При какой температуре замерзает трансформаторное масло
Перейти к содержимому

При какой температуре замерзает трансформаторное масло

  • автор:

Знания об изоляционном масле

Электроизоляционное масло включает трансформаторное масло, масло для конденсаторов, кабельное масло и масло для масляных переключателей (масло для автоматических выключателей и т. д.). Этот тип масла часто называют электроизоляционным маслом.

2. Какова основная функция изоляционного масла?

Изоляционное масло в основном играет роль изоляции и охлаждения в электрооборудовании. Например, железный сердечник и катушка в трансформаторе погружены в трансформаторное масло, чтобы изолировать его от воздуха и влаги. Между ними хорошая изоляция, и есть теплопроводность наружу.

3. Каковы характеристики изоляционного масла?

Основные характеристики изоляционного масла имеют три аспекта: во-первых, хорошая изоляция, то есть высокая диэлектрическая прочность (или напряжение пробоя), и небольшой коэффициент диэлектрических потерь, высокая диэлектрическая прочность (или напряжение пробоя), чтобы гарантировать, что проводник может быть хорошо изолирует и может предотвратить явление пробоя между электродами под действием напряжения при использовании обычного изоляционного масла. Низкий коэффициент диэлектрических потерь может значительно снизить потери энергии, вызванные изменением полярности переменного тока. Вслед за хорошей теплопередачей и текучестью, масло имеет подходящую вязкость и низкую температуру замерзания (или температуру застывания), что обеспечивает эффективное охлаждение сердечника и обмотки трансформатора, так что выключатели, автоматические выключатели, насосы, регуляторы, распределение нагрузки механизм смены контактов и тому подобное могут двигаться гибко. Кроме того, он должен обладать отличной устойчивостью к окислению, что может значительно снизить образование шлама и кислоты при хранении и использовании. Эти шламы и кислоты отрицательно влияют на электрические свойства и охлаждающую способность масла и сокращают срок его службы.

4. Каковы источники влаги в изоляционном масле? В какой форме он существует?

В процессе упаковки, транспортировки и хранения изоляционного масла, если оно не хранится должным образом, оно может попасть в воду. Кроме того, нефтепродукты обладают определенной степенью водопоглощения, что позволяет поглощать и растворять часть воды из атмосферы или при контакте с водой. Способность изоляционного масла к водопоглощению зависит от его состава и температуры окружающей среды. Вообще говоря, водорастворимая способность изоляционного масла составляет около 40 PPm при 20 градусах, а содержание воды в трансформаторном масле может быть уменьшено примерно до 10 PPm с помощью промышленного устройства для обезвоживания. Кроме того, влагопоглощение масла линейно увеличивается с влажностью и температурой масла в воздушной фазе. . Например, когда температура образца масла составляет 60 градусов, а относительная влажность составляет 40 процентов, содержание воды в масле составляет 80 частей на миллион, а когда относительная влажность составляет 80 процентов, содержание воды в масле достигает 200 частей на миллион. Масла с разным химическим составом могут иметь разницу в водопоглощении в десятки промилле. Чем больше ароматических углеводородов в масле, тем выше влагопоглощение масла, а также можно использовать наличие в масле некоторых полярных молекул. Повышают влагопоглощение нефтепродуктов.

5. Вода присутствует в изоляционном масле тремя способами:

(1) Приостановлено. Вода взвешена в масле в виде капель воды.

(2) Эмульгированный. Относится к чрезвычайно мелким каплям воды, равномерно диспергированным в масле.

(3) Растворенная форма. Влага существует как растворенная в масле.

6. Каково неблагоприятное воздействие влаги на электрические свойства изоляционного масла?

Влага наносит большой вред электрическим свойствам и физико-химическим свойствам изолирующей среды. Во-первых, влага снизит пробивное напряжение масла. Согласно отчетам, когда содержание воды в масле составляет >.01 процент, напряжение пробоя составляет около 15 кВ, а когда содержание воды увеличивается до 0. 03 процента, напряжение пробоя падает примерно до 6 кВ, а вода также оказывает значительное влияние на коэффициент диэлектрических потерь. При содержании воды в масле 0,02 процента коэффициент диэлектрических потерь составляет 1X10-2, а при увеличении содержания воды в 15 раз, то есть 0,10 процента, коэффициент диэлектрических потерь возрастает до 2,1X>.

