Трансформаторное масло

Температура застывания масла определяется при испытаниях, когда пробирку с загустевшим маслом наклоняют на 45°, и масло остается на том же уровне в течение минуты. Для свежих масел эта температура не должна быть ниже -45°С.

Данный параметр имеет ключевое значение для масляных выключателей. Тем не менее, в разных климатических зонах требования к температуре застывания различны. Например, в южных регионах допускается применять трансформаторное масло с температурой застывания -35°С.

В зависимости от условий эксплуатации оборудования, нормативы могут варьироваться, возможны в некоторых пределах отступления. Так, например, арктические сорта трансформаторного масла не должны застывать при температуре выше -60°С, а температура вспышки снижается до -100°С (температура вспышки — температура, при которой нагретое масло производит пары, становящиеся легко воспламеняемыми при перемешивании с воздухом).

Вообще, температура вспышки не должна быть ниже 135°С. Также важны такие характеристики, как температура воспламенения (масло воспламеняется и горит при ней в течение 5 и более секунд) и температура самовоспламенения (при температуре 350-400°С масло воспламеняется даже в закрытом тигле при наличии воздуха).

5. 
   Теплопроводность. Трансформаторное масло обладает теплопроводностью от 0,09 до 0,14 Вт/(м×К), и она снижается с ростом температуры. Теплоемкость же с ростом температуры возрастает, и может быть от 1.5 кДж/(кГ×К) до 2.5 кДж/(кГ×К).
   

С коэффициентом теплового расширения связаны нормативы по размерам расширительного бака, и данный коэффициент находится в районе 0,00065 1/К. Удельное сопротивление трансформаторного масла при 90°С и в условиях напряженности электрического поля 0.5 МВ/м в любом случае не должно быть выше 50 Гом*м.

Равно как и вязкость, удельное сопротивление масла с ростом температуры снижается. Диэлектрическая проницаемость — в пределах от 2,1 до 2,4. Тангенс угла диэлектрических потерь, как было сказано выше, связан с наличием примесей, так для чистого масла он не превышает 0,02 при 90°С в условиях частоты поля 50 Гц, а в окисленном масле может превышать 0.2.

Электрическую прочность масла измеряют во время испытаний на пробой 2,5 мм разрядника с диаметром электродов 25,4 мм. Результат не должен быть ниже 70 кВ, и тогда электрическая прочность составит не менее 280 кВ/см.


Несмотря на принятые меры, трансформаторное масло может поглощать газы, и растворять в себе значительное их количество. В обычных условиях в одном кубическом сантиметре масла легко растворится 0,16 миллилитров кислорода, 0,086 миллилитров азота и 1,2 миллилитра углекислоты. Очевидно, кислород начнет окислять мало. Если газы наоборот выделяются, это признак появления дефекта обмотки. Так, по наличию растворенных в трансформаторном масле газов, посредством хроматографического анализа выявляют дефекты трансформаторов.

Сроки службы трансформаторов и масла не связаны напрямую. Если трансформатор способен работать безотказно лет 15, то масло каждый год желательно очищать, а через 5 лет — регенерировать. Однако, для предотвращения быстрого истощения ресурса масла предусмотрены вполне определенные меры, принятие которых значительно продлит срок службы трансформаторного масла:

• 
  Установка расширителей с фильтрами для поглощения воды и кислорода, а также выделяемых из масла газов;
  
• 
  Избегание рабочего перегрева масла;
  
• 
  Периодические чистки;
  
• 
  Непрерывная фильтрация масла;
  
• 
  Введение антиокислителей.
  

Высокие температуры, реакции масла с проводниками и диэлектриками, - все это способствует окислению, которое и призвана предотвращать антиокислительная присадка, о которой упоминалось в начале. Но регулярная очистка все равно требуется. Качественная очистка масла возвращает его в пригодное для использования состояние.

Что же может послужить поводом для изъятия из эксплуатации трансформаторного масла? Это могут быть загрязнения масла постоянными веществами, наличие которых не привело к глубоким изменениям в масле, и тогда достаточно провести механическую очистку. Вообще, существует несколько методов очистки: механический, теплофизический (перегонка) и физико-химический (адсорбция, коагуляция).

Если произошла авария, резко снизилось пробивное напряжение, появился нагар, или хроматографический анализ выявил неполадки, трансформаторное масло очищают прямо в трансформаторе или в выключателе, просто отключив аппарат от сети.

При регенерации отработанного трансформаторного масла получают до 3 фракций базовых масел для приготовления других товарных масел, таких как моторные, гидравлические, трансмиссионные масла, смазочно-охлаждающие жидкости и пластичные смазки. В среднем после регенерации получается 70-85% масла, в зависимости от применяемого технологического способа. Химическая регенерация является при этом более дорогостоящей. При регенерации трансформаторного масла возможно получить до 90% базового масла идентичного по качеству свежему.

6. 
   Способы очистки и регенерации
   

В современном трансформаторном оборудовании масло работает в достаточно жестких условиях: высокая напряженность электрического поля, высокая температура и др[7]. В процессе эксплуатации трансформаторные масла подвергаются термохимическому и электрическому старению, что приводит к снижению их эксплуатационных характеристик. После замены отработанное масло подлежит либо утилизации, либо регенерации. Ниже приведены основные способы очистки и регенерации трансформаторных масел.

