавления газа, обычно, азот добавляют ежегодно осенью, поскольку бак втягивает частичный вакуум из-за прохладной погоды. Избыточный газ выбрасывается каждое лето, когда увеличиваются нагрузки и поднимается температура. Некоторые системы спроектированы так, чтобы азот из герметичных баков подавался автоматически (рис. 2), когда давление опускается ниже установленного уровня. Необходимое рабочее давление от 0.5 до 5 фунтов силы на кв. дюйм (psi) достигается в азотной подушке, чтобы исключить доступ воздуха. Такая система включает азотный цилиндр; трех-ступенчатый редукционный клапан; датчики повышения/понижения давления; сигнальную систему; спускной кран; клапан сброса давления; необходимые соединительные трубы.

2 Маслонаполненная система с азотом

Функция трехступенчатого, автоматического редукционного клапана состоит в том, чтобы снижать давление полости с азотом для обеспечения пространства поверх масла, поддерживая давление от 0,5 до 5 пси. Манометр высокого давления обычно варьируется в пределах от 0 до 4,000 пси и показывает давление полости с азотом. Обычно манометр низкого давления варьируется в пределах примерно от -5 до +10 пси и показывает давление азота поверх трансформаторного масла. В некоторых системах манометр оборудован высоким и низким контрольным переключателем давления для предупреждения, когда давление газа достигает отклоняющегося от нормы объема. Манометр высокого давления может быть оборудован датчиком-сигнализатором давления для приведения в действие аварийной сигнализации, когда подача давления в цилиндре проходит на низком уровне. Масляной цилиндр и спускной дренажный клапан обеспечивают сбор и перемещение конденсата и масла из газосепаратора. Предохранительный клапан открывается и закрывается для прохода газа из трансформатора и тем самым ограничивает давление в трансформаторе для сохранения предельного значения.

Принципы очищения, сушки и регенерации

Очищение нужно для того, чтобы привести в пригодное состояние загрязненное масло. Если оно проведено качественно, масло восстанавливает свои параметры и свойства, становится прозрачным, без содержания разных примесей. Если масло существенно не изменило своих свойств, то используют только метод механического очищения.

При очистке трансформаторного масла его состав восстанавливается с помощью разных операций. Благодаря этой процедуре из продукта извлекают все соединения, воду, кислоты и грязь. Процессы очищения.

  1. Механический. Удаление влаги и грязи через фильтр или центрифугу.
  2. Теплофизический. Делают упаривание и перегонку вакуумным оборудованием.
  3. Физико-химический. Проводят коагуляцию и адсорбцию.
  4. Химический. Если не помогли вышеописанные способы, используют сложное оборудование.

Отработанное трансформаторное масло при тщательной очистке может стать базовым маслом, которое можно будет еще очищать несколько раз, но для этого надо применять современные технологические процессы и оборудование. Сушка трансформаторного масла может осуществляться в вакууме либо посредством выпаривания. Вакуум считается более экономным и совершенным методом.

Из средства извлекаются вся влага и растворенный кислород. Сухое масло каплями оседает на дне бака. Сушка и ее положительные результаты будут лучше, если масло будет нагрето, так быстрее испаряется влага. Скорость извлечения влаги из масла будет зависеть от давления вакуума и пара от воды. Сушка трансформаторного масла может проводиться также в цеолитовых установках. Масло фильтруется сквозь слой сит молекулярного типа, состоящих из искусственных цеолитов.

Итак, сушка средства крайне нужна, чтобы убрать всю влагу. При очистке работают фильтры с адсорбентами, а при восстановлении убирают все кислоты, кетоны и другие примеси. Регенерация — это и есть сушка, очистка и фильтрация. Основные требования к рассматриваемой группе материалов, под воздействием которых формируется уровень цены.

