Зачем масло в трансформаторе

масло в трансформаторе
масло в трансформаторе

Трансформаторное масло, — это очищенная фракция нефти, получаемая при перегонке, кипящая при температуре от 300 °С до 400 °С.

Трансформаторное масло применяется в электрооборудовании подстанций и обеспечивает хорошие условия для среды гашения дуги.

Изоляция сокращает потери меди за счет нагрева, уменьшает шум, создающийся в трансформаторе, приводит к снижению уровня вибрации.

Масло не проводит электричество вообще, что наилучшим образом соответствует условиям короткого замыкания.

В зависимости от происхождения нефти обладают различными свойствами и эти отличительные свойства исходного сырья отражаются на свойствах масла. Оно имеет сложный углеводородный состав со средним весом молекул 220-340 а.е., и содержит следующие основные компоненты.

  1. Парафины 10-15%
  2.  Нафтены или циклопарафины 60-70%
  3. Ароматические углеводороды 15-20%
  4.  Асфальто-смолистые вещества 1-2 %
  5.  Сернистые соединения < 1%
  6. Азотистые соединения < 0.8%
  7.  Нафтеновые кислоты <0.02%
  8. Антиокислительная присадка (ионол) 0.2-0.5%

 Характеристика трансформаторного масела

Характеристики трансформаторных масел

Показатели

ТКп

Маслоселек-тивной очистки

Т-1500У

ГК

ВГ

АГК

МВТ

Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре

     50°С

9

9

9

9

5

     40°С

11

3,5

     20°С

28

     -30°С

1500

1300

1300

1200

1200

     -40°С

800

150

Кислотное число, мг КОН/г, не более

0,02

0,02

0,01

0,01

0,01

0,01

0,02

Температура, °С

     вспышки в закрытом тигле, не ниже

135

150

135

135

135

125

95

     застывания, не выше

-45

-45

-45

-45

-45

-60

-65

Содержание

     водорастворимых кислот и щелочей

Отсутствие

     маханических примесей

Отсутствие

Отсутствие

Отсутствие

     фенола

Отсутствие

     серы, % (маc. доля)

0,6

0,3

     сульфирующихся веществ, % (об.),не более

10

Стабильность, показатели после окисления, не более

     осадок, % (маc. доля)

0,01

Отсутствие

0,015

0,015

Отсутствие

     легучие низкомолекулярные кислоты мг КОН/г

0,005

0,005

0,05

0,04

0,04

0,04

0,04

Кислотное число, мг КОН/г

0,1

0,1

0,2

0,1

0,1

0,1

0,1

Стабильность по методу МЭК, индукционный период,ч, не менее

150

120

150

150

Прозрачность

Прозрачно при 5°С

Прозрачно при 20°С

Тангенс угла диэлектрических потерь при 90°С, %, не более

2,2

1,7

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

Цвет, ед. ЦНТ, не более

1

1

1,5

1

1

1

Коррозия на медной пластинке

Выдерживает

Выдерживает

Показатель преломления, не более

1,505

Плотность при 20 °С, кг/м3, не более

895

885

895

895

895

 Перед заполнением электроаппаратов масло подвергают глубокой термовакуумной обработке. Согласно действующему РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования» концентрация воздуха в масле, заливаемом в трансформаторы с пленочной или азотной защитой, герметичные вводы и герметичные измерительные трансформаторы не должна превышать 0,5% (при определении методом газовой хроматографии), а содержание воды 0,001% (маc. доля).

В силовые трансформаторы без пленочной защиты и негерметичные вводы допускается заливать трансформаторное масло с содержанием воды 0,0025% (маc. доля). Содержание механических примесей, определяемое как класс чистоты, не должно быть хуже 11-го для оборудования напряжением до 220кВ и хуже 9-го для оборудования напряжением выше 220 кВ.

При этом показатели пробивного напряжения в зависимости от рабочего напряжения оборудования должны быть равны (кВ).

Рабочее напряжение оборудования

Пробивное напряжение масла

     До 15 (вкл.)

30

     Св. 15 до 35 (вкл.)

35

     От 60 до 150 (вкл.)

55

     От 220 до 500 (вкл.)

60

     750

65

Непосредственно после заливки трансформаторного масла в оборудование допустимые значения пробивного напряжения масла на 5кВ ниже, чем у масла до заливки. Допускается ухудшение класса чистоты трансформаторного масла на единицу и увеличение содержания воздуха на 0,5%.

Примечание. Условия окисления при определении стабильности по методу ГОСТ 981-7

Масло

Температура, °С

Длительность, ч

Расход кислорода, мл/мин

ТКп и масло селективной очистки

120

14

200

Т-1500У

135

30

50

ГК и АГК

155

14

50

ВГ

155

12

50

Свойства трансформаторного масла: плотность, вязкость, теплопроводность

В таблице представлены свойства трансформаторного масла (ГОСТ 982-68) в зависимости от температуры. Свойства масла в таблице даны в интервале температуры от -20 до 120°С.

Теплофизические свойства трансформаторного масла, особенно вязкость и число Прандтля, зависят от температуры. Однако, плотность масла слабо зависит от температуры и ее величина меньше плотности воды – масло будет создавать пленку на ее поверхности.

Плотность трансформаторного масла при его нагреве уменьшается, например, при 0°С она равна 892 кг/м3, а при 120°С – 820 кг/м3. Изменение плотности этого масла при нагревании используется в системе естественного охлаждения электрических трансформаторов.

Вязкость трансформаторного масла существенно зависит от его температуры. При низких температурах вязкость этого масла
в десятки раз больше, чем сильно нагретого. Например, при 0°С кинематическая вязкость трансформаторного масла составляет величину 70,5·10-6 м2/с, а при нагреве его до 120°С значение вязкости масла будет равным всего 1,92·10-6 м2/с.

По таблице можно определить следующие теплофизические свойства масла:

  • плотность масла, кг/м3;
  • удельная (массовая) теплоемкость, кДж/(кг·град);
  • теплопроводность, Вт/(м·град);
  • вязкость кинематическая, м2/с;
  • вязкость динамическая, Па·с;
  • температуропроводность, м2/час;
  • число Прандтля;
  • коэффициент объемного теплового расширения, 1/град.
Размерность свойств трансформаторного масла в таблице
Размерность свойств трансформаторного масла в таблице (кроме температуропроводности) дана в единицах СИ.

Испытание трансформаторного масла

Трансформаторное масло для изоляции и охлаждения некоторых видов электроэнергетического оборудования. В качестве примера можно привести масляные высоковольтные выключатели, реакторное оборудование и силовые трансформаторы. Для нормальной работы перечисленных устройств должны регулярно проводиться испытания трансформаторного масла. С чем связана такая необходимость, и какова методика испытаний Вы узнаете, ознакомившись с данной статьей.

Зачем нужно проводить испытания трансформаторного масла?

Масло обладает определенными электрическими и физическими свойствами, которые со временем изменяются и перестают отвечать действующим нормам. То есть, можно сказать, что оно стареет. Давайте рассмотрим, какие при этом могут происходить изменения нормы показателей.

Заметим, что в сухих трансформаторах также наблюдается процесс старения твердой изоляции.

Изменение физических свойств

От физических характеристик эксплуатационного масла напрямую зависит, насколько надежно будет функционировать электрическое оборудование. Поэтому в процессе проверки уделяется пристальное внимание следующим свойствам трансформаторного масла:

Допустимое значение плотности (удельного веса). Важно, чтобы этот параметр уступал льду. Это связано с тем, что при образовании в неработающей установке льда (в зимний период), он формировался на дне бака, не создавая препятствий для свободной циркуляции в системе масляного охлаждения.

Нормой считается плотность в пределах 860-880 кг/м3 при температуре равной 20,0°С.

Соответственно законам физики, показатели удельного веса изменяются в зависимости от температуры (при нагреве – увеличиваются, а охлаждении — уменьшаются).
Критический нагрев масла до температуры воспламенения (температура вспышки). Этот параметр должен быть достаточно высоким, чтобы исключить возгорание, когда трансформатор, работая в режиме перегрузки, подвергается сильному нагреву. Нормой считается температура в пределах 125-135°С. Со временем, под воздействием частых перегревов, масло начинает разлагаться, что приводит к резкому снижению показателя температуры вспышки.

Показатель окисления (кислотное число) трансформаторного жидкого диэлектрика. Поскольку наличие кислот приводит к повреждению изоляции обмоток трансформатора, то важно определить их наличие. Кислотное число отображает количество (в мг.) гидроксида калия (KOH), необходимого для удаления следов кислоты в 1-м грамме продукта.

Изменение электрических свойств

По сути, трансформаторное масло является диэлектрической средой, соответственно, показателями качества для него будут изоляционные характеристики. К таковым относятся:

Показатель диэлектрической прочности. Это характеристика пробивного напряжения, нормы которой устанавливаются в зависимости от класса электрооборудования. Допустимое соотношение между рабочим и пробивным напряжением показано ниже.

Контроль уровня масла в трансформаторе

Уровень масла должен находиться в пределах допустимых границ и примерно соответствовать температуре окружающей среды с учетом текущей нагрузки на трансформаторе. Также на трансформаторах устанавливаются термометры или датчики температуры, посредством которых осуществляется контроль над температурой верхних слоев масла трансформатора, которая должна соответствовать требованиям, предъявляемым к той или иной системе охлаждения.

Масло постоянно циркулирует внутри бака. Его температура зависит от целого комплекса воздействующих факторов. Поэтому объем его все время изменяется, но поддерживается в определенных границах. Для компенсации объемных отклонений масла служит расширительный бачок. В нем удобно наблюдать текущий уровень.

маслоуказатель
маслоуказатель

Для этого используется маслоуказатель. Наиболее простые устройства изготавливают по схеме сообщающихся сосудов с прозрачной стенкой, заранее проградуированной в единицах объема.

Подключения такого маслоуказателя параллельно расширительному баку вполне достаточно для контроля эксплуатационных характеристик. На практике встречаются и другие, отличные от этого принципа работы маслоуказатели.

Температура верхних слоев масла трансформатора

При номинальной нагрузке трансформатора температура верхних слоев масла должна быть не выше (если заводами-изготовителями в заводских инструкциях не оговорены иные температуры):

  • у трансформаторов с системой масляного охлаждения с дутьем и принудительной циркуляцией масла (далее — ДЦ) — 75°С, с системами масляного охлаждения (далее — М) и масляного охлаждения с дутьем (далее — Д) — 95°С;
  • у трансформаторов с системой масляного охлаждения с принудительной циркуляцией масла через водоохладитель (далее — Ц) температура масла на входе в маслоохладитель должна быть не выше 70°С.

Как стареет трансформаторное масло?

Старение напрямую связано с окислительными процессами в масле. Как только в масло проникает кислород и вода, то оно начинает окисляться вне зависимости от внешних условий.

Кроме того, на изоляционное масло воздействуют появляющиеся загрязнения от твердых материалов трансформатора. Высокая температура + влажность и начинающееся окисление крайне отрицательно действуют по отношению к твердой изоляции.

Пару слов о рабочей температуре.

Трансформаторное масло лучше растворяет воду при высокой, чем при низкой температуре. Если смесь масла с водой охладить, вода уйдет в осадок. Отторгнутая вода будет впитываться в изоляцию, или ее притягивают продукты распада в масле (вода, смешанная с маслом).

Влажность будет распределяться между бумагой и маслом, но непропорционально. Изоляционная бумага поглощает воду из масла и удерживает ее внутри, в местах самого высокого напряжения.

Одним из основных положений в обслуживании трансформатора является ежегодная проверка масла. Анализ масла позволяет судить о состоянии изоляционной системы трансформатора.

Загрязнение формируется в процессе износа трансформатора. Грязь появляется быстрее при сильно загруженном, горячем и при неправильно эксплуатируемом трансформаторе. Грязь увеличивает вязкость масла, и тем самым уменьшает его охлаждающую способность, что ведет к сокращению службы трансформатора.

Трансформаторное масло можно полностью восстановить. Срок использования изоляционного масла при хорошем обслуживании можно продлить неограниченно. Возможность регенерации наихудшего окисленного масла должна рассматриваться относительно высокой стоимости нового масла.

Замена масла (фильтрование, промывка, перезаливка)

Эту процедуру лучше сделать на месте. Трансформатор осушивается от масла. Внутренняя часть промывается горячим нафтеновым или отрегенерированным маслом, чтобы удалить скопление грязи и затем заполнить восстановленным маслом. Загрязненное масло снова регенерируется.

Если промывка загрязненного трансформатора производится только через смотровое отверстие, то очистится приблизительно 10 % от внутренней поверхности. В таких случаях пленка загрязненного масла останется на большой части поверхности обмотки и внутренней поверхности бака трансформатора.

Не забывайте, что до 10 % объема масла в трансформаторе впитается в целлюлозную изоляцию. Оставшееся масло в изоляции и трансформаторе содержит полярные структуры и может разрушить большое количество нового или отрегенерированного масла.

Если верх покрытия убран, приблизительно 60 % поверхности может быть очищено.

Простая замена масла не удаляет всю осадочную грязь, например, как в системе охлаждения и между обмотками. Эти осадочные грязи будут растворяться в новом масле и способствовать процессу окисления.

Регенерация и очищение от грязи на месте

Процесс регенерации масла и очищения от грязи происходит на месте (возможно в баке трансформатора). Масло откачивается с нижней части бака, нагревается, фильтруется, дегазируется и обезвоживается перед тем, как она вернется на верх трансформатора через расширительный бак.

Процесс продолжается до тех пор, пока масло не будет соответствовать стандарту или другим спецификациям. Методика восстановления масла использует метод нагрева, адсорбции и вакуумирования (выделение воды и дегазация). Все обнаруженные утечки должны быть устранены перед обработкой масла.

Разница между регенерацией и очисткой заключается в том, что очистка не может удалять такие вещества как: кислоты, альдегиды, кетоны и т.д., растворенные в масле. Таким образом, очистка не может менять цвет масла от янтарного до желтого. В то время, как регенерация включает в себя также очистку, фильтрацию, и обезвоживание.

Произведенная регенерация и очистка трансформаторного масла на месте дает следующие результаты:

  • Влагосодержание в масле понизилось меньше, чем на 10 ppm
  • Кислотность понизилась меньше, чем на 0,02 мгм КОН/гр масла
  • Пробивное напряжение увеличилось больше, чем на 70 кВт
  • Межфазное напряжение увеличилось до 40 дн
  • Tgd масла стало равно или меньше, чем 0,003
  • Грязи растворились или стали как суспензия в масле, также как и осадочные грязи, и удалены в процессе регенерации
  • Стабильность окисления масла восстановилась
  • Цвет масла восстановился и стал светло желтым
  • Пробивное напряжение твердой изоляции улучшилось
  • Несмотря на то, что нормальная регенерация будет удалять грязь, которая растворилась или стала суспензией в масле, она не будет удалять осадочную грязь.

Процесс очистки – это очистка трансформатора горячим маслом, вследствие чего удаляются грязные осадки. Очищение от грязи или вымывание горячим маслом необходимо, когда анализ масла выявляет больше, чем 0,15 мгм КОН/гр и межфазное напряжение меньше чем 24 дн./см.

Очищение от грязи производится с помощью установки для регенерации масла, процесс требует нагревать масло до тех пор пока оно не достигнет точки растворимости грязи в трансформаторе и, в частности в целлюлозной изоляции. Масло тогда играет роль как растворитель для собственных продуктов распада.

Инструкция о заливке, доливке и порядке смешения трансформаторного масла

Заливку трансформаторов маслом рекомендуется производить при помощи маслообрабатывающих установок.

Трансформаторы на напряжение до 110 кВ заливают маслом с температурой не менее 10°С без вакуума. Маслоочистительную установку подсоединяют к вентилю, расположенному в нижней части бака трансформатора, воздухоспускные пробки на крышке бака открывают. Бак трансформатора заполняют маслом со скоростью примерно 1,5—3 т/ч для появления масла в отверстиях пробок, закрывают и уплотняют пробки. Если на трансформаторе установлен расширитель, заливку продолжают до достижения отметок в маслоуказателе расширителя. После отстоя в течение не менее 12 ч повторно открывают пробки и выпускают скопившийся под ними воздух.

Трансформаторы на напряжение 150—500 кВ, не имеющие герметичных защит масла, заливают маслом с температурой 40—50°С при наличии остаточного давления в баке трансформатора не более 665 Па. После окончания вакуумирования трансформатора, не останавливая вакуум-насос, через вентиль, расположенный на крышке трансформатора, при помощи маслоочистительной установки в бак трансформатора подают масло со скоростью не более 3 т/ч. Попадая на активную часть, масло разбрызгивается, что способствует удалению из него паров влаги и газа. В течение всего периода заливки в баке необходимо поддерживать соответствующее остаточное давление.

При вакуумной заливке для подачи масла в бак трансформатора не рекомендуется применять фильтр-прессы и центрифуги, имеющие сообщение с окружающим воздухом. Применяемый маслопровод должен быть маслоплотным и выдерживать полный вакуум. Для контроля за уровнем масла в баке трансформатора обычно применяют временные маслоуказатели в виде стеклянных трубок, которые при помощи гибких шлангов соединяют с верхней и нижней частями бака трансформатора.

Более технологичным является метод контроля уровня масла в баке при помощи двух вакуумметров. Один вакуумметр подсоединяют к надмасляному пространству, а другой устанавливают на вентиле внизу бака трансформатора. Высоту столба масла, м, над уровнем установки нижнего вакуумметра можно вычислить по формуле: Н=(р1—р2)/0,9, где р1 и р2 — показания вакуумметров, Па. Для практических расчетов принимают, что плотность масла равна 0,9·103 кг/м3. Вакуумную заливку производят до уровня 150—200 мм от верха крышки бака трансформатора, пока все изоляционные детали активной части не будут покрыты маслом. После этого прекращают подачу масла в бак трансформатора и вакуумируют надмасляное пространство в течение 10 ч. Останавливают вакуум-насос и через воздухоосушитель заполняют надмасляное пространство в баке воздухом. При атмосферном давлении выдерживают активную часть в течение 5 ч.

После вакуумной заливки выполняют доливку трансформатора маслом через имеющийся в расширителе патрубок для доливки масла. Доливку трансформатора до уровня отметок в маслоуказателе расширителя производят без вакуума после монтажа всех заполненных маслом комплектующих узлов (охладителей, выхлопной трубы и пр.) и установки расширителя. После отстоя в течение 12 ч из всех пробок на крышке и комплектующих узлах трансформатора повторно выпускают скопившийся воздух. Таким же образом производится доливка трансформаторов, прибывших на монтажную площадку частично не долитыми маслом, с которых масло в процессе монтажа полностью не сливалось.

Перед вакуумной заливкой трансформаторов, оборудованных пленочной защитой масла, необходимо на крышке бака смонтировать патрубок газового реле с запорным вентилем и другие составные части, для установки которых требуется разгерметизация бака. Заливку производят дегазированным маслом при остаточном давлении в баке. При этом масло в бак трансформатора подают через задвижку, расположенную в нижней части бака, до уровня на 100—200 мм ниже верха крышки бака.

Скорость подачи масла не ограничивается. Надмасляное пространство вакуумируют при соответствующем давлении в течение 2 ч, затем вакуумирование прекращают. После установки расширителя со смонтированной гибкой оболочкой газового реле и соединяющих их патрубков и запорных вентилей расширитель доливают дегазированным маслом до максимально возможного уровня. Открывают вручную отсечный клапан и запорный вентиль, отсекающий газовое реле от расширителя, заполняют соединяющие патрубки маслом, выпуская воздух через воздухоспускной краник реле. Затем открывают запорный вентиль, отсекающий газовое реле от бака трансформатора, и заполняют надмасляное пространство в баке маслом, поступающим из расширителя.

При необходимости производят доливку расширителя маслом. Устанавливают необходимый уровень масла в расширителе, после чего открывают воздухоспускные пробки на баке и комплектующих частях и выпускают оставшийся воздух.

Инструкция

Действие инструкции распространяется на случаи применения выше указанных масел на местах монтажа трансформаторов у потребителей, а так же при доливке масел в трансформаторы при ревизиях и осмотрах.

Не бывшими в эксплуатации следует считать масла, поступающие потребителям непосредственно от предприятий-изготовителей или баз хранения масла, а также масла, залитые в трансформаторы на предприятиях-изготовителях, но не бывшие в работе.

Заливку масла в трансформаторы проводят:

  • для трансформаторов типа ТМ через верхнюю пробку расширителя. б) для трансформаторов типа ТМЗ через выхлопную трубу расположенную на крышке трансформатора на стороне НН. Доливку трансформатора маслом произвести в такой последовательности:
  • через верхнюю пробку расширителя долить в трансформатор масло до уровня, соответствующего температуре масла во время заливки по шкале маслоуказателя. Для доливки можно использовать масло, подвергнутое полному химическому анализу. Перед доливкой масло должно быть проверено пробой;
  • ослабить пробку термосифонного фильтра и гайки вводов для выхода воздуха; в) после появления масла в отверстиях пробок последние завернуть до уплотнения. Настоящая инструкция распространяется на случаи смешивания товарных трансформаторных масел, не бывших в эксплуатации, показатели которых соответствуют требованиям по ГОСТ 10121 или равноценное. Пробивное напряжение заливаемого в трансформатор масла должно быть не менее 35 кВ при его определении по ГОСТ 6581.

Трансформаторное масло применение в быту

Есть ли спрос на трансформаторное масло в быту? Есть.

Раньше отработку могли покупать для ее вторичного использования.

К этому применению стоит отнести отопление помещений (заливка в батареи отопления), смазку железобетонных изделий при их изготовлении, покрытие досок и пр.

Но такое использование может осуществлять негативное влияние на окружающую среду.

Выходом из сложившейся ситуации является регенерация трансформаторного масла, т.е. проведения комплекса мероприятий, направленных на восстановление его первоначальных свойств.

Регенерированное трансформаторное масло можно использовать непосредственно по назначению – для электроизоляции и отвода тепла.

Видео: разобранный трансформатор и трансформаторное масло

Поделиться ссылкой:

Зачем масло в трансформаторе

Один комментарий к “Зачем масло в трансформаторе

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

четыре × два =

wp-puzzle.com logo
Пролистать наверх