Отстаивание — один из наиболее простых методов очистки трансформаторных масел. Он заключается в выпадании из масла взвешенных твердых частиц и микрокапель воды под действием силы тяжести, если эти включения имеют достаточные размеры, а их плотность значительно превышает плотность масла[8].

Обработка центрифугированием — этот способ обработки трансформаторного масла заключается в удалении из масла влаги и взвешенных механических частиц при воздействии на них центробежной силы[9]. Можно удалить из трансформаторного масла только влагу, находящуюся в состоянии эмульсии и твердые частицы, удельная масса которых больше удельной массы обрабатываемого трансформаторного масла. Центрифугирование применяется в основном при подготовке масла для заливки в силовые трансформаторы напряжением до 35 кВ, либо в качестве предварительной очистки масла. Длительная обработка масла способствует окисляемости чистого масла из-за возможного удаления антиокислительных присадок.

Обработка масла фильтрованием — обработка трансформаторного масла фильтрованием заключается в пропускании его через пористые перегородки, на которых задерживаются имеющиеся в нём примеси.

Адсорбционная обработка — процесс очистки трансформаторного масла при помощи адсорбции основан на поглощении воды и других примесей различными адсорбентами. В основном для этого применяются синтетические цеолиты, которые имеют высокую адсорбентную способность, особенно к молекулам воды. Обработка трансформаторного масла с помощью цеолитов позволяет удалить из него влагу, находящуюся в растворенном состоянии[10].

Обработка в вакуумных установках. Основным элементом является дегазатор. Сырое трансформаторное масло предварительно нагревается до температуры 50-60°С, после чего распыляется в первой ступени дегазатора[11]. Затем оно тонким слоем стекает по поверхности колец Рашига. Одновременно первая ступень вакуумируется вакуум-насосом. Откачка выделяющихся паров влаги и газа осуществляется через цеолитовый патрон и воздушный фильтр. Из полости первой ступени дегазатора трансформаторное масло самотёком поступает в полость второй ступени, где происходит его окончательная осушка и дегазация. Далее трансформаторное масло через фильтр тонкой очистки подается в трансформатор или ёмкость.

При очистке и регенерации масел могут применяться комбинированные методы, основанные на одновременном использовании нескольких из вышеперечисленных подходов.

7. 
   Ассортимент трансформаторных масел
   

На территории Российской Федерации производятся следующие марки трансформаторных масел:

ГК II А — применяются в электрооборудовании всех классов напряжения;

ВК II А — то же;

МВТ III А — маломасляные выключатели;

Т-1500 У II А — электрооборудование напряжением до 500 кВ включительно;

ТКп II А — то же;

масло селективной очистки — электрооборудование напряжением до 200 кВ включительно;

ГК III А — то же

8. 
   Проверка эксплуатационных свойств
   

Эксплуатационные свойства трансформаторных масел проверяют по электроизоляционным и физико-химическим характеристикам:

определение электрической прочности масла;

определение тангенса угла потерь масла;

определение влагосодержания масла. Метод основан на выделении водорода при взаимодействии находящейся в масле влаги с гидридом кальция;

определения газосодержания масла. Производится с помощью абсорбциометра. Способ определения заключается в измерении изменения остаточного давления в ёмкости после заливки в неё пробы испытываемого масла;

определение механических примесей. Количественное содержание механических примесей заключается в пропускании растворенной в бензине пробы трансформаторного масла через беззольный бумажный фильтр.

Список литературы

1. 
   [ Липштейн Р. А., Шахнович М. И. Трансформаторное масло. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 296 с.
   
2. 
   [ Бурьянов Б. П. Эксплоатация трансформаторного масла. — М.: Госэнергоиздат, 1951. — 264 с.
   
3. 
   [ Аптов И. С., Хомяков М. В. Уход за изоляционным маслом. — Москва-Ленинград: Энергия, 1966. — 112 с. РД 34.43.105-89 Методические указания по эксплуатации трансформаторных масел.
   
4. 
   [ Маневич Л. О. Обработка трансформаторного масла. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — 104 с.
   
5. 
   [ Тищенко В. А., О. В., Агафонов И. А., Пимерзин А. А. и др. Технология производства смазочных масел и спецпродуктов: Учебное пособие. — М.: ЛЕНАНД, 2014. — 240 с.
   
6. 
   [ Монастырский А. Е. Регенерация, сушка и дегазация трансформаторного масла. — Санкт-Петербург: Изд-во Петербургского энергетического института повышения квалификации руководящих работников и специалистов Минэнерго РФ, 2005. — 42 с.
   
7. 
   [ Рыбаков К. В., Коваленко В. П., Нигородов В. В. Сбор и очистка отработавших масел. — М.: АгроНИИТЭИИТО, 1988. — 32 с.
   
8. 
   [ Брай И. В. Регенерация трансформаторных масел. — М.: Химия, 1972. — 168 с.
   
9. 
   [ Кельцев Н. В. Основы адсорбционной техники. — Москва: Химия, 1984. — 592 с.
   
10. 
    [ Тихомиров П. М. Расчет трансформаторов. — М.: Энергия, 1976. — 544 с.