  1. Высокий теплоотвод от электрических частей оборудования.
  2. Высокая теплоемкость и проводность, электропрочность.
  3. Низкая вязкость продукта в трансформаторе.
  4. Не должно быть серных кислот.
  5. Хорошая плотность масла.
  6. Высокая температура вспышки при небольшой температуре работы оборудования (180 °С).
Популярные статьи  Искрение контактов: причины возникновения и способы устранения

Область применения трансформаторного масла

Для начала, развеем некоторые стереотипы. Существует устойчивое заблуждение, что все жидкости являются проводниками. На самом деле далеко не все, и не так явно, как металлы.

Важное свойство трансформаторного масла – высокое сопротивление электрическому току. Настолько высокое, что жидкость фактически является диэлектриком (в разумных пределах, разумеется). Такая характеристика, как смазывающая способность, в электрике интересна в последнюю очередь

А вот теплопроводность напротив, очень важна

Такая характеристика, как смазывающая способность, в электрике интересна в последнюю очередь. А вот теплопроводность напротив, очень важна.

О свойствах поговорим отдельно, они вытекают из двух областей применения:

  1. В электрических трансформаторах, масло выполняет роль диэлектрика и средства для эффективного отвода тепла. Всем известно, что электроустановки сильно греются. Воздушное охлаждение не настолько эффективно, поскольку не может обеспечить плотный контакт объекта охлаждения со средой отвода тепла. Трансформаторы приходится делать массивными, с большой площадью рассеивания. Назначение трансформаторного масла – эффективный отвод тепла при относительно компактной конструкции. Радиаторы присутствуют, и даже снабжены вентиляторами обдува. Но подобная система отвода тепла несоизмерима по габаритам с трансформаторами воздушного охлаждения (в пользу жидкостных).
  2. Кроме того, трансформаторное масло используется в контактных группах выключателей. Разумеется, речь идет не о тех клавишах на стене, которыми вы включаете свет в ванной комнате. Масляные выключатели достигают размеров небольшого дома, и применяются на высоковольтных подстанциях, снабжающих электроэнергией как минимум промышленное предприятие, или целый город.

Эксплуатационные показатели подобных устройств поражают воображение: напряжение несколько сотен тысяч вольт, и сила тока до 50 тысяч ампер.

Масло в этих устройствах имеет две функции. Разумеется, изоляционные свойства, как и в трансформаторах. Но главное назначение – эффективное гашение электрической дуги.

При размыкании (замыкании) контактов на электрических коммутационных устройствах с такими параметрами, возникает электрическая дуга, способная разрушить контактную группу за несколько циклов.

Электрическая дуга при размыкании контактов (происшествие на подстанции) – видео

https://youtube.com/watch?v=l0DLzZq9D4I

Однако проблемы возникают лишь в воздушной среде. Если внутренняя полость заполнена трансформаторным маслом – искрения и дуги не возникнет.

К сведению Объективности ради, заметим: существует и другое решение. Помимо масляных, активно применяются вакуумные выключатели. Правда, они качественно выполняют лишь одну функцию: гашение дуги. Диэлектрические свойства вакуума сопоставимы с обычным воздухом.

Свойства

Электроизоляционные свойства масел определяются в основном тангенсом угла диэлектрических потерь. Диэлектрическая прочность трансформаторных масел, в свою очередь, в основном определяется наличием волокон и воды, поэтому механические примеси и вода в таких маслах должны полностью отсутствовать .

Низкая температура застывания масел (-45°С и ниже) нужна для сохранения их подвижности в условиях низких температур. Для обеспечения эффективного отвода тепла трансформаторные масла должны обладать наименьшей вязкостью при температуре вспышки не ниже 95, 125, 135 и 150°С для разных марок.

Наиболее важное свойство трансформаторных масел — это их стабильность против окисления, то есть, способность сохранять свои параметры при длительной работе. Обычно все сорта таких отечественных масел содержат эффективную антиокислительную присадку.

Эксплуатационные свойства трансформаторного масла определяются его химическим составом, который зависит главным образом от химического состава сырья и применяемых способов его очистки

Применяемые марки трансформаторного масла отличаются химическим составом и эксплуатационными свойствами и имеют различные области применения. В новые масляные трансформаторы следует заливать только свежее трансформаторное масло, не бывшее в эксплуатации. Каждая партия трансформаторного масла, применяемая для заливки и доливки трансформаторов, должна иметь сертификат завода-поставщика масла. Свежее трансформаторное масло, поступающее с нефтеперерабатывающих предприятий, перед заливкой в силовые трансформаторы следует очистить от имеющихся механических примесей, влаги и газов.

Эксплуатационные свойства трансформаторного масла определяются его химическим составом, который зависит главным образом от химического состава сырья и применяемых способов его очистки. Применяемые марки трансформаторного масла отличаются химическим составом и эксплуатационными свойствами и имеют различные области применения. В новые масляные трансформаторы следует заливать только свежее трансформаторное масло, не бывшее в эксплуатации. Каждая партия трансформаторного масла, применяемая для заливки и доливки трансформаторов, должна иметь сертификат завода-поставщика масла. Свежее трансформаторное масло, поступающее с нефтеперерабатывающих предприятий, перед заливкой в силовые трансформаторы следует очистить от имеющихся механических примесей, влаги и газов.

Влага в трансформаторном масле может находиться в состоянии осадка, в виде эмульсии и в растворённом состоянии. Подготовленное для заливки трансформаторное масло полностью очищается от влаги, находящейся в эмульсионном состоянии и в виде отстоя. В растворённом состоянии влага не оказывает значительного влияния на электрическую прочность и тангенс угла потерь, однако способствует повышению окисляемости трансформаторного масла и снижению его стабильности . Поэтому достижение удовлетворительных значений пробивного напряжения и тангенса угла потерь трансформаторного масла не является окончательным критерием очистки.

При атмосферном давлении в трансформаторном масле может быть растворено 10 % воздуха. Перед заливкой в силовые трансформаторы, оборудованные азотной и плёночной защитой, трансформаторное масло должно быть дегазировано до остаточного газосодержания не более 0,1 % массы.

После очистки в масле должны отсутствовать механические примеси.

Система расширительного бака

Расширительный бак соединен посредством трубы с главный баком трансформатора, который полностью заполнен маслом. Расширительный бак также заполнен маслом и имеет расширяющийся эластичный баллон или диафрагму между маслом и воздухом, для того, чтобы предотвратить контакт масла с воздухом. На рисунке 1 показана схема системы расширительного бака (рисунок 1 это фото расширительного бака).

Популярные статьи  Почему на дробеметной машине срабатывает защита при включении шнека?

1 Расширитель трансформатора с эластичным баллоном

Воздух заходит или выходит из пространства над эластичным баллоном или диафрагмой в то время как уровень масла повышается или опускается при изменении температуры. Воздух обычно поступает и выходит через воздушный фильтр типа влагопоглатителя, в котором периодически должен меняться наполнитель. Основные части системы – расширительный бак, мочевого баллон или диафрагма, поглотитель влаги из воздуха, выпускные клапаны, датчик уровня масла и сигнализация выключателя. Вентиляционные клапаны используются для удаления воздуха из системы при заполнении блока с маслом. Манометр уровня жидкости показывает необходимость доливки или удаления трансформаторного масла для поддержания должного уровня масла и допустимого изгиба диафрагмы.

Марки

Самые востребованные эффективные марки трансформаторного масла от отечественных, зарубежных поставщиков.

Масло со стойкой окислительной способностью. Используется в агрегатах до 500 кВт. В составе сера – до 0,3%.

ТСП

Добывается из западносибирской нефти. Проходит селективную очистку и депарафинизацию. Может заливаться в агрегаты до 200 кВт мощностью, устойчиво к воздействию электрического поля высокого напряжения. Хотя не приспособлено к окислению сернистых соединений. Содержит воду до 0,6%.

ТКП

Рабочая жидкость для заливки трансформаторное оборудование до 500 кВт. Изготавливается из нафтеновой нефти. Проходит контактную, кислотно-щелочное очистку.

АГК

Для заливки в оборудование высших классов под напряжение. Преимущества:

  • малая вязкость при минусовых температурах;
  • низкая температура застывания.

Добывается из парафинистой нефти.

МВТ

Применение: масляные выключатели, арктические трансформаторы. Особенности: малая вязкость при любой температуре, низкая температура застывания и вспышки.

Mobil Mobilect 44 N

Подходит для заливки в:

  • электротехническое оборудование независимо от класса напряжения;
  • трансформаторы;
  • масляные выключатели.

Изготавливаются из нафтеновой нефти. В составе – малый коэффициент серы и парафинов. Отличительная особенность – наличие антиокислительных низкотемпературных свойств благодаря добавленным нейтральным присадкам.

Shell Diala

Добывается из ингибированных нефтяных фракций. Отличается повышенными эксплуатационными характеристиками. Это надежное масла на протяжении всего срока эксплуатации.

Мдпн

Синтетическое масло. Добавляется в электродвигатели погружных насосов. Оснащено присадками для повышения термо-окислительных свойств.

Масло устойчивая к образованию осадков, низким температурам. Доказало безупречную окислительную способность.

Методы очистки

От чистоты трансформаторного масла зависит исправность работы изоляционной системы. Но в процессе эксплуатации рабочая жидкость стареет, загрязняется с накоплением продуктов распада, окислением посторонних примесей (кислород, вода, окислы металлов, спирты, альдегиды).

Отходы при оседании на изоляции:

  • сгущают масло;
  • снижают охлаждающую способность и вязкость.

Справка! Чистое изоляционное масло обеспечивает электрическую прочность системы до 80%, предотвращает окисление в ходе работе двигателя даже под действием высоких температур, не допускает серьезные поломки в системе изоляции.

Для очищения от загрязнений используются химические, физические, физико-химические способами (кислотная и ионообменная очистка, коагуляция, адсорбция, гравитация, фильтрация).

Трансформаторное масло - назначение, применение, характеристики

Центрифугирование

На центрифуге проводится предварительная очистка жидкости в случае выявления низкой электрической плотности ниже20 кВ. Масло очищается от механических примесей путем осушки с помощью вакуумных сепараторов с подачей температуры +50+60 градусов.

Фильтрование

Метод заключается в пропуске масло через фильтр-пресс производительностью до 3000 л/ час. Для фильтрации применимы:

  • пористые фильтрующие материалы для отделения взвешенных твердых частиц от масла;
  • фильтр-прессы типа ФП-2-3000, ФП-4-4;
  • мобильные установки фильтрации для передвижного оборудования.

Способ – простой, надежный. Хотя желательно сочетать 2-3 метода для восстановления и регенерации свойств загрязненного масла полностью.

Трансформаторное масло - назначение, применение, характеристики

Адсорбционная обработка

В рабочую жидкость добавляются адсорбенты, удерживающие вредные примеси на поверхности масла:

  • окиси алюминия;
  • отбеливающая глина.

Вакуумная обработка

С помощью установки вакуума и отсасывания кислорода извлекаются:

  • вредные примеси;
  • газовые пузырьки;
  • растворенные газы.

Трансформаторное масло - назначение, применение, характеристики

Второстепенные характеристики трансформаторного масла

Устойчивость масла к окислению – это не что иное, как противодействие старению. Есть две негативные стороны этого явления:

  1. Связывание молекулами кислорода активных добавок, которые обеспечивают базовые параметры жидкости.
  2. Отложение продуктов окисления на поверхностях деталей трансформатора: обмотках, проводниках, контактных группах. Это приводит к снижению теплоотвода, с последующим закипанием масла в точках соприкосновения.
  3. Зольность – наличие посторонних примесей и причина их появления. После промывки нового масла, в его составе остаются химические моющие средства (это касается и регенерации старой жидкости).

