Трансформаторное масло: характеристики, марки

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.

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 труб, выходящих параллельно с одной или нескольких сторон. 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.

Область применения трансформаторного масла

Для начала развенчаем некоторые стереотипы. Существует стойкое заблуждение, что все жидкости являются проводниками. На самом деле, далеко не все и не так очевидно, как металлы.

Важным свойством трансформаторного масла является его высокая устойчивость к электрическому току. Настолько высока, что жидкость на самом деле является диэлектриком (конечно, в разумных пределах).

Такая особенность, как смазка, – последнее, что интересует электриков. С другой стороны, очень важна теплопроводность.

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

1. В электрических трансформаторах масло действует как диэлектрик и как средство для эффективного рассеивания тепла. Всем известно, что электрические системы сильно нагреваются. Воздушное охлаждение не так эффективно, так как не может гарантировать тесный контакт охлаждающего объекта с теплоносителем. Трансформаторы должны быть массивными, с большой площадью рассеивания. Трансформаторное масло предназначено для эффективного отвода тепла при относительно компактной конструкции.
   Радиаторы есть и даже оснащены вентиляторами.
   
   Но такая система теплоотвода неизмерима по размерам с трансформаторами с воздушным охлаждением (в пользу жидкостных).
2. Кроме того, в контактных группах выключателей используется трансформаторное масло. Очевидно, речь не идет о настенных ключах, которыми вы включаете свет в ванной. Масляные выключатели достигают размеров небольшого дома и используются на высоковольтных подстанциях, снабжающих электроэнергией хотя бы одно промышленное предприятие или целый город.
   

Показатели эффективности таких устройств поражают воображение: напряжение составляет несколько сотен тысяч вольт, а сила тока достигает до 50 тысяч ампер.

Масло в этих устройствах выполняет две функции. Конечно, изоляционные свойства, как у трансформаторов. Но главная цель – эффективное гашение электрической дуги.

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

Однако проблемы возникают только в воздушной среде. Если внутренняя полость заполнена трансформаторным маслом, дуги не возникнут.

Объективности ради заметим: есть другое решение. Помимо масляных выключателей активно применяются вакуумные выключатели. Правда, качественно они выполняют только одну функцию – гашение дуги. Диэлектрические свойства вакуума сравнимы с диэлектрическими свойствами обычного воздуха. Впрочем, это тема для отдельной статьи.

Технические характеристики

Эти жидкости должны быть совместимы с условиями эксплуатации электрооборудования:

• кислотное число, указывающее едкий калий (мг) для нейтрализации свободных кислот;
• вязкость, благодаря которой масло обладает охлаждающими свойствами;
• температура вспышки, когда пары жидкости воспламеняются открытым пламенем;
• реакция водного экстракта с указанием количества нерастворимых кислот в масле;
• пробивное напряжение и при максимальном уровне масла не допустят пробоев изоляции обмоток;
• зольность, указывающая на качество стирки свежего масла, ведь иначе могут остаться частицы мыла и соли;
• содержание серы, которое также не должно оставаться после переработки сырой нефти.

Ссылка! Соединения серы – это химический элемент, вызывающий коррозию и контактное сопротивление переключателей.

Плотность

Качество и эксплуатационные характеристики масла зависят от плотности. Среднее значение при t +20 градусов – 900 кг / м3. Когда температура повышается, она понижается. При 0gr это 892 кг / м3.

Плотность – важный физический показатель масла, но он полностью зависит от сырья.

Коэффициент вязкости

Вязкость влияет на процессы теплопередачи в маслонаполненном агрегате. Лучше, если этот показатель будет занижен для повышенной теплоотдачи от обмоток.

Ссылка! У специалистов часто возникают споры о вязкости трансформаторного масла. Какой выбрать для заправки электрооборудования? Высокая вязкость повышает электроизоляционные характеристики масла, низкая вязкость отлично охлаждает. Как правило, вязкость должна зависеть от конкретной температуры при работе агрегата. Силовые трансформаторы тяжелые, негабаритные. Вязкость – неотъемлемая часть исследования рабочей жидкости. Среднее значение проявляется в функциях.

Специалисты часто идут на компромисс при выборе вязкости масла. В расчетах используются такие понятия, как динамика, кинематика, удельная вязкость.

Динамический

Индекс вязкости измеряется вискозиметром Энглера (в градусах). Он рассчитывается по эмпирическим формулам с учетом движущей силы, действующей на твердый шар в жидкости: η = f / 6ПrVk, где:

• f – сила в (Н), действующая на твердый шар;
• V – скорость мяча, м / с;
• r – радиус сферы (мм);
• k – поправочный коэффициент, учитывающий влияние стенок сосуда.

Ссылка! Вязкость в градусах Энглера – время, за которое масло расходуется (200 мл при + 50 градусах). Полученное время в расчетах делится на срок годности, объем дистиллированной воды (200 мл) при t + 20 градусов.

Кинематический

Коэффициент, полученный путем деления динамической вязкости на плотность трансформаторной жидкости.

Вязкость определяется вискозиметром Цинкевича. Средний параметр – 28х10-6 м2 / с3. Более высокое значение улучшает электроизоляционные свойства масла. Хотя охлаждающая способность снижена.

Совет! При выборе вязкости масла необходимо ориентироваться на среднее значение.

Кислотное число

Параметр важен при проведении полного и сокращенного анализа трансформаторной жидкости. Определяется в мг КОН, необходимого для нейтрализации 1 г масла

Кислотное число – это нормализованный показатель, который указывает:

• скорость износа, коррозия металлических поверхностей;
• возможное снижение диэлектрической прочности масла;
• количество нафтеновых кислот (%), продуктов разложения в масле;
• необходимость регенерации с целью продления срока службы силовой установки, восстановления диэлектрической прочности, химического состава электроизоляционной жидкости.

Температура

Масло добывают из рафинированного масла, доводя его до кипения при температуре + 300 + 400 градусов. Кроме того, трансформаторная жидкость очищается.

Температура вспышки, температура застывания, температура кипения указывает на степень свежести масла, это важно при диагностике.

Вспышки

Вспышка – Нагревание масла до температуры, при которой в сочетании с воздухом образуется легковоспламеняющаяся смесь. В этом случае горючая жидкость даже не успевает загореться.

Важно! Температура вспышки в норме – не более + 135 г. В случае перегрева при вспышке масло просто воспламенится при чиркании спички.

Застывания

Температура застывания до -40 градусов, в южных регионах до -35.

Под этим термином понимается масло, которое начинает застывать до такой степени, что, если трубу наклонить под углом 45 градусов, она просто не будет выступать из стен в течение 1 минуты.

Температура застывания в масляных автоматических выключателях является важным параметром. Холодное масло не должно застывать при t более 45 гр. Хотя все зависит от места заливки масла (выключатель, трансформатор), от режима работы оборудования (на улице, в помещении).

Кипения

Температура кипения нормальная + 300 + 400 градусов. Это заключительный этап, на котором получается чистое трансформаторное масло после очистки от дистиллятов.

Удельная массовая теплоемкость

Измеряется в единицах СИ для индустриального масла в Дж / кг. Высокая теплоемкость масла позволяет отводить тепло от различных частей циркуляции в оборудовании. Но это не постоянная величина. Это полностью зависит от температуры окружающей среды.

Средняя теплоемкость трансформаторного масла составляет 1,67-2,5 кДж / кг. Коэффициент при экспериментах рассчитывается по специальной номограмме.

Теплопроводность

Теплопроводность (0-120 градусов) изменяется при старении, накоплении в масле вредных компонентов, воды, механических примесей, газов. Если оно значительно уменьшается, в трансформаторе нарушается электрическая изоляция и отвод тепла от нагревательного элемента.

Коэффициент теплопроводности (λ, Вт / (м’К) полностью зависит от температуры масла, например, при 0 градусах он составляет – 0,1123, при +120 градусах – 0,1022.

Критерий Прандтля

Физический показатель диэлектрической среды трансформатора рассчитывается по формуле: Pr = n / a = mcp / l:

• n = m / r – кинематический коэффициент вязкости;
• m – коэффициент динамической вязкости;
• r – плотность;
• l – коэффициент теплопроводности;
• a = l / rcp – коэффициент температуропроводности;
• cp – удельная теплоемкость среды при постоянном давлении.

