Aceite de transformador: propósito, aplicación, características

El aceite de transformador es una fracción de aceite refinado, es decir, aceite mineral. Se obtiene por destilación del aceite, donde esta fracción hierve a 300 — 400 °C. Dependiendo del grado de la materia prima, las propiedades de los aceites para transformadores son diferentes. El aceite tiene una composición hidrocarbonada compleja donde el peso molecular promedio oscila entre 220 y 340 uma. La tabla muestra los componentes principales y su porcentaje en la composición del aceite de transformador.

Las propiedades del aceite de transformador como aislante eléctrico están determinadas principalmente por el valor tangente de pérdidas dieléctricas… Por lo tanto, la presencia de agua y fibras en el aceite está completamente excluida, ya que cualquier impureza mecánica empeora este indicador.

La temperatura de salida del aceite del transformador es de -45 °C e inferior, esto es importante para garantizar su movilidad en condiciones de funcionamiento a baja temperatura. La viscosidad más baja del aceite contribuye a la disipación efectiva del calor, incluso a temperaturas de 90 a 150 ° C en caso de brotes.Para diferentes marcas de aceites, esta temperatura puede ser de 150 °C, 135 °C, 125 °C, 90 °C, no inferior.

Una propiedad extremadamente importante de los aceites para transformadores es su estabilidad en condiciones oxidantes; el aceite del transformador debe mantener los parámetros requeridos durante un largo período de funcionamiento.

Con respecto a la radiofrecuencia en particular, todas las marcas de aceites para transformadores que se utilizan en equipos industriales están necesariamente inhibidas por el aditivo antioxidante ionol (2,6-di-terc-butilparacresol, también conocido como agidol-1). El aditivo interactúa con los radicales de peróxido activos que se producen en la cadena de reacción de oxidación de hidrocarburos. Por lo tanto, los aceites de transformadores inhibidos tienen un período de inducción pronunciado durante la oxidación.

Los aceites susceptibles a los aditivos se oxidan lentamente al principio porque el inhibidor rompe las cadenas de oxidación resultantes. Cuando se agota el aditivo, el aceite se oxida a la velocidad normal que sin el aditivo. Cuanto más largo sea el período de inducción de la oxidación del aceite, mayor será la eficacia del aditivo.

Gran parte de la eficacia del aditivo está relacionada con la composición hidrocarbonada del aceite y la presencia de impurezas no hidrocarbonadas que promueven la oxidación, que pueden ser bases nitrogenadas, ácidos de petróleo y productos de oxidación del aceite que contienen oxígeno.

Cuando se refina el destilado de petróleo, se reduce el contenido aromático, se eliminan las inclusiones no hidrocarbonadas y, en última instancia, se mejora la estabilidad del aceite de transformador inhibido por ionol. Mientras tanto, existe una norma internacional "Especificación para aceites aislantes de petróleo fresco para transformadores e interruptores automáticos".

El aceite de transformador es inflamable, biodegradable, casi no tóxico y no agota la capa de ozono. La densidad del aceite del transformador varía de 840 a 890 kilogramos por metro cúbico. Una de las propiedades más importantes es la viscosidad. Cuanto mayor sea la viscosidad, mayor será la rigidez dieléctrica. Sin embargo, para el funcionamiento normal en transformadores de poder y en los interruptores automáticos, el aceite no debe ser muy viscoso, de lo contrario el enfriamiento de los transformadores no será efectivo y el interruptor automático no podrá romper el arco rápidamente.

Aquí es necesario un equilibrio en términos de viscosidad. Típicamente, la viscosidad cinemática a 20 °C, la mayoría de los aceites para transformadores están en el rango de 28 a 30 mm2/s.

Antes de llenar el dispositivo con aceite, el aceite se purifica mediante un tratamiento de vacío térmico profundo. De acuerdo con este documento de orientación "Alcance y Normas para la Prueba de Equipos Eléctricos" (RD 34.45-51.300-97), la concentración de aire en el aceite de transformador vertido en transformadores blindados con nitrógeno o película, en transformadores de medida sellados y en pasatapas sellados no debe ser superior a 0,5 (determinado por cromatografía de gases), y el contenido máximo de agua es de 0,001% en peso.

Para transformadores de potencia sin protección de película y para pasatapas permeables, se permite un contenido de agua de no más del 0,0025 % en masa. En cuanto al contenido de impurezas mecánicas, que determina la clase de pureza del aceite, no debe ser inferior al 11 para equipos con tensión de hasta 220 kV y no inferior al 9 para equipos con tensión superior a 220 kV. . La tensión de ruptura, en función de la tensión de funcionamiento, se muestra en la tabla.

Cuando se llena el aceite, el voltaje de ruptura es 5 kV más bajo que el del aceite antes de llenar el equipo. Se permite reducir la clase de pureza en 1 y aumentar el porcentaje de aire en un 0,5%.

Condiciones de oxidación (método para determinar la estabilidad — según GOST 981-75)

El punto de fuga del aceite se determina mediante una prueba en la que se inclina 45° un tubo con aceite sellado y el aceite permanece al mismo nivel durante un minuto. Para aceites frescos, esta temperatura no debe ser inferior a -45 °C.

Este parámetro es clave para interruptores de aceite… Sin embargo, las diferentes zonas climáticas tienen diferentes requisitos de punto de fluidez. Por ejemplo, en las regiones del sur está permitido usar aceite de transformador con una temperatura de vertido de -35 ° C.

Dependiendo de las condiciones de funcionamiento del equipo, los estándares pueden variar, puede haber algunas desviaciones. Por ejemplo, las variedades árticas de aceite de transformador no deben solidificarse a temperaturas superiores a -60 °C, y el punto de inflamación desciende a -100 °C (el punto de inflamación es la temperatura a la que el aceite calentado produce vapores que se vuelven inflamables cuando se mezclan con el aire) .

En principio, la temperatura de ignición no debe ser inferior a 135 ° C. Características tales como la temperatura de ignición (el aceite se enciende y se quema con él durante 5 o más segundos) y la temperatura de autoignición (a una temperatura de 350-400 °) C, el aceite se enciende incluso en un crisol cerrado en presencia de aire).

El aceite de transformador tiene una conductividad térmica de 0,09 a 0,14 W/(mx K) y disminuye al aumentar la temperatura.La capacidad calorífica aumenta al aumentar la temperatura y puede ser de 1,5 kJ/(kg x K) a 2,5 kJ/(kg x K).

El coeficiente de expansión térmica está relacionado con los estándares para el tamaño del tanque de expansión, y este coeficiente está en la región de 0,00065 1 / K. La resistencia del aceite del transformador a 90 ° C y en condiciones de tensión de campo eléctrico de 0,5 MV/m en ningún caso debe ser superior a 50 Ghm*m.

Además de la viscosidad, la resistencia del aceite disminuye con el aumento de la temperatura. Constante dieléctrica: en el rango de 2,1 a 2,4. La tangente del ángulo de pérdidas dieléctricas, como se mencionó anteriormente, está relacionada con la presencia de impurezas, por lo que para aceite puro no supera 0,02 a 90 °C en condiciones de frecuencia de campo 50 Hz, y en aceite oxidado puede superar 0,2 .

La rigidez dieléctrica del aceite se midió durante una prueba de ruptura de 2,5 mm con un diámetro de electrodo de 25,4 mm. El resultado no debe ser inferior a 70 kV y entonces la rigidez dieléctrica será como mínimo de 280 kV/cm.

A pesar de las medidas adoptadas, el aceite de transformador puede absorber gases y disolver una cantidad importante de ellos. En condiciones normales, 0,16 mililitros de oxígeno, 0,086 mililitros de nitrógeno y 1,2 mililitros de dióxido de carbono se disuelven fácilmente en un centímetro cúbico de aceite. Obviamente, el oxígeno comenzará a oxidarse un poco. Por el contrario, si se liberan gases, esto es una señal de un defecto en la bobina. Entonces, debido a la presencia de gases disueltos en el aceite del transformador, los defectos en los transformadores se revelan mediante análisis cromatográfico.

La vida útil de los transformadores y el aceite no está directamente relacionada.Si el transformador puede funcionar de manera confiable durante 15 años, se recomienda limpiar el aceite cada año y regenerarlo después de 5 años. Para evitar el rápido agotamiento del recurso petrolero, se proporcionan ciertas medidas, cuya adopción extenderá significativamente la vida útil del aceite del transformador:

• Instalación de expansores con filtros para la absorción de agua y oxígeno, así como gases separados del aceite;

• Evitar el sobrecalentamiento del aceite de trabajo;

• Limpieza periódica;

• Filtración continua de aceite;

• Introducción de antioxidantes.

Las altas temperaturas, la reacción del aceite con los cables y los dieléctricos favorecen la oxidación, que el suplemento antioxidante mencionado al principio pretende prevenir. Pero aún se requiere una limpieza regular. La limpieza de aceite de alta calidad lo devuelve a una condición utilizable.

¿Cuál podría ser la razón para retirar de servicio el aceite del transformador? Estos pueden ser la contaminación del aceite con sustancias permanentes, cuya presencia no provocó cambios profundos en el aceite, y luego es suficiente para realizar una limpieza mecánica. En general, existen varios métodos de limpieza: mecánicos, termofísicos (destilación) y físico-químicos (adsorción, coagulación).

Si se ha producido un accidente, la tensión de ruptura ha caído bruscamente, han aparecido depósitos de carbón o análisis cromatográfico reveló un problema, el aceite del transformador se limpia directamente en el transformador o en el interruptor, simplemente desconectando el dispositivo de la red.

La vida útil del aceite en los transformadores puede prolongarse mediante el uso de aditivos antioxidantes, filtros termosifón, etc. Sin embargo, todo esto no excluye la necesidad de regenerar los aceites usados.

Por lo tanto, la tarea de la regeneración de aceite usado es obtener un regenerado bien purificado que cumpla con todos los estándares de aceite nuevo. La estabilización de las sustancias regeneradoras inestables mediante la adición de aceite fresco o aditivos antioxidantes permite utilizar los métodos más sencillos y asequibles para regenerar aceites de transformadores usados.

Cuando se regenera aceite de transformador, es importante obtener regenerantes bien purificados, independientemente del método de regeneración y del grado de envejecimiento del aceite, y la estabilización, si el aceite es de baja estabilidad, debe hacerse artificialmente, agregando aceite nuevo o aditivo de alto efecto estabilizante, eficaz para aceites regenerados.

Al regenerar el aceite de transformador usado, se obtienen hasta 3 fracciones de aceites base para la preparación de otros aceites comerciales, como aceites de motor, hidráulicos, de transmisión, fluidos de corte y grasas.

En promedio, después de la regeneración, se obtiene el 70-85% del aceite, según el método tecnológico aplicado. La regeneración química es más cara. Al regenerar el aceite del transformador, es posible obtener hasta un 90% del aceite base con la misma calidad que el fresco.

Además

Una pregunta

¿Es posible secar el aceite en un transformador en funcionamiento levantando su tapa en clima seco? ¿Se evaporará el agua del aceite o, por el contrario, se humedecerá el aceite?

Respuesta

El aceite seco con un voltaje de ruptura de 40-50 kV contiene milésimas de porcentaje de humedad. Para humedecer el aceite, caracterizado por una disminución en la resistencia a la descomposición del aceite a 15 - 20 kV, se requieren centésimas de porcentaje de humedad.

En los transformadores que tienen comunicación libre con el aire atmosférico a través de un expansor (o bajo una cubierta), existe un intercambio continuo de humedad con el aire. Si la temperatura del aceite disminuye y el contenido de humedad es menor que el del aire, el aceite absorbe la humedad del aire de acuerdo con la ley de las presiones parciales del vapor de humedad. De esta manera, se reduce el voltaje de ruptura del aceite.

También se produce un intercambio de humedad entre el aceite y el aislamiento del transformador (algodón, baquelita) colocado en el aceite. La humedad se mueve en el aislamiento de las partes calientes a las partes frías. Si el transformador se calienta, la humedad pasa del aislamiento al aceite, y si se enfría, viceversa.

Dado que la humedad del aire es alta durante los meses de verano, el voltaje de ruptura del aceite disminuye con el libre intercambio de humedad en comparación con los meses de invierno.

En invierno, cuando la humedad del aire es más baja y la diferencia de temperatura entre el aire y el aceite es mayor, el aceite se seca un poco. En verano, cuando es más probable que las sobretensiones de los rayos afecten el aislamiento del transformador, la resistencia a la ruptura del aceite del transformador está en su punto más bajo cuando debería estar en su punto más alto.

Para eliminar el libre intercambio de humedad entre el aire y el aceite, se utilizan secadores de aire con sello de aceite.

Por lo tanto, cuando la tapa del transformador está abierta, puede ocurrir que el aceite se seque o humedezca.

El aceite se secará mejor en climas helados cuando el aire contenga la menor cantidad de humedad y exista la mayor diferencia de temperatura entre el aceite y el aire. Pero dicho secado es ineficiente e ineficaz, por lo que no se usa en la práctica.