Если их не удалить – образуются зольные фракции, которые оседают на рабочих частях трансформаторов и выключателей. Для борьбы с этим явлением, в масло добавляются присадки, нейтрализующие солевые и мыльные отложения.

Температура текучести (застывания) характеризует превращение жидкости в консистентную смазку. Этот показатель (от — 35°C до — 50°C) применим лишь при холодном пуске электроустановки. Работающий трансформатор сам является источником тепла, и поддерживает жидкость в рабочем состоянии.

Назначение трансформаторного масла

Электрооборудование (трансформаторы, конденсаторы, кабели) с работой под высоким напряжением быстро сломаются и выйдут из строя, если их не заливать рабочим маслом. Его основное предназначение – изоляция токоведущих обмоток. Также жидкость:

  • охлаждает;
  • гасит дугу.

Обмотка – играет в трансформаторе защитную функцию. Окружающее ее масло в резервуаре защищает от износа и выхода из строя. За счет конвекции поднимается вверх по трубе бака, охлаждается и вновь опускается вниз. Так циркулирует постоянно по мере нагревания.

Трансформаторное масло - назначение, применение, характеристики

Электрические трансформаторы

В трансформаторах электрического типа масло используется как диэлектрик и биоразлагаемое нетоксичное топливо, поэтому:

  • отводит тепло;
  • обеспечивает изоляцию между обмотками;
  • препятствует короткому замыканию, выходу трансформаторов из строя;
  • охлаждает установку;
  • не повредит озоновый слой;
  • обеспечит безупречную теплопередачу и диэлектрическую прочность трансформатору;
  • воспрепятствует образованию дуги в переключателях.

Заметка! Если мощность силового трансформатора – 50-500 кВА, то используется бумажно-масляная изоляция (пропитанная маслом изоляционная бумага). При мощности агрегата 20-30 кВА применимы сварные стальные конструкции в виде трубчатого бака, куда и помещается магнитопровод с обмотками. Между ними и маслом создается теплоотдача с хорошим коэффициентом теплопроводности, высокой точкой кипения. Рабочая жидкость не проводит электричество и не допустит короткого замыкания в системе.

Популярные статьи  Автономные электрогенераторы

Трансформаторное масло - назначение, применение, характеристики

Контактные группы выключателей

Выключатели на высоковольтных подстанциях подают электроэнергию в города, на промышленные предприятия. Их размеры соизмеримы с небольшим домом с работой под напряжением – 200 300000 Вт, силой тока до 50000 А.

Масло в выключателях служит:

  • изоляцией;
  • гасителем электронной дуги.

Если возникнет электрическая дуга в случае замыкания контактов, то ситуация буквально за несколько циклов приведет к их разрушению. Если внутрь трансформатора залить свежее масло, то искрения попросту не произойдет.

Трансформаторное масло - назначение, применение, характеристики

Состав

Масла для трансформаторов на 100% минеральные. Они производятся из очищенной нефти путем ее перегонки; нефть для этого кипятится при температуре от 300 до 400 градусов Цельсия.

Свойства конечного продукта зависят от географического происхождения нефти.

Масла различаются по своему составу и рабочим характеристикам.

Требования, предъявляемые к трансформаторному маслу, довольно высоки.

Основными критериями для определения качества смазки, являются:

  • Диэлектрическая прочность. Хорошие изоляционные показатели трансформаторного масла достигаются путем его тщательной очистки от влаги и примесей. Для очистки масла применяются физические, химические и физико-химические способы. Самым технически простым, а следовательно, недорогим является метод фильтрации. В некоторых случаях одной фильтрации недостаточно, тогда для очистки применяются другие методы, или их сочетания. Помимо этого, в трансформаторы встраиваются системы очистки масла.
  • Чистота масла. Именно от этого показателя зависит диэлектрическая прочность. Чистота свежего масла должна быть подтверждена соответствующим сертификатом. Несмотря на изначальную чистоту, в процессе работы трансформатора масло подвергается воздействию газов, выделяющихся в результате нагревания. Газы растворяются в масле, ухудшая его свойства. В продукте также могут появиться механические примеси. Трансформаторное масло должно проходить ежегодную очистку, независимо от интенсивности эксплуатации. Раз в пять лет масло заменяется, либо проводится его полная регенерация на специальном оборудовании. Помимо этого, трансформаторы обычно имеют встроенную систему фильтрации.
  • Окислительная стабильность. Для наилучшего противодействия окислению в масло добавляются антиокислительные присадки, помогающие сохранности характеристик при длительной эксплуатации. В качестве присадки в большинстве случаев применяется ионол, лучше действующий на продукты реакции окисления.
  • Вязкость. С этим параметром все очень непросто – с одной стороны, с одной стороны, чем выше вязкость трансформаторного масла, тем хуже его электропроводность. Следовательно, тем лучшую электроизоляцию оно обеспечивает. Проблема в том, что высокая вязкость масла осложняет его циркуляцию по системе охлаждения трансформатора. Излишки тепла не отводятся в необходимых количествах, что отрицательно сказывается на работе оборудования. В этой ситуации приходится идти на компромисс и выбирать средние показатели. Оптимальной вязкостью для масел при температуре 20 ºС является 28-30х10-6 м2/с.
  • Температура застывания. Она измеряется с помощью пробирки с образцом масла, наклоненной под углом в 45º. Если в течение 1 минуты уровень масла остается неизменным, это и считается температурой застывания. У свежих масел ее значение -45ºС, однако существуют отступления, обусловленные условиями эксплуатации. Так, у масел, предназначенных для работы в жарких регионах, это значение составляет -35º, а для северных областей -65ºС.
  • Температура вспышки. Это температура, при которой пары горячего масла дают вспышку, если поднести к ним горящую спичку. Само масло не возгорается. Показатели качественного продукта не ниже 135ºС.
  • Температура воспламенения. Температура, при которой масло загорается от пламени и горит не менее 5 секунд.
  • Температура самовозгорания. При ее достижении масло воспламеняется само по себе, без внешних источников огня. Для трансформаторных масел этот параметр не ниже 350ºС, оптимальным значением считается 400 ºС.

Трансформаторное масло – срок годности

Вопрос о сроках хранения трансформаторного масла возникает, когда есть нефтепродукт, который некоторое время находился на складе и по разным причинам еще не эксплуатировался. Любой товар, за который ранее были оплачены деньги, хочу использовать по прямому назначению и не нести в дальнейшем финансовые потери.

Итак, давайте попробуем разобраться, есть ли у трансформаторного масла срок годности. Самое простое решение — получить информацию у производителя. Обычно трансформаторные масла имеют срок годности пять лет с даты изготовления. По истечении этого временного интервала нефтепродукт теряет свои свойства. Попытка исправить ситуацию с помощью специальных добавок не увенчается успехом — они просто выпадут в осадок.

Чтобы трансформаторное масло можно было использовать по назначению в течение гарантийного срока, при хранении необходимо создать определенные условия. В частности, в помещениях, где находится трансформаторное масло, нежелательны повышенная влажность и перепады температур. Идеальный вариант — хранить масло в темном и закрытом помещении. При несоблюдении условий хранения в масле может образоваться осадок, изменение цвета и вода.

Срок службы масла в трансформаторах зависит от многих факторов, поэтому назвать цифру здесь очень сложно. Чаще всего в литературных источниках встречаются данные, ограничивающие срок службы качественных трансформаторных масел 20-25 годами.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: