Dầu máy biến áp - mục đích, ứng dụng, đặc điểm

Dầu máy biến áp là một phần dầu tinh chế, nghĩa là dầu khoáng. Nó thu được bằng cách chưng cất dầu, trong đó phần này sôi ở 300 - 400 ° C. Tùy thuộc vào loại nguyên liệu thô, tính chất của dầu máy biến áp là khác nhau. Dầu có thành phần hydrocarbon phức tạp trong đó trọng lượng phân tử trung bình nằm trong khoảng từ 220 đến 340 amu. Bảng hiển thị các thành phần chính và tỷ lệ phần trăm của chúng trong thành phần của dầu máy biến áp.

Các tính chất của dầu biến thế như một chất cách điện chủ yếu được xác định bởi giá trị tiếp tuyến tổn thất điện môi… Do đó, sự hiện diện của nước và sợi trong dầu hoàn toàn bị loại trừ, vì bất kỳ tạp chất cơ học nào cũng làm xấu đi chỉ số này.

Nhiệt độ chảy ra của dầu máy biến áp là từ -45 ° C trở xuống, điều này rất quan trọng để đảm bảo tính linh động của nó trong điều kiện vận hành ở nhiệt độ thấp. Độ nhớt thấp nhất của dầu góp phần tản nhiệt hiệu quả, ngay cả ở nhiệt độ từ 90 đến 150°C trong trường hợp bùng phát.Đối với các nhãn hiệu dầu khác nhau, nhiệt độ này có thể là 150 ° C, 135 ° C, 125 ° C, 90 ° C, không thấp hơn.

Một tính chất cực kỳ quan trọng của dầu máy biến áp là tính ổn định của chúng trong các điều kiện oxy hóa; dầu máy biến áp phải duy trì các thông số cần thiết trong thời gian dài vận hành.

Đặc biệt liên quan đến RF, tất cả các nhãn hiệu dầu máy biến áp được sử dụng trong thiết bị công nghiệp nhất thiết phải bị ức chế bởi ionol phụ gia chống oxy hóa (2,6-di-tert-butylparacresol, còn được gọi là agidol-1). Chất phụ gia tương tác với các gốc peroxide hoạt động xảy ra trong chuỗi phản ứng oxy hóa hydrocacbon. Do đó, dầu máy biến áp bị ức chế có thời gian cảm ứng rõ rệt trong quá trình oxy hóa.

Lúc đầu, các loại dầu nhạy cảm với phụ gia bị oxy hóa chậm do các chuỗi oxy hóa tạo thành bị phá vỡ bởi chất ức chế. Khi phụ gia được sử dụng hết, dầu sẽ bị oxy hóa với tốc độ bình thường như khi không có phụ gia. Thời gian cảm ứng oxy hóa dầu càng dài thì hiệu quả của phụ gia càng cao.

Phần lớn hiệu quả của chất phụ gia có liên quan đến thành phần hydrocacbon của dầu và sự có mặt của các tạp chất phi hydrocacbon thúc đẩy quá trình oxy hóa, có thể là các bazơ nitơ, axit dầu mỏ và các sản phẩm chứa oxy của quá trình oxy hóa dầu.

Khi sản phẩm chưng cất dầu mỏ được tinh chế, hàm lượng chất thơm giảm đi, các tạp chất phi hydrocacbon được loại bỏ và cuối cùng là độ ổn định của dầu máy biến áp ức chế ionol được cải thiện. Trong khi đó, có một tiêu chuẩn quốc tế "Đặc điểm kỹ thuật cho dầu cách điện tươi cho máy biến áp và máy cắt".

Dầu máy biến áp dễ cháy, dễ phân hủy, hầu như không độc hại và không làm suy giảm tầng ozon. Mật độ của dầu máy biến áp thay đổi từ 840 đến 890 kg trên một mét khối. Một trong những tính chất quan trọng nhất là độ nhớt. Độ nhớt càng cao thì độ bền điện môi càng cao. Tuy nhiên, để hoạt động bình thường trong máy biến áp điện và trong máy cắt, dầu không được quá nhớt, nếu không việc làm mát máy biến áp sẽ không hiệu quả và máy cắt sẽ không thể ngắt hồ quang nhanh chóng.

Ở đây cần có sự đánh đổi về độ nhớt.Thông thường độ nhớt động học ở 20 °C, hầu hết các loại dầu máy biến thế nằm trong khoảng từ 28 đến 30 mm2/s.

Trước khi đổ dầu vào thiết bị, dầu được tinh chế bằng cách xử lý chân không nhiệt sâu. Theo tài liệu hướng dẫn này "Phạm vi và Tiêu chuẩn Kiểm tra Thiết bị Điện" (RD 34.45-51.300-97), nồng độ không khí trong dầu máy biến áp đổ vào máy biến áp được che chắn bằng ni-tơ hoặc màng, trong máy biến áp đo lường kín và trong ống lót kín không được vượt quá cao hơn 0,5 (được xác định bằng sắc ký khí) và hàm lượng nước tối đa là 0,001% tính theo trọng lượng.

Đối với máy biến áp điện lực không có màng bảo vệ và ống lót thấm nước, cho phép hàm lượng nước không quá 0,0025% theo khối lượng. Đối với hàm lượng tạp chất cơ học xác định cấp độ tinh khiết của dầu, không được kém hơn thứ 11 đối với thiết bị có điện áp lên đến 220 kV và không được kém hơn thứ 9 đối với thiết bị có điện áp -cao hơn 220 kV . Điện áp đánh thủng, tùy thuộc vào điện áp hoạt động, được hiển thị trong bảng.

Khi nạp dầu, điện áp đánh thủng thấp hơn 5 kV so với trước khi nạp dầu vào thiết bị. Nó được phép giảm lớp tinh khiết xuống 1 và tăng tỷ lệ phần trăm của không khí lên 0,5%.

Điều kiện oxy hóa (phương pháp xác định độ ổn định — theo GOST 981-75)

Điểm rò rỉ của dầu được xác định bằng một thử nghiệm trong đó nghiêng một đường ống có dầu bịt kín một góc 45° và dầu vẫn ở mức cũ trong một phút. Đối với dầu tươi, nhiệt độ này không được thấp hơn -45 °C.

Tham số này là chìa khóa để công tắc dầu… Tuy nhiên, các vùng khí hậu khác nhau có yêu cầu về điểm đông đặc khác nhau. Ví dụ, ở các khu vực phía Nam, dầu máy biến áp có nhiệt độ đổ -35 ° C được phép sử dụng.

Tùy thuộc vào điều kiện hoạt động của thiết bị, các tiêu chuẩn có thể khác nhau, có thể có một số sai lệch. Ví dụ, các loại dầu biến thế Bắc cực không được đông đặc ở nhiệt độ trên -60 ° C và điểm chớp cháy giảm xuống -100 ° C (điểm chớp cháy là nhiệt độ tại đó dầu nóng tạo ra hơi dễ cháy khi trộn với không khí ) .

Về nguyên tắc, nhiệt độ bắt lửa không được thấp hơn 135 ° C. Các đặc điểm như nhiệt độ bắt cháy (dầu bắt lửa và cháy trong 5 giây trở lên) và nhiệt độ tự bốc cháy (ở nhiệt độ 350-400 ° C, dầu bốc cháy ngay cả trong chén nung kín khi có không khí).

Dầu máy biến áp có hệ số dẫn nhiệt từ 0,09 đến 0,14 W/(mx K) và giảm khi nhiệt độ tăng.Nhiệt dung tăng khi nhiệt độ tăng và có thể từ 1,5 kJ / (kg x K) đến 2,5 kJ / (kg x K).

Hệ số giãn nở nhiệt liên quan đến các tiêu chuẩn về kích thước của bể giãn nở và hệ số này nằm trong vùng 0,00065 1 / K. Điện trở của dầu máy biến áp ở 90 ° C và trong điều kiện ứng suất điện trường là 0,5 MV / m trong mọi trường hợp không được cao hơn 50 Ghm * m.

Ngoài độ nhớt, độ bền của dầu giảm khi nhiệt độ tăng. Hằng số điện môi — trong khoảng 2,1 đến 2,4. Tang của góc tổn thất điện môi, như đã đề cập ở trên, có liên quan đến sự có mặt của tạp chất, vì vậy đối với dầu nguyên chất, nó không vượt quá 0,02 ở 90 ° C trong điều kiện tần số trường 50 Hz và trong dầu bị oxy hóa, nó có thể vượt quá 0,2 .

Độ bền điện môi của dầu được đo trong quá trình thử nghiệm đánh thủng 2,5 mm với đường kính điện cực 25,4 mm. Kết quả không được thấp hơn 70 kV và khi đó cường độ điện môi sẽ ít nhất là 280 kV / cm.

Bất chấp các biện pháp đã thực hiện, dầu máy biến áp có thể hấp thụ khí và hòa tan một lượng đáng kể chúng. Trong điều kiện bình thường, 0,16 ml oxy, 0,086 ml nitơ và 1,2 ml carbon dioxide dễ dàng hòa tan trong một centimet khối dầu. Rõ ràng oxy sẽ bắt đầu oxy hóa một chút. Ngược lại, nếu có khí thoát ra thì đây là dấu hiệu của lỗi cuộn dây. Vì vậy, do sự hiện diện của các khí hòa tan trong dầu máy biến áp, các khuyết tật trong máy biến áp được phát hiện bằng phân tích sắc ký.

Tuổi thọ của máy biến áp và dầu không liên quan trực tiếp, nếu máy biến áp có thể hoạt động ổn định trong 15 năm, thì dầu nên được làm sạch hàng năm và tái tạo sau 5 năm. Để ngăn chặn sự cạn kiệt nhanh chóng của tài nguyên dầu, một số biện pháp nhất định được cung cấp, việc áp dụng các biện pháp này sẽ kéo dài đáng kể tuổi thọ của dầu máy biến áp:

• Lắp đặt thiết bị giãn nở với bộ lọc để hấp thụ nước và oxy, cũng như khí tách ra khỏi dầu;

• Tránh làm dầu hoạt động quá nóng;

• Vệ sinh định kỳ;

• Lọc dầu liên tục;

• Giới thiệu chất chống oxy hóa.

Nhiệt độ cao, phản ứng của dầu với dây dẫn và chất điện môi đều thúc đẩy quá trình oxy hóa, điều mà chất bổ sung chất chống oxy hóa đã đề cập ở phần đầu nhằm ngăn chặn. Nhưng việc vệ sinh thường xuyên vẫn được yêu cầu. Làm sạch dầu chất lượng cao đưa nó trở lại tình trạng có thể sử dụng được.

Điều gì có thể là lý do để rút dầu máy biến áp khỏi dịch vụ? Đây có thể là sự nhiễm bẩn của dầu với các chất vĩnh viễn, sự hiện diện của chúng không dẫn đến những thay đổi sâu trong dầu, và sau đó chỉ cần tiến hành làm sạch cơ học là đủ. Nói chung, có một số phương pháp làm sạch: cơ học, nhiệt lý (chưng cất) và hóa lý (hấp phụ, đông tụ).

Nếu tai nạn xảy ra, điện áp đánh thủng giảm mạnh, xuất hiện cặn cacbon, hoặc phân tích sắc ký phát hiện ra sự cố, dầu máy biến áp được làm sạch trực tiếp trong máy biến áp hoặc trong công tắc, chỉ cần ngắt kết nối thiết bị khỏi mạng.

Tuổi thọ của dầu trong máy biến áp có thể được kéo dài bằng cách sử dụng các chất phụ gia chống oxy hóa, bộ lọc siphon nhiệt, v.v. Tuy nhiên, tất cả điều này không loại trừ nhu cầu tái tạo các loại dầu đã qua sử dụng.

Vì vậy, nhiệm vụ của quá trình tái sinh dầu thải là thu được một loại dầu tái sinh được làm sạch tốt, đáp ứng tất cả các tiêu chuẩn của dầu tươi. Ổn định các chất tái sinh không ổn định bằng cách thêm dầu mới hoặc các chất phụ gia chống oxy hóa giúp sử dụng các phương pháp đơn giản và hợp lý nhất để tái sinh dầu máy biến thế đã qua sử dụng.

Khi tái sinh dầu máy biến áp, điều quan trọng là phải thu được các chất tái sinh được tinh chế tốt, bất kể phương pháp tái sinh và mức độ lão hóa của dầu, và việc ổn định, nếu dầu có độ ổn định thấp, phải được thực hiện một cách nhân tạo - bằng cách thêm dầu mới hoặc thêm vào với hiệu quả ổn định cao, hiệu quả cho các loại dầu tái sinh.

Khi tái tạo dầu máy biến áp đã qua sử dụng, thu được tối đa 3 phần dầu gốc để điều chế các loại dầu thương mại khác, chẳng hạn như dầu động cơ, thủy lực, truyền động, chất lỏng cắt và mỡ.

Trung bình sau khi tái sinh thu được 70-85% lượng dầu tùy theo phương pháp công nghệ áp dụng. Tái sinh hóa học đắt hơn. Khi tái sinh dầu máy biến thế có thể thu được tới 90% dầu gốc với chất lượng như dầu mới.

Ngoài ra

Một câu hỏi

Có thể làm khô dầu trong máy biến áp đang hoạt động bằng cách nâng nắp của nó trong thời tiết khô ráo không? Nước sẽ bốc hơi khỏi dầu hay ngược lại, dầu sẽ bị ẩm?

Trả lời

Dầu khô có điện áp đánh thủng 40-50 kV chứa một phần nghìn phần trăm độ ẩm. Để làm ẩm dầu, được đặc trưng bởi sự giảm cường độ phân hủy của dầu xuống 15 - 20 kV, cần có một phần trăm độ ẩm.

Trong các máy biến áp có thông tin liên lạc tự do với không khí trong khí quyển thông qua bộ giãn nở (hoặc dưới vỏ bọc), có sự trao đổi độ ẩm liên tục với không khí. Nếu nhiệt độ của dầu giảm và độ ẩm trong dầu nhỏ hơn trong không khí, thì dầu sẽ hút ẩm từ không khí theo quy luật áp suất riêng phần của hơi ẩm. Bằng cách này, điện áp đánh thủng của dầu giảm.

Trao đổi độ ẩm cũng diễn ra giữa dầu và cách điện máy biến áp (bông, bakelite) được đặt trong dầu. Độ ẩm di chuyển trong vật liệu cách nhiệt từ bộ phận nóng sang bộ phận lạnh. Nếu máy biến áp nóng lên, thì hơi ẩm sẽ truyền từ lớp cách điện sang dầu, và nếu nó nguội đi thì ngược lại.

Do độ ẩm không khí cao trong những tháng mùa hè, điện áp đánh thủng của dầu giảm khi trao đổi độ ẩm tự do so với những tháng mùa đông.

Vào mùa đông, khi độ ẩm không khí thấp nhất và chênh lệch nhiệt độ giữa không khí và dầu lớn nhất, dầu sẽ bị khô đi phần nào. Vào mùa hè, khi sét đánh có nhiều khả năng ảnh hưởng đến cách điện của máy biến áp, độ bền đánh thủng của dầu máy biến áp ở mức thấp nhất trong khi đáng lẽ phải ở mức cao nhất.

Để loại bỏ sự trao đổi ẩm tự do giữa không khí và dầu, người ta sử dụng máy sấy không khí có phớt dầu.

Do đó, khi nắp máy biến áp mở, dầu có thể bị khô hoặc ướt.

Dầu sẽ khô tốt hơn trong thời tiết đóng băng khi không khí chứa ít độ ẩm nhất và có sự chênh lệch nhiệt độ lớn nhất giữa dầu và không khí. Nhưng cách sấy như vậy không hiệu quả và kém hiệu quả nên không được sử dụng trong thực tế.