Кроме того, влага также может способствовать коррозионному воздействию органических кислот на такие металлы, как медь и железо, и возникающее в результате омыление ухудшает коэффициент диэлектрических потерь масла, увеличивает поглощение влаги маслом и катализирует окисление масла. . Принято считать, что скорость старения влажного масла в 2-4 раз выше, чем у сухого масла, поэтому на присутствие воды в изоляционном масле люди обращали большое внимание в течение долгого времени. В настоящее время стандарты трансформаторов в стране и за рубежом требуют, чтобы влажность контролировалась на уровне около 40 частей на миллион.

7. Каково значение контроля температуры вспышки «трансформаторного масла в процессе эксплуатации»?

Температура вспышки является показателем безопасности изоляционного масла при хранении и эксплуатации. В частности, для контроля трансформаторного масла в процессе эксплуатации необходима температура воспламенения. Падение температуры вспышки свидетельствует о наличии в масле летучих горючих веществ. Эти низкомолекулярные углеводороды часто образуются при пиролизе изоляционного масла при высокой температуре из-за частичного выхода из строя электрооборудования, что приводит к перегреву. Поэтому электроприборы можно вовремя обнаружить по температуре вспышки. Если в оборудовании имеется неисправность по перегреву, для масла, недавно заправленного в оборудование и после капитального ремонта, измерение температуры вспышки может определить, есть ли смешанное легкое дистиллятное масло. Если температура вспышки слишком низкая, электрическое оборудование загорится. или даже взорваться. Поэтому в новых стандартах трансформаторных масел в различных странах установлены строгие показатели контроля температуры вспышки. Как правило, закрытая точка не ниже 140 градусов, а открытая температура вспышки не ниже 145 градусов. Температура вспышки «текучего масла» также строго контролируется, и значение падения температуры вспышки каждого измерения не должно быть на 5 градусов ниже предыдущего.

8. Какова температура замерзания и температура застывания изоляционного масла? Влияет ли этот показатель на характеристики изоляционного масла?

Температура замерзания изоляционного масла — это самая высокая температура, при которой уровень масла не меняется. Температура застывания изоляционного масла – это самая низкая температура, при которой течет испытуемое масло.

Поэтому при температуре замерзания или температуре застывания масла есть только примерная максимальная температура, когда масло теряет свою текучесть.

9. Как влияет кинематическая вязкость на изоляционное масло?

Трансформаторное масло используется в качестве среды для изоляции и теплопередачи в трансформаторах. Необходимо выбрать соответствующую вязкость, чтобы обеспечить идеальное охлаждающее действие масла при длительной эксплуатации, и выбрать разумную низкотемпературную вязкость, чтобы обеспечить безопасную работу трансформатора после остановки и повторного запуска. . Чрезмерная вязкость ухудшает теплообмен и, наоборот, снижает безопасность труда. Таким образом, требования к вязкости 0 градусов и кинематической вязкости 100 градусов указаны в американском стандарте трансформаторного масла ASTM D3487, а требования к вязкости 40 градусов, -15 градусов (или -30 градусов, > градус) кинематическая вязкость также указана в стандарте IEC 296, изданном требованиями Международной электротехнической комиссии. Чрезмерная вязкость ухудшает теплообмен и, наоборот, снижает безопасность труда.

10. Зачем контролировать плотность (или относительную плотность) изоляционного масла?

Плотность (или относительный масштаб) связана как с составом нефти, так и с запасом воды. Для изоляционного масла контроль его плотности также в некотором смысле регулирует количество воды в масле, особенно для предотвращения временного отключения трансформаторов, работающих в холодных регионах, зимой без льдин. Если в изоляционном масле слишком много влаги, кристаллы льда прилипнут к электродам при низкой температуре, но когда температура повысится, кристаллы льда, прилипшие к электродам, растают и повысят проводимость, что вызовет опасность разряда. . Плотность изоляционного масла контролируется, обычно должно быть показано, что плотность не превышает 895 кг/м3 при 20 градусах.

