Виды трансформаторного масла: срок службы и класс промышленной чистоты

Что такое трансформатор?

трансформатором принято называть устройство, преобразующее переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения без изменения его частоты. По конструкции он состоит из одной или нескольких изолированных лент или катушек провода (обмоток), намотанных на сердечник (магнитную цепь).

Работа трансформаторов основана на принципе электромагнитной индукции. Переменный ток подается на первую обмотку и формирует магнитное поле в катушке, которое генерирует электрический ток во второй катушке. Величина напряжения электродвижущей силы зависит от скорости изменения магнитного поля и количества витков катушки.

Если в первичной обмотке больше витков, чем во вторичной, это понижающий трансформатор. Если наоборот, то это увеличение. В зависимости от переменного напряжения обмотки, на которую он подается, один и тот же трансформатор может быть как повышающим, так и понижающим. Также различают высокочастотные и низкочастотные трансформаторы. Частота, с которой работает оборудование, определяется материалом, из которого изготовлен сердечник. Если сердечник отсутствует, то это высокочастотный трансформатор.

Другой тип трансформатора — силовой трансформатор. В них две и более обмотки размещены на замкнутой магнитной цепи из стальных листов. Одна из катушек подключена к источнику переменного тока, другая — к потребителю. Электрическая энергия передается от первичной обмотки ко вторичной за счет магнитного потока в сердечнике.

Правильная эксплуатация трансформаторного масла

Контакт с кислородом воздуха — важный фактор, влияющий на эксплуатационные свойства трансформаторного масла. Также на качество диэлектрической жидкости влияет высокая температура, солнечный свет и т.д. Чем сильнее окисляется трансформаторное масло, тем ниже его электрическая прочность. Воздействие кислорода можно оценить с помощью таких параметров, как реакция водного экстракта и кислотное число. Первый показывает наличие нерастворимых кислот в масле, а второй показывает количество миллиграммов едкого калия, которое необходимо потратить на нейтрализацию всех свободных кислот. Хорошее трансформаторное масло должно иметь нейтральную реакцию при экстракции воды.

Если в процессе эксплуатации трансформатора с помощью проведенных анализов было выявлено, что изоляция жидкости перестала соответствовать текущим требованиям, необходимо использовать процессы регенерации. Регенерация — это полное восстановление свойств трансформаторных масел, позволяющее в дальнейшем использовать их по прямому назначению.

В процессе эксплуатации происходит постепенное снижение уровня масла в баке трансформатора, что может быть вызвано испарением. Поэтому периодически необходимо доливать диэлектрическую жидкость.

При отсутствии профилактических мер качественные характеристики масла ухудшаются намного быстрее. В результате увеличивается количество проверок, чистки и замены изоляционной жидкости. Понятно, что финансовые затраты на обслуживание нефтяного оборудования также существенно возрастают. Чтобы замедлить процесс старения масла, используются специальные термосифонные фильтры, заполненные силикагелем. Последний обладает хорошими абсорбирующими свойствами, благодаря чему достигается непрерывное удаление продуктов старения и восстановление изоляционной жидкости.

Также одним из видов защиты трансформаторного масла от окисления является азотная защита. Суть этого метода в следующем. Созданные в баке трансформатора азотные подушки предотвращают контакт масла с воздухом, тем самым предотвращая окисление нефтепродукта.

При падении показателей качества масла ниже установленных значений необходимо прибегать к их восстановлению. При отсутствии глубоких химических превращений и в присутствии нерастворимых примесей, воды или углерода изоляционная жидкость может быть извлечена с помощью методов осаждения, фильтрации или центрифугирования.

Регенерация масла применяется, когда другие методы не могут улучшить его качество. При обращении с изоляционными жидкостями очень важно обеспечить бесперебойную подачу электроэнергии потребителям. Это возможно как в случае установки резервного трансформатора, так и при использовании оборудования, позволяющего регенерацию непосредственно в работающем трансформаторе. Эти установки производятся компанией GlobeCore.

СММ-Р — установка регенерации, позволяющая восстановить качественные характеристики трансформаторных масел до нормированных значений за счет использования специального сорбента — земли Фуллера. Он обладает высокой абсорбирующей способностью и позволяет удалять продукты окисления и старения из изоляционных жидкостей.

После насыщения по Фуллеру земля реактивируется непосредственно на заводе и может дополнительно обрабатывать трансформаторное масло.

Использование сложных мобильных установок типа СММ для полного восстановления свойств отработанного масла снижает затраты на обслуживание и ремонт оборудования. Мобильная система дегазации, очистки и регенерации способна обслуживать несколько трансформаторов, перемещая и повторно подключая их на территории компании. При этом не требуется замена уборочного оборудования.

Системы дегазации и регенерации также удаляют шлам и вредные отложения на внутренней изоляции, которые невозможно полностью удалить с внутренних частей двигателя. Это продлевает срок службы масла. И вероятность выхода из строя трансформатора также снижается.

Масло, циркулирующее от трансформатора к блоку регенерации, проходит несколько стадий. Отличие от простых процессов дегазации или фильтрации заключается в том, что масло возвращается в трансформатор не только очищенным от вредных примесей и различных катализаторов старения, но и полностью восстанавливает свои свойства и характеристики. Поэтому отходы имеют небольшие отличия от свежих продуктов и увеличивают производительность двигателей.

Сложные системы регенерации масла типа ШМ являются экономически выгодной современной заменой простых систем дегазации. Потребности и возможности промышленных предприятий с каждым годом увеличиваются. Поэтому рациональные инвестиции в приобретение оборудования с возможностью замены трех или более машин на одной установке, капитального ремонта большего количества силовых трансформаторов и получения не только очищенного продукта, но и масла, полностью регенерированного и восстановленного по своим свойствам.

Оборудование GlobeCore

Мобильная маслостанция для регенерации автомобилей…
Установка подготовки трансформаторного масла…

Продукция

• Регенерация индустриальных масел
• Дегазация и вакуумная термическая сушка масел
• Комплексная очистка электроизоляционных масел
• Сушильные шкафы
• Установки по производству битумных эмульсий
• Установки модификации битума полимерами, ПББ, тип накопителя USB-3
• Оборудование для смешивания
• Мобильная маслостанция СММ-450 / 16У
• Устройство вихревой кровати
• Коллоидные мельницы
• Техническое обслуживание ветряных турбин
• Мобильная маслостанция СММ-4.0Т

Зачем в трансформаторах масло?

Обмотки являются наиболее важной частью трансформатора и нуждаются в защите. В процессе преобразования высокого напряжения в низкое оборудование выделяет много тепла. Это тепло необходимо отводить, чтобы не повредить трансформаторы.

Для решения проблем, связанных с работой трансформаторов, используются специальные масла.

Трансформаторное масло — это продукт перегонки очищенной сырой нефти. Температура его кипения колеблется от + 300 ° C до + 400 ° C. В зависимости от типа используемого масла масла обладают определенными свойствами. Они имеют сложный состав, в который входят следующие компоненты:

• 10-15% парафина
• 60-70% нафтенов или циклопарафинов
• 15-20% ароматических углеводородов
• 1-2% битумно-смолистых веществ
• <1% соединений серы
• <0,8% соединений азота
• <0,02% нафтеновых кислот
• 0,2-0,5% антиоксидантной добавки

Назначение трансформаторных масел состоит из следующих функций:

• Охлаждение
• Электрическая изоляция
• Гашение дуги

В оборудовании мощностью 50-500 кВА используется изоляция из вощеной бумаги. Это пропитанная маслом изоляционная бумага. В трансформаторах мощностью 20-30 кВА используются большие стальные конструкции (резервуары) с большим количеством параллельно выходящих с одной или нескольких сторон труб. Обмотки сердечника помещены в трубчатый резервуар, где они окружены маслом, отводящим тепло. Благодаря конвекции горячая жидкость поднимается по трубке, охлаждается и снова падает в резервуар. По мере нагрева масла этот процесс повторяется.

Технические характеристики трансформаторного масла

Требования к трансформаторному маслу очень высоки. Их характеристики должны соответствовать условиям эксплуатации оборудования, а сам материал должен обеспечивать его надежную работу.

Все трансформаторные масла должны быть электрически изолирующими. Их диэлектрическая прочность напрямую зависит от наличия воды и волокон. Поэтому в масле не должно быть воды и механических примесей, так как они снижают его электроизоляционные свойства.

Температура застывания масла не должна быть выше -45 ° С, но для южных регионов допускается использование жидкостей с температурой застывания -35 ° С. Это необходимо для сохранения текучести при эксплуатации под воздействием отрицательных температуры. Для эффективного отвода тепла жидкости должны иметь самую низкую температуру воспламенения. У разных марок он составляет от + 95 ° С до + 150 ° С.

Одной из важнейших характеристик трансформаторного масла является окислительная стабильность, способность жидкости сохранять свои свойства при длительной эксплуатации. Этот параметр обеспечивается антиоксидантной добавкой, эффективность которой зависит от того, насколько хорошо она взаимодействует с продуктами реакции окисления углеводородов.

Плотность жидкости находится в пределах (0,84-0,89) * 103 кг / м3. Это необходимо знать, чтобы рассчитать массу изделия. Также он позволяет узнать углеводородный состав жидкости.

Вязкость — важное свойство трансформаторного масла. Для достижения высокой диэлектрической прочности жидкость должна быть вязкой. Но для того, чтобы масло правильно функционировало как охлаждающая среда в трансформаторах и как среда для движущихся элементов срабатывания переключателя, оно должно иметь низкую вязкость. В противном случае охлаждения будет недостаточно, и выключатели не смогут разорвать дугу.

В связи с этим кинематический индекс вязкости при +20 ° С должен составлять 28-30 * 10-6 м2 / с.

Особенности применения

Масла разных марок используются для разных целей в зависимости от химического состава и эксплуатационных характеристик. Новое электрооборудование следует заливать только свежими жидкостями, которые ранее нигде не использовались. Каждая партия используемого масла должна иметь сертификат производителя.

Прежде чем заливать масло в оборудование, оно должно пройти глубокую термовакуумную обработку. Такой порядок определен государственным документом РД 34.45-51.300-97 «Объем и стандарты испытаний электрооборудования». Согласно ему, максимальное содержание воды в масле, используемом для трансформаторов с пленочной или азотной защитой, измерительных трансформаторов и герметичных вводов, должно составлять 0,001% по массе, а концентрация в воздухе не должна превышать 0,5% по массе.

В электрооборудовании без защитной пленки и протекающих вводов допускается содержание воды в масле в количестве 0,0025% по массе. Цель его применения зависит от чистоты жидкости. Жидкости, используемые в оборудовании с напряжением до 220 кВ, должны быть не ниже 11 класса, а в устройствах с напряжением выше 220 кВ — не ниже 9 класса.

Проверка масел

Параметры масел проверяются путем анализа следующих физико-химических и электроизоляционных характеристик:

• Электрическое сопротивление
• Касательная потерь
• Содержание влаги
• Содержание газа
• Количественный состав механических примесей

Содержание влаги измеряется по реакции влаги в масле с гидритом кислорода. Газосодержание определяется по степени изменения остаточного давления в емкости после заливки в нее пробы испытательной жидкости. Количество механических примесей определяется путем фильтрации масла, растворенного в бензине, через бумажный фильтр, не содержащий золы.

 

Электрическая прочность жидкости измеряется при испытании на разрыв. Для этого используется разрядник 2,5 мм с диаметром электрода 25,4 мм. Полученный результат должен быть не менее 70 кВ, при котором электрическая прочность диэлектрика будет не менее 280 кВ / см.

Тангенс угла потерь определяется наличием примесей. В чистой жидкости его значение составляет не более 0,02% при +90 ° С в условиях частоты поля 50 Гц, а в окисленном состоянии масла может составлять более 0,2 %.

Эксплуатация трансформаторного масла

Со временем ресурс антиоксидантных присадок в масле заканчивается и начинает поглощать и растворять большое количество газа. В стандартных условиях количество кислорода, азота и углекислого газа составляет 0,16 мл, 0,86 мл и 1,2 мл. Если происходит газовыделение, значит, в обмотке есть дефекты. Кроме того, по наличию растворенных газов в трансформаторном масле можно определить дефекты трансформаторов с помощью хроматографического анализа.

Срок службы масла и трансформатора напрямую не связан. Независимо от срока службы трансформатора, жидкость необходимо очищать ежегодно и регенерировать каждые 5 лет. Регенерация масла производится с помощью силикагеля на специальных заводах по регенерации масла.

Однако в современном электрооборудовании есть некоторые меры, продлевающие срок службы трансформаторного масла:

• Установка детандеров с фильтрами для поглощения кислорода, воды и выделяющихся газов
• Периодическая очистка жидкости
• Непрерывная фильтрация
• Добавление антиоксидантов
• Предупреждение о перегреве масла

Причиной вывода масла из эксплуатации может быть его загрязнение веществами, что привело к изменению характеристик. В этом случае достаточно провести механическую очистку жидкости. Различают следующие методы очистки:

• Фильтрация
• Адсорбционная обработка
• Центрифугирование
• Вакуумная обработка

Влияние чистоты очистки на старение трансформаторного масла

Средний срок службы трансформаторного масла, гарантированный производителем, составляет от 6 до 8 лет. На практике он может прослужить 10 и более лет до его очистки или замены. Правильная эксплуатация позволяет продлить срок службы трансформаторного масла до 20-25, а в некоторых случаях даже до 30 лет. В противном случае электроизоляционные жидкости могут не работать даже в течение гарантийного срока.

Первые 6-8 лет эксплуатации масла характеризуются кислотностью на уровне 0,1 мг КОН / г (при правильном уходе за картриджами с силикагелем). Через 8-10 лет кислотное число может достигать 0,5 мг КОН / г, поэтому возникает необходимость в удалении отстоя с активной части трансформатора. Если очистка не проводится, кислотное число может продолжать расти до 1 мг КОН / г в течение следующих 2-3 лет. После этого трансформаторное масло необходимо заменить новым или регенерировать.

Очистка трансформаторного масла при включенном трансформаторе

Процессы окисления, происходящие в изоляционных жидкостях, могут быть ускорены взаимодействием со свободным воздухом и влажностью при высоких температурах. Металлы, из которых изготовлена ​​активная часть и корпус трансформатора (медь, свинец и др.), В данном случае выступают в роли катализаторов.

Если взаимодействие трансформаторного масла с воздухом ограничено, кислотное число увеличивается медленнее. Чтобы избежать интенсивного окисления, все медные части трансформаторов обматываются специальной лентой, а бак и другие металлические детали покрываются качественной краской.

Влага считается самым опасным врагом трансформаторного масла, поэтому необходимо принять все возможные меры, чтобы не допустить ее попадания внутрь силового агрегата.

Даже небольшое содержание примесей приводит к снижению диэлектрической прочности трансформаторного масла. В случае использования продукта особой чистоты можно с уверенностью предположить, что размер примесей соизмерим с размером молекул углеводородов нефти. Очень чистая электроизоляционная жидкость без волокон, воздуха, смол, мыла, кислот и воды может иметь диэлектрическую прочность порядка 150 кВ / мм. Но быстрая коагуляция примесей приводит к тому, что значение диэлектрической прочности редко превышает 20 кВ / мм. И это при том, что большинство товарных марок масел характеризуются пробивным напряжением 10-20 кВ / мм.

В 1831 году английский физик Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, лежащее в основе работы электрического трансформатора.

необходимо следить за однородностью электрического поля в изоляции. Тщательно разглаживая складки и складки на изоляции трансформатора и электродах, можно предотвратить серьезные повреждения. Если оставить все как есть, в местах с большей концентрацией электрического поля будут собираться деструктивные волокна целлюлозы и влага, что неминуемо приведет к поломке.

Не рекомендуется полностью удалять ингибиторы при очистке масла. Если же это было сделано по ошибке, необходимо ввести синтетические ингибиторы.

Советы при покупке трансформаторного масла

Огромное количество производителей и дистрибьюторов трансформаторных масел работает на современных международных и внутренних рынках.

Трансформаторные масла должны иметь высокую стойкость к окислению, как можно дольше при эксплуатации, не выпадать в осадок и не образовывать эмульсий с водой. Практически все виды трансформаторных масел содержат антиоксидантные присадки. Ионольные добавки используют отечественные производители. Эффективность этих добавок основана на способности взаимодействовать с активными перекисными радикалами, которые образуются в ходе цепной реакции окисления углеводородов и являются ее основными векторами.

Наличие присадок в составе трансформаторного масла замедляет процессы старения. Когда действие антиоксидантных присадок исчерпывается, масло окисляется примерно в то же время, что и рабочие жидкости без присадок.

Основными характеристиками трансформаторного масла считаются его вязкость и плотность. Эти показатели наиболее существенно определяют эффективность масел. Более высокая вязкость обеспечивает более высокую диэлектрическую прочность. Однако для того, чтобы трансформаторное масло могло охлаждать внутреннюю среду энергосистем, его индекс вязкости не должен быть очень высоким. Таким образом, чтобы обеспечить выполнение двух основных функций масла, достигается компромиссное значение кинематической вязкости. Для большинства масел при температуре 20 ° C она составляет 28-30 × 10-6 м2 / с. Тангенс угла диэлектрических потерь, в свою очередь, также отвечает за надежность диэлектрической прочности трансформаторного масла которое защищает системы от вероятности выхода из строя. Эти и некоторые другие рабочие характеристики трансформаторных масел обеспечиваются за счет использования высококачественного масла, применения глубокой очистки во время обработки и введения составов присадок, улучшающих антиоксидантные, деэмульсионные, антикоррозионные и, в некоторых случаях, противоизносные свойства масел Рассмотрим виды трансформаторных масел, которые можно купить на внутреннем рынке нефтепродуктов. Масло типа ВГ получают из парафиновых масел гидрокаталитическими процессами с добавлением ионольной присадки. Обладает высокими диэлектрическими свойствами и хорошей стойкостью к окислению. Масло GK, используемое в основном в электрооборудовании высших классов напряжения, производится из сернистых парафиновых масел методом гидрокрекинга. Он также содержит присадку под названием ионол, которая обеспечивает стабильность к окислению и поддерживает хорошие диэлектрические свойства этого типа масла. Также рекомендуется для использования в электрооборудовании более высоких классов напряжения.
Нефть ТКп производится из нафтеновых масел с низким содержанием серы путем кислотно-щелочной очистки. Масло также содержит ионную присадку. Рекомендуемая область применения — оборудование напряжением до 500 кВ включительно. Выбор типа масла зависит не только и не столько от характеристик типов узлов электрооборудования промышленного предприятия, сколько от индивидуальных потребностей конкретного предприятия предприятие. Большинство типов трансформаторных масел универсальны. Во всех случаях правильный выбор трансформаторного масла с учетом климатических и физических условий его эксплуатации обеспечивает надежную и стабильную работу сложного энергетического оборудования: высоковольтных трансформаторов и вакуумных выключателей.

Марки трансформаторных масел

Отечественные трансформаторные масла наиболее популярны в России и странах СНГ. Рассмотрим самые популярные изделия: Т-1500У, ГК, ВГ, ТСП, ТКП, АГК и МВТ. Среди зарубежных масел можно выделить продукцию компаний Mobil и Shell.

Отечественные трансформаторные масла

Масло Т-1500У обладает хорошей окислительной и газостойкостью, но не соответствует требованиям зарубежного оборудования по этим параметрам. Жидкость не содержит более 0,3% серы. Масло используется в электрооборудовании до 500 кВ, что не требует дополнительных условий. Изучив свойства масла, оно может быть использовано в оборудовании до 750 кВ.

Масло ГК получают методами каталитической депарафинизации и гидрокрекинга. Производится из сернистых парафиновых масел. Отличительная особенность жидкости — очень низкое содержание ароматических углеводородов и соединений серы. Масло обладает хорошими диэлектрическими свойствами, высокими антиоксидантными свойствами и. Материал используется в электрооборудовании напряжением до 1150 кВ.

Масло VG производится гидрокаталитическим способом из парафиновых масел. В составе присутствует антиоксидантная добавка ионол. Он обладает высокой стойкостью к окислению и высокими диэлектрическими свойствами. Используется в устройствах более высоких классов напряжения.

Масло TSP получают из нефтей Западной Сибири путем низкотемпературной депарафинизации и селективной очистки. По сравнению с аналогичными материалами его можно охарактеризовать как некачественный. Масло отличается высоким содержанием соединений серы (до 0,6%), низкой стойкостью к окислению, высокими диэлектрическими потерями и несовместимостью с некоторыми строительными материалами. Среди достоинств можно выделить хорошую устойчивость к электрическим полям высокого напряжения. В основном используется в устройствах до 220 кВ включительно.

Нефть ТКп производится из нафтеновой нефти с низким содержанием серы путем кислотно-щелочной очистки и контактной доочистки. Содержит добавку ионол. Применяется в оборудовании до 500 кВ включительно.

Масло AGK производится гидрокаталитическим способом из парафиновых масел. Обладает низкой температурой застывания и низкой вязкостью при отрицательных температурах. Эта жидкость в основном используется в северных широтах в оборудовании более высоких классов напряжения.

Масло MBT — это специальная жидкость, которая имеет низкую вязкость при высоких и низких температурах, низкую температуру застывания и низкую температуру вспышки. Он в основном используется в арктических трансформаторах и масляных выключателях в северных широтах.

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.