Число позволяет определить физические характеристики окружающей среды и ее термодинамическое состояние. Показатель будет меняться при колебаниях температуры: 0 ° C Pr = 866, 100 ° C Pr = 43.9.

Натровая проба

Метод определения качества трансформаторной жидкости. Насколько он чист от примесей, мыла, солей.

Содовый тест показывает устойчивость масла к окислению. Если он слишком высокий, значит, в жидкости остались посторонние загрязнения даже после стирки.

Химический состав трансформаторного масла и его строение

Трансформаторное масло получают из нефти, в состав которой входят углерод и водород, а также ряд других соединений, содержащих кислород, азот и серу. В процентном соотношении доли компонентов распределяются следующим образом: углерод – 84-85%, водород – 12-14%.

На свойства трансформаторного масла сильно влияет происхождение сырья, например, место производства масла. Нефтяные углеводороды могут принадлежать к одной из следующих четырех групп.

Метановые углеводороды

Также называются парафиновыми углеводородами. Они обладают хорошей химической стойкостью и высокой температурой вспышки. Но при этом такие вещества могут терять текучесть даже при комнатной температуре. Последнее обстоятельство значительно ограничивает использование метановых масел для производства изоляционных масел.

Нафтеновые углеводороды

Одна из основных составляющих масляных фракций. Нафтены более стабильны, чем метаны, и легко окисляются.

Ароматические углеводороды

Его условно можно разделить на симметричные и ароматические углеводороды с длинными боковыми цепями.

Вещества первого типа трудно окисляются. Именно поэтому они являются ценным компонентом трансформаторного масла.

Вещества второго типа, напротив, склонны соединяться с кислородом. Эта емкость увеличивается пропорционально увеличению количества и длины боковых цепей.

Ароматические углеводороды содержатся во всех трансформаторных маслах. Именно из них обычно образуется шлам, но полностью избавиться от такого компонента без «очистки» масла не представляется возможным.

Олефиновые углеводороды

Это ненасыщенные углеводороды, потому что они могут относительно легко взаимодействовать с другими веществами. Они нестабильны и поэтому должны быть полностью удалены из трансформаторных масел.

В большинстве случаев в состав масел входят все перечисленные группы углеводородов. Лучшие масла содержат 75-83% нафтеновых углеводородов. Если количество углеводородов метана превышает 25-30%, такое масло называют парафиновым.

Ароматические углеводороды содержатся в масле в количестве 14-30%, а ненасыщенные олефиновые углеводороды – 0,1-0,5%.

Чем выше температура кипения масляной фракции, тем более богатая углеродом и бедная водородом нефть. Кроме того, повышение температуры приводит к усложнению строения молекул углеводородов.

Очистка трансформаторного масла

GlobeCore предлагает специальное оборудование для очистки и восстановления эксплуатационных свойств всех типов трансформаторных масел, как отечественных, так и зарубежных. Разнообразие применяемых технологий (вакуумная термообработка, использование специальных абсорбентов и др.) Позволяет получить полное восстановление физико-химических свойств отработанных масел на уровне свежих.

Теперь загрязненное масло не нужно утилизировать и покупать новое. Достаточно провести его переработку на передвижных маслостанциях типа ШМ – и срок службы трансформаторного масла продлится!

Регенерация трансформаторного масла в работающем трансформаторе

Технические характеристики трансформаторного масла

Помимо минерального моторного масла, трансформаторное масло получают путем перегонки подготовленной (рафинированной) сырой нефти путем кипячения сырья. После сублимации при температуре 300 ° C – 400 ° C остается так называемый дизельный дистиллят.

Фактически это вещество является основой для получения трансформаторного масла. Во время очистки снижается насыщенность ароматическими углеродными и неуглеродными соединениями. В результате повышается стабильность продукта.

Физические и химические процессы можно контролировать с помощью сублимации и отделения дистиллята. Манипулируя сырьем и базовой технологией, можно изменить свойства трансформаторного масла. Они определяются полученным соотношением компонентов:

Примечательно, что этот продукт экологически чистый. При его производстве, использовании и утилизации воздействие на природу не больше, чем влияние сырья (сырой нефти). В состав не входят искусственно синтезированные добавки.

Как и масло, трансформаторное и коммутационное масло нетоксично (насколько можно сказать о нефтепродуктах), не разрушает озоновый слой и бесследно разлагается в естественной среде.

Одна из важных характеристик – плотность трансформаторного масла. Типичные значения находятся в диапазоне 0,82 – 0,89 * 10³ кг / м³. Цифры зависят от температуры: рабочий диапазон от 0 ° C до 120 ° C.

При нагреве она уменьшается, этот фактор учитывается при проектировании радиаторной системы охлаждения трансформаторов.

Поскольку масла относительно универсальны, эта функция может варьироваться в зависимости от потребностей клиента. Трансформаторные подстанции расположены в разных климатических зонах, чаще всего на Крайнем Севере и в Сибири.

Не только плотность меняется в зависимости от температуры

Вязкость трансформаторного масла может резко изменить общую производительность электроустановки.

Индикаторы	ТКп	Селективное рафинированное масло	Т-1500У	gk	настоящий	AGK	Mw
Кинематическая вязкость, мкм2 / с * при температуре
50 ° С	девять	девять	–	девять	девять	5	–
40 ° C	–	–	одиннадцать	–	–	–	3.5
20 ° C	–	28 год	–	–	–	–	–
-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
Мигает в закрытом тигле, не ниже	135	150	135	135	135	125	95
Замерзание, не выше	-45	-45	-45	-45	-45	-60	-65

Этот параметр является компромиссным продуктом. Для обеспечения диэлектрической прочности масла вязкость масла должна быть высокой. Почти как твердый диэлектрик. Но изоляция проводников – не единственное назначение рассматриваемой жидкости.

Принцип работы масляного трансформатора – видео

• Отвод тепла – возможен при достаточно жидком теплоносителе. То есть для нормального охлаждения электрической системы вязкость должна быть как можно меньше.
• Гашение электрической дуги. Как это работает? В нормальной воздушной среде, когда контакты размыкаются (замыкаются) при высокой нагрузке, возникает дуга, аналогичная сварочной.

Густое масло, механически не сможет быстро заполнить зазор при движении контактов. Образовавшиеся воздушные карманы вызовут выгибание. И наоборот, достаточно жидкий наполнитель всегда будет поддерживать среду без пузырьков.

Вспышка и воспламенение

Интересен с точки зрения физики процесса такой параметр, как температура вспышки трансформаторного масла. Для любого нефтепродукта это температура воспламенения жидкой среды при контакте с открытым источником пламени.

Однако условия горения внутри трансформатора не создаются из-за недостатка кислорода. А вот открытое пламя теоретически возможно: если при размыкании контактов образуется кратковременная дуга.

Следовательно, повышение температуры воспламенения является неотъемлемой частью свойств масел. Это значение постепенно уменьшается из-за неисправности трансформаторного оборудования. С другой стороны, температура воспламенения увеличивается при нормальной работе. Допустимое значение – выше 155 ° C.

Чтобы понять механизм, точка воспламенения связана с летучестью масла. То есть он должен быть достаточно жидким, но при этом не переходить в газообразное состояние при нормальных условиях эксплуатации.

Помимо традиционного параметра существует такое понятие, как температура самовоспламенения, которое характерно именно для трансформаторов. В нашем случае это значение составляет 350 ° C – 400 ° C.

Если обмотки нагреть до этой температуры, происходит неконтролируемое возгорание и взрыв трансформатора. К счастью, такие случаи крайне редки. Конечно, при соблюдении условий эксплуатации.

Поэтому наряду с подбором качественного масла необходимо постоянно следить за состоянием электросистем. При отборе проб испытательной жидкости можно понять, какие проблемы в самом трансформаторе или в высоковольтном переключателе.

После проведенных исследований оцениваются такие показатели, как рефракция, вязкость, плотность, диэлектрические свойства и т.д. Результаты сравниваются с табличными значениями, установленными стандартом применения масла.

В таблице приведены основные показатели трансформаторного масла:

Температура t, ° C	Плотность p, кг / м3	Cp, кДж / (кг · К)	, Вт / (м’K)	а-10 ** 8, м2 / с	Μ-10 ** 4, прошло	в-10 ** 6, м2 / с	ß-10 ** 4, К “1	Rg
0	892,5	1,549	0,1123	8,14	629,8	70: 5	6,80	866
10	886,4	1,620	0,1115	7,83	335,5	37,9	6,85	484
ветры	880,3	1,666	0,1106	7,56	198,2	22,5	6,90	298
тридцать	874,2	1,729	0,1008	7,28	128,5	14,7	6,95	202
40	868,2	1,788	0,1090	7,03	89,4	10,3	7.00	146
50	862,1	1846	0,1082	6,80	65,3	7,58	7,05	111
60	856,0	1 905	0,1072	6.58	49,5	5,78	7.10	87,8
70	850,0	1 964	0,1064	6,36	38,6	4,54	7,15	71,3
80	843,9	2,026	0,1056	6,17	30,8	3,66	7.20	59,3
90	837,8	2,085	0,1047	6.00	25,4	3,03	7,25	50,5
100	831,8	2144	0,1038	5,83	21,3	2,56	7.30	43,9
110	825,7	2 202	0,1030	5,67	18,1	2,20	7,35	38,8
120	819,6	2 261	0,1022	5,50	15,7	1,92	7,40	34,9

• cp – удельная массовая теплоемкость без изменения рабочего давления;
• λ – теплопроводность: общий коэффициент;
• а – теплопроводность: общий коэффициент;
• μ – коэффициент динамической вязкости;
• – кинематический коэффициент вязкости;
• β – объемное расширение: общий коэффициент;
• Pr – это тест Прандтля.

Технические жидкости для обеспечения работы трансформаторных подстанций закупаются в огромных объемах, это довольно дорого. Каждая партия тестируется перед использованием и во время эксплуатации.

Ежегодно техническая жидкость требует тщательной очистки. Этим занимаются спецслужбы. Причем каждые 5-6 лет требуется регенерация (почти полная замена масла в электросистеме). Процедура стоит недешево, но без нее работа трансформатора станет опасной.

В качестве компромисса широко применяется реставрация имущества. Разработку поручают нефтехимическому заводу, где масло приобретает свои первоначальные свойства. Стоимость добавленных добавок в несколько раз ниже, чем при полной замене материала.

Варианты применения трансформаторного масла в быту

Жидкость используется не только на промышленном оборудовании и силовых трансформаторах, но и в быту:

• охладить, погасить электрическую дугу;
• заливка в электрооборудование высоковольтных классов;
• смазка вакуумных выключателей, высоковольтных трансформаторов.

Срок службы трансформатора и масла напрямую не связаны. Однако высоковольтная установка будет надежно работать до 15 лет, если масло очищается ежегодно и регенерируется один раз в пять лет, антиоксиданты удаляются, фильтруются, устанавливаются антиоксидантные присадки и фильтрующие расширители для удаления газа, поглощения воды и кислорода.

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 обеспечивает антиоксидантная добавка, 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. Это также 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 больше нигде не использовались. Каждая партия используемого масла должна иметь сертификат производителя.

Прежде чем заливать масло в оборудование, оно должно пройти глубокую термовакуумную обработку. Порядок проведения определяется методическим 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. Сфера 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, это означает, что обмотка имеет 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

Парадигма выбора трансформаторного масла

Основным положением парадигмы выбора трансформаторного масла является пункт 1.2 ГОСТ 15150-69 «Машины, устройства и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических регионов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортировки с точки зрения воздействия климатических факторов внешняя среда », которая формулируется следующим образом:

«Продукция должна сохранять свои параметры в пределах, установленных техническими условиями, стандартами или техническими условиями, в течение срока полезного использования и срока хранения, указанного в технических условиях, стандартах или технических условиях, после и (или) в процессе воздействия климатических факторов, значения которых установлены настоящим стандартом. Продукция предназначена для эксплуатации, хранения и транспортировки в диапазоне от более высоких до более низких значений этих климатических факторов…».

Смысл этого положения заключается в том, что если конкретное изменение климата и категория размещения, указанные на паспортной табличке трансформатора, установлены для продукта в целом, производитель гарантирует, что все составные части трансформаторов будут гарантированно надежно работать при температуре окружающей среды диапазон при соответствующих условиях.

Сегодня ни один перерабатывающий завод не производит универсальных трансформаторов, которые можно было бы использовать в любой точке мира. Поэтому сегодня предприятия помимо линейки стандартных трансформаторов выпускают модификации для различных климатических условий эксплуатации. Все виды климатических условий и категории размещения оборудования нормируются указанным ГОСТ 15150-69. Климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ Р 52719 должны указываться на табличке трансформатора или в соответствующей части полного обозначения трансформатора либо в отдельном поле и иметь буквенно-цифровую форму, как показано на рис. 5. При этом обозначение по ГОСТ 15150-69:

1. буквами обозначено климатическое исполнение (то есть точно регион установки);
2. цифра указывает категорию размещения (то есть, где конкретно установлен трансформатор: на улице, в помещении и т д.).

Рис. 5. Климатическое исполнение и категория размещения на табличке трансформатора
В России основными климатическими исполнениями силовых и распределительных трансформаторов являются «У» и «УХЛ», иногда встречается вариант «М». Наиболее распространены категории размещения 1 и 3. Подробные пояснения приведены в таблицах 5 и 6.

Таблица 5. Пояснения к климатическим версиям

У меня есть	Для макроклиматического региона с умеренным климатом (работа на суше, реках, озерах)
УХЛ	Для макроклиматических регионов с умеренным и холодным климатом (работа на суше, реках, озерах)
М	Для макроклиматического региона с умеренно холодным морским климатом (работа в регионах с морским климатом)

Таблица 6. Пояснения к категориям размещения

1

Внешнее использование

3

Эксплуатация в помещениях (объемах) с естественной вентиляцией без искусственно контролируемых климатических условий, где колебания температуры и влажности, воздействие песка и пыли значительно меньше, чем на открытом воздухе, например, в металлических с теплоизоляцией, каменных, бетонных, деревянных помещениях (отсутствие воздействия атмосферных осадков, прямого солнечного излучения; значительное уменьшение ветра; значительное снижение или отсутствие воздействия рассеянного солнечного излучения и конденсации влаги)

В зависимости от климатического исполнения и категории размещения определяются верхний и нижний температурные пределы для работы трансформаторов и параметры влажности. Соответствующие значения показаны в таблице 7.

Таблица 7. Диапазон рабочих температур и параметры влажности

Y1	Температура от +40 до −45 ° С, влажность до 100% (25 ° С)
УХЛ1	Температура от +40 до −60 ° С, влажность до 100% (25 ° С)
M1	Температура от +40 до -40 ° С, влажность до 100% (25 ° С)
U3	Температура от +40 до −45 ° С, влажность до 98% (25 ° С)
УХЛ3	Температура от +40 до -60 ° С, влажность до 98% (25 ° С)
M3	Температура от +40 до -40 ° С, влажность до 98% (25 ° С)

Например, буквенно-цифровой код «U1», указанный на пластине трансформатора на рис. 5, означает, что трансформатор предназначен для использования вне помещений в умеренном климате. Температура эксплуатации от +40 до −45 °, влажность до 100% (25 ° С).

Наибольшую сложность при составлении технического задания на закупку силового или распределительного масляного трансформатора очень часто вызывает определение потребности в трансформаторном масле.

Для оптимального выбора трансформаторного масла необходимо представить годовой температурный профиль региона, в котором должен работать силовой или распределительный трансформатор. На рисунках 6-9 показаны четыре карты профиля температуры. По ГОСТ 15150-69 представлены карты макроклиматического района холодного климата России (рис. 6) и макроклиматических регионов земного шара (рис. 7). Более подробно для России на рис. 8 показаны январские минимумы, а на рис. 9 – абсолютные минимумы года. Такие температурные профили помогут не ошибиться при выборе конкретного трансформаторного масла.

Рис. 6. Границы макроклиматического района с холодным климатом на территории Российской Федерации

Рис. 7. Макроклиматические регионы земного шара

Рис. 8. Распределение температуры воздуха в январе на территории Российской Федерации

Рис. 9. Абсолютные минимумы года на территории РФ
В результате обобщения вышеизложенной информации и многолетнего опыта в области продажи силовых и распределительных трансформаторов представляется возможным сформулировать общее правило выбора трансформаторного масла, которое производитель должен вводить в закупаемом трансформатор:

При использовании трансформатора вне макроклиматического региона с холодным климатом на территории Российской Федерации (или в любой точке мира) в большинстве случаев целесообразно использовать трансформаторное масло с модификацией рабочего температурного диапазона U климатический. В пределах макроклиматического региона при холодном климате необходимо применять трансформаторное масло с рабочим диапазоном температур УХЛ1. Согласно этому правилу трансформатор в пределах большинства федеральных округов (Северо-Западный федеральный округ, Центральный федеральный округ, Приволжский федеральный округ, Северо-Кавказский федеральный округ, Южный федеральный округ, КФД) должен иметь климатическое исполнение соответственно У1. Необходимость климатических характеристик УХЛ1 следует учитывать при эксплуатации на территории Уральского федерального округа, Сибирского федерального округа и Дальневосточного федерального округа.

Диэлектрическая постоянная масла

Одним из основных показателей технических масел является ɛ – диэлектрическая проницаемость масла (диэлектрическая проницаемость масла), которая характеризует его диэлектрические свойства.

Свежие инженерные масла являются хорошими диэлектриками, среди которых электроизоляционные масла – трансформаторные, кабельные, конденсаторные – обладают особенно высокими диэлектрическими свойствами. В целом диэлектрическая проницаемость масел находится в пределах 2,3-2,6.

В процессе эксплуатации масло постепенно меняет свой химический состав из-за загрязнения водой, продуктами износа металла, технологическими жидкостями, продуктами истощения присадок, продуктами неполного сгорания топлива, сажей и т.д. Изменение физико-химического состава масла приводит к увеличению его диэлектрической проницаемости, причем увеличение диэлектрической проницаемости масла напрямую связано со степенью загрязнения масла посторонними примесями.

В связи с тем, что диэлектрическая проницаемость масла изменяется под воздействием ряда загрязнений, точно выявить причину увеличения диэлектрической проницаемости не представляется возможным, однако по результатам практических исследований коэффициенты установлена ​​корреляция между диэлектрической проницаемостью и характеристиками моторных масел.

Рис.1 – Значение коэффициентов корреляции между диэлектрической проницаемостью и характеристиками моторных масел

В практике сервисного обслуживания промышленных предприятий знание точного количественного значения не так важно, тогда как вся диагностическая информация о текущем состоянии масла сосредоточена в характере изменения диэлектрической проницаемости масла ɛ с течением времени. Контролируя это изменение путем построения трендов и интеграции их с контролем других показателей масла, вы всегда можете спрогнозировать приближение состояния масла к пороговому значению и провести его замену своевременно, не раньше и не позже указанного времени требуется.

Для периодической проверки диэлектрической проницаемости ɛ непосредственно на месте установки оборудования очень важно соблюдение следующих условий:

• проводить измерения нашим сервисным персоналом без привлечения сторонних специалистов,
• контроль без использования специальных реагентов и громоздкого оборудования,
• обеспечение высокой скорости измерения.

Всем этим требованиям отвечает портативный анализатор BALTECH OA-5000, принцип работы которого основан на сравнении диэлектрической проницаемости свежего и отработанного масла.

Процедура измерения предельно проста и включает:

1. Калибровка прибора каплей свежего масла с сохранением измеренного значения ɛ в памяти прибора.
2. Очистка аналитической камеры от капли свежего масла.
3. Проверить рабочее масло каплей в аналитическую камеру.
4. Получите результаты измерений по цветовой шкале анализатора:

• индикатор в «зеленом» секторе дисплея – удовлетворительное состояние масла, что позволяет его дальнейшую работу;
• индикатор в «красном» секторе дисплея – неудовлетворительное состояние масла, требующее замены.

Несмотря на высокую достоверность результатов измерений анализатором, во многих случаях контроля диэлектрической проницаемости масла недостаточно, поэтому для получения количественных значений основных показателей масла (вязкость, ОКЧ, ОСЧ, содержание загрязнений и продуктов износа и т д.) и диагностической информации о состоянии оборудования, MVR рекомендует приобрести одну из наших минилабораторий. Ознакомиться с функционалом каждой модели вы можете на нашем сайте.

Если по финансовым или другим причинам покупка наших систем анализа масла для вас невозможна, специалисты сервисной и энергетической службы (OVOE) MVR не только проведут полный анализ ваших масел, но и по вашему запросу выполнят полный комплекс работ по тепловому обследованию, вибродиагностике и виброрегулировке вашего оборудования.

Второстепенные характеристики трансформаторного масла

Устойчивость к окислению масла – не что иное, как антивозрастное средство. У этого явления есть два недостатка:

1. Связывание активных добавок молекулами кислорода, которые обеспечивают основные параметры жидкости.
2. Осаждение продуктов окисления на поверхностях деталей трансформатора: обмоток, проводников, контактных групп. Это приводит к уменьшению тепловыделения с последующим кипением масла в точках контакта.
3. Зольность – это наличие примесей и причина их появления. После промывки нового масла в его составе остаются химические очистители (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 добавляют присадки, нейтрализующие солевые и мыльные отложения.

Температура застывания характеризует превращение жидкости в жир. Этот показатель (от – 35 ° C до – 50 ° C) применим только при холодном запуске электросистемы. Работающий трансформатор сам по себе является источником тепла и поддерживает жидкость в порядке.

Марки

Трансформаторные масла используются в различных, порой довольно сложных условиях: при отрицательных температурах в Арктике или, наоборот, при очень высоких температурах в странах с жарким климатом.

Трансформаторы на морских нефтяных платформах также работают в экстремальных условиях.

Существуют разные типы трансформаторных масел для разных условий эксплуатации. Различие в качестве работ связано с разными технологиями их производства и выбором технологий в зависимости от сырья, например, масла.

Различные марки масел в основном представлены российскими, шведскими и австрийскими производителями. Зарубежные аналоги зачастую немного превосходят по качеству российские, так как требования к характеристикам масел за рубежом более жесткие. Стоимость их относительно высока.

Марка ТСП

Добывается из нефти, добываемой в западной части Сибири. Качество этой марки не слишком высокое, не рекомендуется использовать в агрегатах мощностью более 220 кВ. Марка ТКп производится из малосернистой нефти. Рассчитан на напряжение до 500 кВ.

Российские масла Т750 и Т1500

Например, их производят устаревшими методами, при их производстве используется серная кислота, в результате в маслах содержится много серы.

Но для оборудования, напряжение которого не превышает 500 кВ, эти масла вполне подходят, и при дальнейшей переработке их можно заливать в оборудование, рассчитанное на напряжение до 750 кВ.

Масло марки ГК

Также производится в России, производится по более современной технологии гидрокрекинга. Использование каталитического гидроиспарения придает ему высокие гидроизоляционные свойства, что позволяет использовать масла этой марки на оборудовании мощностью до 1150 кВт. Масло VG устойчиво к окислению и производится на основе парафинового масла.

Отличные изоляционные свойства позволяют использовать его в оборудовании, рассчитанном на очень высокие напряжения.

Масло АГК

Относится к классу арктических масел и отличается стабильной работой при низких температурах. Его низкая вязкость рассчитана на работу при отрицательных температурах. Подходит для оборудования с более высокими классами напряжения.

Марка МВТ

Используется для использования в северных широтах. Помимо низкой вязкости, он имеет низкую температуру застывания и низкую температуру вспышки.

Шведская компания Nynas производит масла марок Nitro10X и Nitro11GX

Оба сорта производятся из венесуэльской нефти, которая содержит очень мало парафинов и соединений серы. Масла из этого сырья превосходят российские масла по низкотемпературным свойствам.

Mobil из США выпускает масло Mobilect 44N

Изготовлено из техасских нафтеновых масел, также с низким содержанием парафина и серы. Благодаря добавлению присадок масло обладает хорошими низкотемпературными и антиоксидантными свойствами.

Помимо листинговых компаний производством трансформаторных масел занимаются Shell (Нидерланды), Technol (Азербайджан), British Petroleum (Великобритания) и многие другие, причем количество марок трансформаторного масла очень велико.

Трансформаторные масла имеют множество параметров и показателей, поэтому подобрать нужную марку с подходящим составом – очень сложная задача для неспециалиста. В результате неправильного выбора высока вероятность выхода из строя дорогостоящего оборудования. Кроме того, трансформаторы являются устройствами высокого напряжения, поэтому человеческие жертвы вполне возможны.

Поэтому к выбору смазки нужно отнестись очень серьезно, здесь нет права на ошибку.

Помимо правильного выбора необходим постоянный контроль за состоянием масла. При соблюдении этих условий производители гарантируют долгую и надежную работу трансформаторов.