11. Какое значение имеет определение кислотного числа для использования изоляционного масла?

Кислотное число изоляционного масла указывает на то, что масло содержит кислые вещества, то есть общее значение органических кислот и неорганических кислот. Обычно его выражают количеством мг гидроксида калия, необходимого для нейтрализации кислых веществ в 1 г изоляционного масла.

Новое не бывшее в употреблении трансформаторное масло почти не имеет кислотных веществ, и его кислотное число довольно мало, но при длительном хранении масло неизбежно будет вступать в контакт с кислородом воздуха, особенно после его заправки в электрооборудование. и введен в эксплуатацию, а масло легко повреждается. Старение. На ранней стадии окисления в основном образуются низкомолекулярные органические кислоты, а при дальнейшем окислении образуются высокомолекулярные органические кислоты и кислые продукты. После того, как в изоляционном масле появятся вышеупомянутые различные кислотные вещества, электропроводность масла улучшится, а изоляционные характеристики масла будут снижены. Происходит коррозия металлов. В случае высокой рабочей температуры (выше 80 градусов) ускоряется старение бумажно-волокнистых изоляционных материалов, что сокращает срок службы оборудования. Кислотное число неиспользованного трансформаторного масла обычно составляет 0,03 мг КОН/г, а кислотное число рабочего масла не должно превышать 0,1 мг КОН/г.

12. Каково значение измерения значения PH изоляционного масла во время эксплуатации?

Как правило, неиспользованные (новые) трансформаторы почти не содержат кислотных веществ, и их кислотное число низкое. Значение pH находится в диапазоне 6~7. Значение pH в основном используется для обозначения показателя водорастворимой кислоты изоляционного масла.

По данным исследования на месте в моей стране, анализа масла в ходе имитационного испытания и результатов испытания на старение в соответствующей лаборатории, когда кислотное число работающего трансформаторного масла обычно превышает 0. 1 мг КОН/г, а значение PH равно или меньше 4.0, возрастает возможность осаждения шлама в рабочем масле трансформатора. Напротив, трансформаторное масло в принципе может обеспечить хорошую и надежную работу трансформатора. Когда кислотное число повышается до более чем 0,2 мг КОН/г или значение pH ниже 3,8, качество масла значительно ухудшается, и образуется больше шлама. Оговаривается, что значение рН должно быть больше 4,2.

13. Какое значение имеет измерение стойкости трансформаторов к окислению?

Стабильность трансформаторного масла к окислению заключается в том, чтобы поместить определенное количество испытательного масла в масляную ванну с постоянной температурой в присутствии медного катализатора, пропустить кислород и непрерывно окислять в течение 164 часов, а затем измерить кислотное число и образовавшийся осадок. Используйте индекс устойчивости к окислению для оценки срока службы масла.

Так как температура масла трансформатора составляет 60~80 градусов во время работы трансформатора, температура масла будет выше, когда он перегружен. Масло неизбежно вступает в контакт с кислородом при длительном использовании, поэтому масло стареет и образует кислоту или шлам. Однако кислота будет разъедать металлические материалы, такие как медь и железо, используемые в оборудовании, с образованием солей металлов, что ускорит старение масла. образованный шлам прилипает к катушке и изолирующим деталям, вызывая закупорку канала, ускоряя старение твердого изоляционного материала, серьезно влияя на отвод тепла и вызывая локальный перегрев катушки в трансформаторе, что приводит к аварии.

С давних пор люди используют показатель стойкости к окислению для прогнозирования срока службы нефтепродуктов, особенно трансформаторного масла, которое необходимо использовать в течение длительного времени. Потому что большой трансформатор часто нуждается в закачке десятков тонн масла. При вводе оборудования в эксплуатацию безопасная, нормальная и долговременная работа оказывает непосредственное влияние на нормальное функционирование народного хозяйства и жизни. Если масло имеет хорошую устойчивость к окислению, изменение использования мало, срок службы большой, и масло не только экономится. , снизить трудозатраты и материальные ресурсы на обслуживание оборудования и обеспечить нормальную работу различных подразделений. По этой причине люди уделяют большое внимание показателю стабильности трансформаторного масла.

Трансформаторное масло

Трансформаторное масло — масло, используемое в электротехнике (в трансформаторах, реостатах, выключателях и других аппаратах) в качестве изолирующей и теплоотводящей среды. Сырьем для получения трансформаторного масла служат дистилляты масляных беспарафиновых и малосмолистых нефтей [1] .

Состав

В трансформаторном масле содержатся углеводороды, средний молекулярный вес которых колеблется от 240 до 340 атомных единиц.

Основными компонентами трансформаторного масла являются [1] :

1. Циклопарафины, составляющие около 70 %;

2. Углеводороды с ароматическим бензольным кольцом («арены») — около 15-20 %;

3. Парафины — составляют 10-15 %;

4. Асфальто-смолистые вещества — до 2 %;

5. Соединения, содержащие серу — менее 1 %;

6. Азотсодержащие вещества — менее 1 %;

7. Противоокислительные модификаторы — 0,5 %.

Назначение

Электрическая прочность сухого трансформаторного масла может достигать значений 200 кВ/см, что позволяет использовать изоляцию малой толщины. Циркуляция масла осуществляется за счет разности температур нагретого магнитопровода с обмотками и поверхности кожуха — это способствует интенсивной отдаче тепла окружающей среде [2] .

Характеристики

К основным характеристикам можно отнести следующие: [3]

1. Электрическая прочность является одной из основных характеристик масла, которая определяется по пробивному напряжению. Для свежего масла при зазоре между электродами 2,5 мм, пробивное напряжение должно быть от 30 кВ для класса напряжения до 15 кВ, и 70 кВ для класса напряжения 750 кВ. Снижение пробивного напряжения свидетельствует, как правило, о загрязнении масла водой, воздухом, волокнами и другими примесями.

2. Способность диэлектрика рассеивать энергию в электрическом поле характеризуют тангенсом угла диэлектрических потерь (tgθ). Диэлектрические потери характеризуют его качество и степень очистки свежего масла, а в процессе эксплуатации — степень его загрязнения и старения. Ухудшение

диэлектрических свойств (увеличение tgθ) приводит к снижению изоляционных характеристик трансформатора в целом. Нормальное значение тангенса угла диэлектрических потерь при температуре масла 90°С составляет 0,005.

3. Температура вспышки масла характеризует степень его испаряемости. В эксплуатации она постепенно увеличивается за счет улетучивания легких фракций. Температура вспышки для обычных трансформаторных товарных масел колеблется в пределах 135—150°С и зависит от упругости их насыщенных паров.

4. Температура самовоспламенения — температура, при которой масло при наличии воздуха над поверхностью загорается самопроизвольно без поднесения пламени. Нормальное значение составляет 350—400°С [4] .

5. Температура застывания проверяется для трансформаторных масел, работающих в северных районах. Это наибольшая температура, при которой масло застывает настолько, что при наклоне пробирки под углом 45° его уровень в течение 1 мин остается неизменным. Нормальное значение температуры застывания составляет ниже −45°С [4] .

Литература

  1. ↑ 1,01,1Трансформаторное масло(неопр.) . https://neftegaz.ru/. Дата обращения: 2023.05.26.
  2. ↑ Нефтепродукты. Свойства, качества, применение. — 1966. — 776 с.
  3. Антов И. С., Хомяков М. В. Химические материалы в электрохозяйстве. — Москва: Издательство «Энергия», 1969. — 280 с.
  4. ↑ 4,04,1 Объём и нормы испытаний электрооборудования. — 2017. — 262 с.

Статьи

Характеристики трансформаторного масла на которые стоит обратить внимание

What is the role of oil in power transformers2.jpg

Любая разновидность трансформаторного масла является очищенной тем или иным способом фракцией нефти и соответственно относится к классу минеральных масел. Они вырабатываются перегонкой нефти, при этом температура ее кипения достигает 280 – 400 градусов Цельсия. Как правило, именно сорт используемой нефти будет определять основные качества трансформаторного масла. Таблица отображает основные составляющие, а также их долю в структуре масел, используемых в трансформаторных устройствах.

Характеристики масел, выступающих в роли жидких изоляторов, будут формироваться преимущественно величиной tg диэлектрических потерь. По этой причине присутствие влаги, а также каких-либо включений и загрязнителей в маслах категорически не допускается, так как любой загрязнитель будет уменьшать значение данного показателя.

Величина температуры застывания рабочих жидкостей, используемых в трансформаторных устройствах от – 45 градусов Цельсия и далее вниз, является очень важной характеристикой, определяющей их подвижность при эксплуатации электрооборудования в низкотемпературной среде. Вместе с тем оптимальный отвод тепла, как правило, обеспечивается снижением вязкости масел.
В нашей стране, все наименования трансформаторного масла, в обязательном порядке ингибируются противоокислительными присадками. Как правило, это ионол. В начальной стадии, большинство восприимчивых к добавкам категорий масел гораздо медленнее поддаются окислению, по причине того, что окислению препятствует ингибитор. Однако со временем, когда активность добавок снижается – масла начинают окисляться.
Степень эффективности добавок обуславливается тем, что трансформаторные масла имеют углеводородный состав, в котором находятся примеси не углеводородной природы, способствующие протеканию окислительных процессов (ряд азотистых оснований, нефтеновых кислот и кислородосодержащих продуктов).

Трансформаторные масла характеризуются также степенью горючести. Они поддаются биологическому разложению, экологичны и практически не токсичны. Показатели плотности большей части трансформаторных масел могут варьироваться в диапазоне от 835 до 885 кг на 1 метр кубический.
Но не стоит забывать, что чем больше показатель вязкости, тем большей прочностью обладает масло. Однако нормальная его эксплуатация масел предполагает не очень высокую вязкость, потому что будет затруднено охлаждение трансформаторных устройств.
Перед непосредственным использованием трансформаторных масел они в обязательном порядке подвергаются термо-вакуумной обработке.

Специалисты проверяют так же температуру их застывания. Так, свежее масло характеризуется значением температуры застывания не менее –45 градусов Цельсия.
Кроме того, различные климатические зоны предъявляют разные требования к температурам застывания. К примеру, для южных регионов, рекомендуемая температура застывания масел может составлять – 33 градуса Цельсия.

Помимо этого, условия работы электроустановок могут, требовать некоторых отступлений. Трансформаторное масло, предназначенное для использования в условиях Арктики должно характеризоваться температурой застывания не менее – 60 градусов Цельсия. При этом температуры вспышек для этих условий могут снижаться до значений от –95 до –100 градусов Цельсия (температурой вспышки принято считать такое ее значение, при достижении которого нагретые рабочие жидкости начинают производить пары, способные легко воспламеняться при взаимодействии с молекулами воздуха). В общем случае, величина упомянутых температур не должна быть менее 130-135 градусов Цельсия.
Кроме того, следует учитывать температуру воспламенения, а также значение температуры самопроизвольного воспламенения (при достижении 330-410 градусов Цельсия масла могут самопроизвольно воспламеняться даже в тиглях, если появится некоторый приток кислорода).

Масла, используемые в трансформаторном электрооборудовании, характеризуются показателями теплопроводности, которые должны находиться в диапазоне от 0,087 – 0,139 Вт/(м х К), но с увеличением температуры она будет снижаться. Стоит так же заметить, что показатели теплоемкости с повышением температур будут расти, и способны достигать значений от 1.5 – 2.5 кДж/(кГ х К).
Величина показателя, отображающего степень теплового расширения, обуславливает допустимый норматив относительно размеров расширительного бачка, поэтому значение упомянутого коэффициента будет соответствовать 0,000649 1/К.

Величина удельного сопротивления рабочих жидкостей, используемых в трансформаторных установках при температуре среды 90 градусов Цельсия, а также при напряженности поля около 0.5 МВ/м – не может превышать 50 Гом*м.
Значение электрической прочности масел измеряется при испытаниях на пробой. В конечном итоге это значение не должно опускаться менее 70 кВ.

Трансформаторное масло: назначение, характеристики и эксплуатация

Трансформаторное масло нужно для изоляции и охлаждения рабочей части трансформатора.

Transformatornoe maslo.jpg

Свойства масла меняются:

  • из-за контакта с воздухом;
  • из-за высокой температуры;
  • из-за солнечного света;
  • из-за воздействия токов короткого замыкания.

От вышеперечисленных воздействий повышается кислотность масла, что негативно отражается на изоляции обмоток. Происходит ее постепенное разрушение, поэтому у оборудования в целом понижается электрическая прочность.

Характеристики масла в трансформаторном баке

Основные параметры масла:

  • кислотность – в идеале должна быть нейтральной. Измеряется количеством едкого калия в мг, которое способно нейтрализовать содержащиеся в масле кислоты;
  • реакция водной вытяжки – в идеале нейтральная. Измеряется количеством нерастворимых кислот в масле;
  • вязкость – оказывает влияние на способность масла отводить тепло;
  • температура вспышки – когда масло вспыхивает от прямого воздействия огня
  • количество механических примесей и угольной взвеси;
  • пробивное напряжение – когда масло уже не способно нормально выполнять изолирующую функцию и защищать обмотки от пробоя изоляции.

ПОЧЕМУ В МАСЛО СОДЕРЖИТ ПРИМЕСИ?

Примеси в масле – это растворенные в нем краска, лак и частички изоляции. При возникновении электрической дуги в масле, примеси сгорают, и образуется уголь. Само масло также со временем распадается, в нем выпадает осадок (шлам).

Наличие механических частиц в масле негативно влияет на работу оборудования: понижается электрическая прочность масла, отчего изолированные части трансформатора начинают перекрываться.

С течением времени масло темнеет из-за перепадов температуры, выпадающего осадка и смол. Это характерно для моделей с негерметичным баком. В них каждые три года масло нужно обязательно проверять.

Важно! Если произошло короткое замыкания, то проверьте масло в масляном выключателе. Возможно там появилась взвесь угля.

Если ваш трансформатор эксплуатируется в условиях повышенной температуры и влажности, то контролируйте состояние масло чаще, чем раз в три года.

Параметры качественного трансформаторного масла:

  • кислотное число — не более 0,05 мг КОН на 1 кг масла;
  • нейтральная реакция водной вытяжки;
  • без видимых механических примесей;
  • снижение t вспышки — не более 5 °С от первоначальной;
  • без взвешенного угля в баке или с малым его количеством в выключателях;
  • электрическая прочность трансформаторов напряжением до 10 кВ — не ниже 20 кВ/мм;
  • плотность при 20 °С — 0,84—0,89 г/см3;
  • удельное объемное сопротивление примерно 1014—1015 Ом-см при 20 °С;
  • tg5 при 20 °С — не более 2 %, при 70 °С — не более 7 %;
  • зольность — не выше 0,005 %.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА

Уровень трансформаторного масла в негерметичном баке с течением времени уменьшается, поэтому его нужно периодически доливать.

Важно! Случается, что при доливании в бак свежего масла, качество эксплуатируемого еще больше ухудшается. Мы советуем сначала попробовать реакцию масла на смешивание. Если все хорошо, то можно доливать свежее масло в бак. Если нет – то стоит сменить его полностью на новое.

Использование масла в холодном климате

На холоде на эксплуатационные характеристики масла влияет температура замерзания. При минусе масло сильно густеет, а значит хуже омывает обмотки. Поэтому охлаждает такое масло не очень хорошо. Если трансформатор работает в среде с температурой не ниже — 20 °С, то температура застывания масла в выключателе – — 35 °С, а в баке – 45 °С.

Как брать масло для пробы

Погода должна быть сухой и ясной.

Подпишите образец – поставьте дату и место.

Пробу должны проверить в течение недели.

Как продлить срок службы масла

Установка термосифонного фильтра обеспечит непрерывное восстановление масло прямо в работающем трансформаторе.

Закачайте в бак вместо кислорода азот. Так вы практически избавите масло от окисления и увлажнения.

Замедлите окисление масла при помощи специальных присадок, например, ВТИ-1.

Масло в негерметичном масляном баке нужно периодически менять. Можно купить новое, а можно восстановить старое. Последний вариант часто оказывается более дешевым. Как это сделать, мы расскажем в следующей статье.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *