Olej transformatorowy – cechy zastosowania i skład. Masa objętościowa oleju transformatorowego
Przeczytaj także
W stanie ustalonym i naturalnym chłodzeniu transformatora temperatura oleju w każdej płaszczyźnie poziomej ma stałą wartość (rys. 8-1).
Ryż. 8-1. Temperatura oleju na wysokości kadzi transformatora [L. 8-1].
Należy zaznaczyć, że jedynie w przyściennych warstwach oleju (o grubości ok. 3 mm), bezpośrednio obmywających powierzchnię wężownic i zbiornika, występują wahania temperatury. Aby zapewnić wystarczającą trwałość izolacji transformatora, ważne jest szybsze obniżanie temperatury, czyli intensywniejsze usuwanie ciepła z nagrzanego drutu [L. 8-1].
Wyznaczana jest m.in. wartość współczynnika przenikania ciepła właściwości fizyczne chłodziwo: gęstość, pojemność cieplna, przewodność cieplna i lepkość [L. 8-2, 8-3].
Gęstość komercyjnych olejów transformatorowych zwykle waha się w dość wąskich granicach: 0,860-0,900.
Z wystarczającą dokładnością do wielu praktycznych zadań zależność od temperatury gęstość jest określona w przybliżeniu przez równanie
https://pandia.ru/text/80/153/images/image291.gif" szerokość="26" wysokość="24"> - gęstość w temperaturze 20° C, t - temperatura, dla której obliczana jest gęstość; α - korekcja temperaturowa gęstości o 1°C (tabela 8-1).
Tabela 8-1. Korekty średniej temperatury do gęstości oleje naftowe[L. 8-4].
Pojemność cieplna i przewodność cieplna oleje transformatorowe zależą od temperatury i są powiązane z gęstością oleju.
Na ryc. 8-2 i 8-3 pokazują odpowiednie wskaźniki zapożyczone z [L. 8-5].
Ryż. 8-2. Współczynnik przewodności cieplnej olejów transformatorowych różne gęstości w zależności od temperatury [L. 8-5].
Do określenia współczynnika przewodności cieplnej olejów transformatorowych w zakresie temperatur od 0 do +120°C można zastosować nomogramy [L. 8-6]; w koniecznych przypadkach parametr ten wyznacza się doświadczalnie [L. 8-7].
Ryż. 8-3. Ciepło właściwe oleje transformatorowe o różnej gęstości w zależności od temperatury [L..jpg" szerokość="347" wysokość="274">
Ryż. 8-4. Praktyczne współczynniki przenikania ciepła wymienników ciepła w zależności od natężenia przepływu i lepkości chłodziwa [L. 8-9]. 1 - prędkość przepływu 1,2 m/s; 2 - to samo 0,3 m/sek.
Lepkość czystych węglowodorów różni się znacznie w zależności od wielkości i struktury cząsteczki. Istnieje lepkość dynamiczna η, zwykle wyrażana w centypuazach (1 spz 10-3 kg/ms), który służy do wyrażania sił bezwzględnych działających pomiędzy warstwami płynu i lepkości kinematycznej. Ten ostatni jest stosunkiem lepkości dynamicznej cieczy w danej temperaturze do jej gęstości w tej samej temperaturze: νк = η/ρ. Użycie νk jest bardzo wygodne przy badaniu ruchu lepkich cieczy.
Wzrost masy cząsteczkowej węglowodorów parafinowych prowadzi do wzrostu lepkości. W przypadku węglowodorów aromatycznych wraz ze wzrostem długości łańcucha bocznego lepkość wzrasta w przybliżeniu parabolicznie (w stosunku do liczby atomów węgla w łańcuchach bocznych) (Rys. 8-5).
Ryż. 8-5. Zależności pomiędzy lepkością i długością łańcuchów bocznych dla alkilobenzenów (linia przerywana) i β-alkilonaftalenów (linia ciągła) [L. 8-10].
Obecność cykli w cząsteczkach węglowodorów prowadzi do wzrostu ich lepkości. Jak bardziej złożoną strukturę pierścienie, tym większy wiąz-Gość dla danej masy cząsteczkowej. Lepkość węglowodorów aromatycznych podstawionych alkilem wzrasta wraz z liczbą łańcuchów bocznych. [L. 8-10. 8-13].
Zainstalowany zależność funkcjonalna pomiędzy parametrami określającymi właściwości lepkościowe oleju a jego składem węglowodorowym, co zostało potwierdzone eksperymentalnie na dużej liczbie próbek oleju. Wskazuje się, że wykorzystując taką zależność można na podstawie danych analizy grup strukturalnych oleju obliczyć wartości jego lepkości w dowolnej temperaturze przekraczającej temperaturę krzepnięcia oleju [L. 8-14].
Badania przeprowadzone z różnymi destylatami olejów krajowych [L. 8-15] pokazują, że najlepsze charakterystyki lepkościowo-temperaturowe charakteryzują się frakcjami olejowymi zawierającymi węglowodory naftenowe i parafinowe. Usunięcie części parafinowej z takich frakcji prowadzi zwykle do wzrostu lepkości i poprawy właściwości niskotemperaturowych olejów.
Frakcja aromatyczna oleju charakteryzuje się poprawą właściwości lepkościowo-temperaturowych wraz ze wzrostem zawartości węglowodorów duża ilość atomy węgla w łańcuchach.
Przedstawione dane wskazują, że budowa węglowodorów determinuje nie tylko całkowita wartość ich lepkość, ale także charakter zależności lepkości od temperatury. Ta cecha ma bardzo ważne przy stosowaniu olejów w transformatorach, urządzeniach przełączających obciążenie, a także w przełącznikach olejowych.
Bardzo ważne jest, aby w odpowiednich warunkach niskie temperatury lepkość oleju transformatorowego była jak najniższa; innymi słowy krzywa charakteryzująca zależność lepkości oleju od temperatury powinna być w miarę płaska. W przeciwnym razie przy dużej lepkości oleju w chłodzonym transformatorze trudno będzie odprowadzić ciepło z jego uzwojeń okres początkowy po włączeniu, co spowoduje ich przegrzanie. W urządzeniach przełączających transformatory i przełącznikach olejowych wzrost lepkości oleju stwarza przeszkodę w ruchu ruchome części sprzętu, co pociąga za sobą naruszenie normalna operacja. Pod tym względem niektóre normy dotyczące oleju transformatorowego normalizują lepkość w temperaturze -30°C. Zmianę lepkości oleju transformatorowego w zależności od temperatury dobrze opisuje równanie Walthera [L. 8-16].
gdzie ν - lepkość kinematyczna, st; T - temperatura, °K; p i m są wartościami stałymi.
Na podstawie tego wzoru skonstruowano specjalny nomogram, za pomocą którego znając lepkość oleju w dwóch określonych temperaturach, można w przybliżeniu określić jego lepkość w dowolnej temperaturze [L. 8-17]. W obszarze wysokich wartości lepkości (tj. przy niskich ujemne temperatury) nomogram można stosować tylko pod warunkiem, że olej pozostaje płynem newtonowskim i nie występują anomalie w lepkości. W temperaturach poniżej minus 20°C obserwuje się czasami odchylenia wartości lepkości od linii prostej na nomogramie. W przypadku większości olejów transformatorowych granica stosowania nomogramu odpowiada lepkości około 1000–1500 cst. Inną wadą tego rodzaju nomogramów jest to, że logarytm podwójny prowadzi do wygładzenia zależności lepkości od temperatury i nachylenia odpowiednich linii prostych dla różnych olejów różnią się nieznacznie.
W niektórych przypadkach stosuje się tzw. skalę F [L]. 8-18]. Konstruując tę skalę, temperaturę wykreślono na osi odciętych w jednolitej skali. Skalę lepkości naniesiono na oś y w taki sposób, że dla danego oleju transformatorowego, przyjętego jako wzorcowy, zależność lepkości od temperatury charakteryzuje się linią prostą. Wtedy dla innych olejów transformatorowych zależność lepkości od temperatury będzie również przedstawiona linią prostą. Umożliwia to interpolację i ekstrapolację wartości lepkości dowolnego oleju transformatorowego z dwóch punktów doświadczalnych (ryc. 8-6).
Ryż. 8-6. Skala F do interpolacji i ekstrapolacji lepkości oleju transformatorowego w temp różne temperatury w dwóch punktach doświadczalnych; Konstruując skalę, jako standard przyjęto zależność doświadczalną v=f(t) dla oleju handlowego z olejów bakuskich.
Charakterystyka oleju transformatorowego.
Ze względu na to, że właściwości oleju transformatorowego pogarszają się w trakcie eksploatacji, należy okresowo sprawdzać jego jakość. Kontrole takie przeprowadzane są zazwyczaj raz na trzy lata i obejmują skróconą analizę oleju.
Główne cechy oleju transformatorowego to:
- Liczba kwasowa, określa ilość wodorotlenku potasu (w miligramach) potrzebną do zneutralizowania wszystkich wolnych kwasów. Liczba kwasowa charakteryzuje stopień starzenia (utleniania) oleju transformatorowego.
- Reakcja ekstraktu wodnego, charakteryzuje obecność w oleju nierozpuszczalnych kwasów i zasad. W transformatorze nadającym się do użytku odczyn ekstraktu wodnego powinien być obojętny. Kwasy działają destrukcyjnie na materiały, z których wykonany jest transformator (powodują korozję metalu transformatora i niszczą izolację jego uzwojeń).
- Temperatura zapłonu temperatura oleju nie powinna być niższa od podanych wartości, aby uniknąć zapłonu oleju w przypadku wzrostu temperatury spowodowanego przeciążeniem transformatora. W przypadku konwencjonalnych olejów transformatorowych temperatura zapłonu mieści się w zakresie 130-150°C.
- Zawartość zanieczyszczeń mechanicznych. Zanieczyszczenia powstają w wyniku rozpuszczania farb, lakierów i izolacji; w postaci węgla, który powstaje, gdy łuk elektryczny. Zanieczyszczenia mechaniczne w oleju mogą występować w postaci osadu lub w stanie zawieszonym i powodować nakładanie się izolowanych od siebie elementów oraz zmniejszać wytrzymałość elektryczną oleju.
- Siła elektryczna określane na podstawie napięcia przebicia oleju transformatorowego. Napięcie przebicia świeżego, suchego oleju musi wynosić co najmniej 30 kV. Spadek wartości napięcia przebicia wskazuje na obecność zanieczyszczeń w oleju (włókna, powietrze, woda itp.)
- Styczna strat dielektrycznych charakteryzuje właściwości izolacyjne oleju transformatorowego (pokazuje, jak dobry jest olej jako dielektryk). Zanieczyszczenia i starzenie się oleju transformatorowego w trakcie jego eksploatacji prowadzi do wzrostu strat dielektrycznych w oleju.
- Zawartość wilgoci w oleju transformatorowym charakteryzuje intensywność starzenia się izolacji pod wpływem znacznych temperatur (tj. wskazuje na systematyczne przeciążenia transformatora), a także wskazuje na naruszenie uszczelnienia transformatora.
- Lepkość charakteryzuje ruchliwość oleju i musi być niska, aby olej mógł dobrze krążyć i odprowadzać ciepło.
- Temperatura płynięcia oleju. W niskiej temperaturze środowisko Zwiększa się lepkość oleju i pogarsza się jego cyrkulacja, co prowadzi do przegrzania i przyspieszonego starzenia się izolacji, a także może prowadzić do uszkodzenia ruchomych elementów konstrukcji transformatora (przełącznik zaczepów pod obciążeniem, pompa olejowa). Według norm temperatura płynięcia oleju transformatorowego nie powinna być wyższa niż – 45°C.
- Kolor . Świeży olej ma zwykle jasnożółty kolor. Podczas pracy olej ciemnieje i nabiera ciemnobrązowego koloru. Kolor oleju zmienia się w wyniku jego ogrzewania oraz zanieczyszczenia żywicami i osadami.
Oprócz wymienionych, oleje transformatorowe mają inne właściwości: gęstość, zawartość gazu, stabilność, temperatura samozapłonu itp.
Oleje transformatorowe
Oleje transformatorowe służą do napełniania mocy i przekładniki przyrządowe, wyposażenie reaktorów, a także przełączniki oleju. W najnowszych urządzeniach oleje pełnią rolę środka gaszącego łuk elektryczny.
Właściwości elektroizolacyjne olejów zależą głównie od stycznej strat dielektrycznych. Wytrzymałość dielektryczna olejów transformatorowych zależy głównie od obecności włókien i wody, dlatego w olejach musi być całkowicie nieobecny zanieczyszczenia mechaniczne i woda. Niska temperatura płynięcia olejów (-45°C i niższa) jest konieczna, aby utrzymać ich mobilność w niskich temperaturach. Aby zapewnić skuteczne odprowadzanie ciepła, oleje transformatorowe muszą mieć najniższą lepkość w temperaturze zapłonu co najmniej 95, 125, 135 i 150 °C dla różnych marek.
Bardzo ważna własność oleje transformatorowe - stabilność przeciw utlenianiu, czyli zdolność oleju do utrzymania parametrów podczas długotrwałej eksploatacji. W Rosji wszystkie rodzaje olejów transformatorowych są hamowane przez dodatek przeciwutleniający - 2,6-ditert-butyloparakrezol (znany również jako ionol, agidol-1 itp.). Skuteczność dodatku opiera się na jego zdolności do oddziaływania z aktywnymi rodnikami nadtlenkowymi, które powstają podczas reakcji łańcuchowej utleniania węglowodorów i są jego głównymi nośnikami. Oleje transformatorowe hamowane przez jonol utleniają się z reguły z wyraźnym okresem indukcji.
W pierwszym okresie oleje podatne na dodatki utleniają się wyjątkowo wolno, ponieważ wszystkie łańcuchy utleniania rozpoczynające się w objętości oleju są zakończone przez inhibitor utleniania. Po wyczerpaniu się dodatku olej utlenia się z szybkością bliską szybkości utleniania olej bazowy. Im dłuższy okres indukcji utleniania oleju, tym skuteczniejszy jest dodatek, a skuteczność tego dodatku zależy od składu węglowodorowego oleju oraz obecności zanieczyszczeń niewęglowodorowych sprzyjających utlenianiu oleju (zasady azotowe, kwasy naftenowe, olej zawierający tlen). produkty utleniania).
Na rysunku przedstawiono zależność czasu trwania okresu indukcyjnego utleniania oleju transformatorowego przy tym samym stężeniu dodatku od zawartości w nim węglowodorów aromatycznych. Utlenianie przeprowadzono w aparacie rejestrującym ilość tlenu zaabsorbowanego przez olej w temperaturze 130°C w obecności katalizatora ( kabel miedziany) w ilości 1 cm 2 powierzchni na 1 g oleju z gazem utleniającym (tlenem) w warunkach statycznych. Zmniejszenie zawartości węglowodorów aromatycznych występujące podczas oczyszczania destylatów ropy naftowej, a także usunięcie wtrąceń niewęglowodorowych, zwiększa stabilność oleju transformatorowego inhibiowanego jonolami.
Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna opracowała normę (publikacja 296) „Specyfikacja świeżych olejów izolacyjnych naftowych do transformatorów i przełączników”. Norma przewiduje trzy klasy olejów transformatorowych:
I - dla regionów południowych (o temperaturze krzepnięcia nieprzekraczającej -30 ° C), II - dla regiony północne(o temperaturze krzepnięcia nie wyższej niż -45°C) i III - dla regionów arktycznych (o temperaturze krzepnięcia -60°C). Litera A w oznaczeniu klasy wskazuje, że olej zawiera inhibitor utleniania; brak litery oznacza, że olej nie jest inhibitorem utleniania.
Tabela pokazuje wymagania dla olejów klas II, II A, III, III A, zapożyczone z normy IEC 296. Oleje klas I i IA nie są produkowane ani stosowane w Rosji.
Wymagania Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej dot oleje transformatorowe klasy II, HA, III, IIIA
| Wskaźniki | Metoda badania | Wymagania klasowe | |
| II i IIA | III i IIIA | ||
| Lepkość kinematyczna, mm2/s, w temperaturze: 40°C | ISO3104 | 11,0 | 3,5 |
| -30°C | 1800 | - | |
| -40°C | - | 150 | |
| Temperatura, °C: błyskać w otwartym tyglu, nie niżej | ISO2719 | 130 | 95 |
| hartowanie, nie wyższe | ISO3016 | -45 | -60 |
| Wygląd | Określane wizualnie w świetle przechodzącym o godz temperatura pokojowa i grubość 10 cm | Przezroczysta ciecz, pozbawiona osadów i cząstek zawieszonych | |
| Gęstość, kg/dm3 | ISO3675 | <=0,895 | |
| Napięcie powierzchniowe, N/m, w temperaturze 25 °C | ISO6295 | Patrz uwaga 1 | |
| Liczba kwasowa, mg KOH/g | Pop.7.7 IEC 296 | <=0,03 | |
| Żrąca siarka | ISO5662 | Nie korodujący | |
| Zawartość wody, mg/kg | IEC 733 | Zobacz notatkę. 2 | |
| Zawartość dodatków przeciwutleniających | IEC 666 | Dla klas II i III – nieobecność, dla klas IIA i IIIA – patrz uwaga. 3 | |
| Stabilność oksydacyjna: liczba kwasowa, mg KOH/g | IEC 1125A dla klas II i III; | <= 4 | |
| udział masowy osadu,% | IEC 1125 V dla klas IIA i IIIA | <= 0,1См.прим.4 | |
| Napięcie przebicia, kV: w stanie dostarczonym | IEC 156 | >= 30 | |
| po przetworzeniu | >= 50 * | ||
| Wartość kąta strat dielektrycznych przy 90°C i 40-60 Hz | IEC 247 | <= 0,005 | |
| * Wynik pokazuje, że zanieczyszczenia można łatwo usunąć za pomocą konwencjonalnych metod leczenia. | |||
| Uwagi: 1. Specyfikacja nie standaryzuje tego wskaźnika, chociaż niektóre normy krajowe zawierają wymóg co najmniej 40-10"3 N/m. 2. Specyfikacja nie standaryzuje tego wskaźnika, chociaż w niektórych krajach obowiązują normy wynoszące 30 mg/kg, gdy wysyłane partiami i 40 mg/kg w beczkach 3. Rodzaj i zawartość przeciwutleniacza są uzgadniane pomiędzy dostawcą a konsumentem. 4. Specyfikacja nie standaryzuje tego wskaźnika. Wiadomo, że dobre oleje mają okres indukcji dłuższy niż 120 godzin. | |||
Lepkość oleju transformatorowego jest ważnym parametrem fizycznym decydującym o procesie wymiany ciepła uzwojeń i obwodów magnetycznych w transformatorach oraz zdolności gaszenia łuku przełączników. Dla dobrej cyrkulacji oleju w transformatorach, co poprawia chłodzenie uzwojeń i obwodów magnetycznych, olejów wymagane są produkty o niskiej lepkości. Z kolei olej, podobnie jak inne ciekłe dielektryki, ma lepkość, która znacznie wzrasta wraz ze spadkiem temperatury. W temperaturze 20°C lepkość oleju transformatorowego nie powinna przekraczać 4,2°E i nie więcej niż 2°E w temperaturze 50°C.
Do pomiaru lepkości warunkowej - VT oleju stosuje się wiskozymetr Englera, którego schemat pokazano na ryc. 3. Naczynie mosiężne - 2 umieszcza się w naczyniu metalowym 1 tak, aby pomiędzy nimi pozostała przestrzeń wypełniona wodą. Obydwa naczynia posiadają w środku otwory, przez które przechodzi kalibrowana rurka – 3
Schemat wiskozymetru Englera.
z wewnętrzną średnicą otworu 2-3 mm. Otwór ten zamykany jest korkiem - 4. Naczynie mosiężne napełnia się cieczą testową aż do kołków wskazujących - 5. Jednoczesny kontakt oleju ze wszystkimi trzema punktami świadczy o prawidłowym montażu na stole i skorygowaniu niedokładnego montażu; za pomocą śrub ustalających na nóżkach urządzenia. Zewnętrzne naczynie 1 pełni funkcję łaźni wodnej, skąd woda podgrzana na kuchence elektrycznej równomiernie oddaje ciepło do oleju. Wodę miesza się za pomocą mieszadła. Ze względu na znaczną pojemność cieplną wody podczas testów nie występują gwałtowne wahania temperatury oleju.
Przed badaniem oleju transformatorowego wiskozymetr Englera należy dokładnie umyć i wysuszyć. Wkładając korek - 4 do kalibrowanej rurki - 3 i umieszczając pod otworem spustowym kolbę miarową z oznaczeniem objętości 200 ml na wąskiej szyjce, wlać olej do mosiężnego naczynia. Po zamknięciu pokrywy podgrzać wodę, mieszając ją mieszadłem - 5. Po osiągnięciu wymaganej temperatury oleju, którą wskazuje termometr - T 2, wlać olej do kolby do kreski 200 ml. W tym przypadku pianka nie jest brana pod uwagę. Czas wycieku tej objętości oleju rejestruje się za pomocą stopera.
Lepkość oleju w stopniach Englera to stosunek czasu wypływu 200 mililitrów oleju ogrzanego do temperatury 50 0 C do czasu wypływu tej samej objętości wody destylowanej o temperaturze 20 0 C.
Termin ważności 200 ml. nazywa się wodą o temperaturze 20 0 C numer wody urządzenia.
Oprócz lepkości warunkowej rozróżnia się lepkość dynamiczną i kinematyczną. Lepkość dynamiczna -η obliczana jest ze wzoru:
, Pa. Z,
gdzie f jest siłą w (N) działającą na kulę pełną.
Siła ta jest równa ciężarowi stałej kuli minus (w oparciu o prawo Archimedesa) ciężar objętości cieczy w kuli; r, - promień kuli, mm; V to prędkość piłki, m/s;
,
gdzie k jest współczynnikiem korygującym uwzględniającym wpływ ścian naczynia; r jest promieniem statku, m; l. - wysokość statku, m; ν - lepkość kinematyczna, m/s obliczana jest ze wzoru:
,
gdzie ρ jest gęstością cieczy testowej, kg/m3. Lepkość kinematyczna jest często mierzona w stokesach (St) = 10 -4 m 2 /s.
Do pomiaru lepkości oprócz wiskozymetru Englera stosuje się wiskozymetry kulkowe, wiskozymetry rotacyjne, wiskozymetry plastikowe, wiskozymetry elektrorotacyjne i kapilarne.
Wiskozymetry kulkowe opierają się na pomiarze szybkości zanurzenia stalowej kulki w badanej cieczy.
Wiskozymetry rotacyjne składają się konstrukcyjnie z dwóch cylindrów: zewnętrznego stałego i wewnętrznego obracającego się wokół osi pionowej pod wpływem określonej siły. Przestrzeń pomiędzy nimi wypełniona jest cieczą testową. Lepkość cieczy określa się na podstawie poboru mocy potrzebnej do obrotu cylindra wewnętrznego lub stopnia spowolnienia jego obrotu. Przy określonej konstrukcji wiskozymetru rotacyjnego możliwe jest połączenie wyznaczania lepkości i oporności elektrycznej cieczy testowej na podstawie prądu upływu pomiędzy cylindrami.
Wiskozymetry tworzyw sztucznych są w stanie wraz z lepkością określić wytrzymałość na rozciąganie.
Wiskozymetry elektrorotacyjne umożliwiają bezpośredni odczyt wartości lepkości na skali urządzenia pomiarowego.
Wiskozymetry kapilarne służą do pomiaru lepkości kinematycznej.
Można przejść od lepkości kinematycznej (m 2 /s) do lepkości warunkowej (°E), korzystając z Tabeli 2.
Tabela 2
| Lepkość kinematyczna | Stopień | Lepkość kinematyczna | Stopień | Lepkość kinematyczna | Stopień | |||
| m 2 /s | cSt | VU | m 2 /s | cSt | VU | m 2 /s | cSt | VU |
| 0.000001 | 1.00 | 1.00 | 0.000024 | 24.0 | 3.43 | 0.000054 | 54.0 | 7.33 |
| 0.000002 | 2.00 | 1.10 | 0.000025 | 25.0 | 3.56 | 0.000055 | 55.0 | 7.47 |
| 0.000003 | 3.00 | 1.20 | 0.000026 | 26.0 | 3.68 | 0.000056 | 56.0 | 7.60 |
| 0.000004 | 4.00 | 1.29 | 0.000027 | 27.0 | 3.81 | 0.000057 | 57.0 | 7.73 |
| 0.0000045 | 4.5 | 1.34 | 0.000028 | 28.0 | 3.95 | 0.000058 | 58.0 | 7.86 |
| 0.000005 | 5.0 | 1.39 | 0.000029 | 29.0 | 4.07 | 0.000059 | 59.0 | 8.00 |
| 0.0000055 | 5.5 | 1.43 | 0.000030 | 30.0 | 4.20 | 0.000060 | 60.0 | 8.13 |
| 0.000006 | 6.0 | 1.48 | 0.000031 | 31.0 | 4.33 | 0.000061 | 61.0 | 8.26 |
| 0.0000065 | 6.5 | 1.53 | 0.000032 | 32.0 | 4.46 | 0.000062 | 62.0 | 8.40 |
| 0.000007 | 7.0 | 1.57 | 0.000033 | 33.0 | 4.59 | 0.000063 | 63.0 | 8.53 |
| 0.0000075 | 7.5 | 1.62 | 0.000034 | 34.0 | 4.72 | 0.000064 | 64.0 | 8.66 |
| 0.000008 | 8.0 | 1.67 | 0.000035 | 35.0 | 4.85 | 0.000065 | 65.0 | 8.80 |
| 0.0000085 | 8.5 | 1.62 | 0.000036 | 36.0 | 4.98 | 0.000066 | 66.0 | 8.93 |
| 0.000009 | 9.0 | 1.76 | 0.000037 | 37.0 | 5.11 | 0.000067 | 67.0 | 9.06 |
| 0.0000095 | 9.5 | 1.81 | 0.000038 | 38.0 | 5.24 | 0.000068 | 68.0 | 9.20 |
| 0.000010 | 10.0 | 1.86 | 0.000039 | 39.0 | 5.37 | 0.000069 | 69.0 | 9.34 |
| 0.000015 | 15.0 | 2.37 | 0.000045 | 45.0 | 6.16 | 0.000075 | 75.0 | 10.15 |
| 0.000020 | 20.0 | 2.95 | 0.000050 | 50.0 | 6.81 . | 0.000080 | 80.0 | 10.8 |
O > 8. 10 –5 m 2 /s (80 cSt) przejście z jednego układu do drugiego odbywa się według wzoru.
Wydawałoby się, gdzie jest olej i gdzie są urządzenia elektryczne? Zwłaszcza transformatory, wewnątrz których wędrują ogromne prądy i powstaje wysokie napięcie. Niemniej jednak takie instalacje elektryczne działają przy użyciu płynów technicznych i nie jest to w żadnym wypadku płyn niezamarzający ani woda destylowana.
Prawdopodobnie każdy widział ogromne transformatory w podstacjach i blokach energetycznych przedsiębiorstw przemysłowych. Wszystkie są wyposażone w zbiorniki wyrównawcze u góry.
To właśnie do tych beczek wlewa się olej transformatorowy. Przeciętnemu człowiekowi wygląda dość znajomo: obudowa instalacji elektrycznej (podobna do skrzyni korbowej silnika samochodowego), w której znajdują się zespoły robocze. A całe to bogactwo jest wypełnione ropą aż do samej góry. Jak rozumiemy, nie mówimy o smarowaniu części: w transformatorze nie ma ruchomych części. 
Obszar zastosowania oleju transformatorowego
Na początek rozwiejmy kilka stereotypów. Utrzymuje się błędne przekonanie, że wszystkie ciecze są przewodnikami. W rzeczywistości nie wszystkie i nie tak oczywiste jak metale.
Ważną właściwością oleju transformatorowego jest jego wysoka odporność na prąd elektryczny. Tak wysoki, że ciecz jest w rzeczywistości dielektrykiem (oczywiście w rozsądnych granicach).
Taka cecha jak smarność jest najmniej interesująca w elektrotechnice. Przeciwnie, przewodność cieplna jest bardzo ważna.
O właściwościach porozmawiamy osobno; wynikają one z dwóch obszarów zastosowań:
Wskaźniki wydajności takich urządzeń są niesamowite: napięcie wynosi kilkaset tysięcy woltów, a prąd do 50 tysięcy amperów.
Olej w tych urządzeniach spełnia dwie funkcje. Oczywiście właściwości izolacyjne są takie same jak w transformatorach. Ale głównym celem jest skuteczne wygaszenie łuku elektrycznego.
Podczas otwierania (zamykania) styków w elektrycznych urządzeniach przełączających o takich parametrach powstaje łuk elektryczny, który może zniszczyć grupę styków w kilku cyklach.
Łuk elektryczny podczas otwierania styków (incydent w podstacji) - wideo
Problemy pojawiają się jednak tylko w powietrzu. Jeżeli wewnętrzna wnęka zostanie wypełniona olejem transformatorowym, nie nastąpi iskrzenie ani wyładowanie łukowe.
Dla Twojej informacji
Dla zachowania obiektywizmu zauważamy: istnieje inne rozwiązanie. Oprócz wyłączników olejowych aktywnie wykorzystywane są wyłączniki próżniowe. To prawda, że \u200b\u200bsprawnie wykonują tylko jedną funkcję: gaszenie łuku. Właściwości dielektryczne próżni są porównywalne ze zwykłym powietrzem.
Jest to jednak temat na inny artykuł.
Charakterystyka techniczna oleju transformatorowego
Podobnie jak mineralny olej silnikowy, olej transformatorowy otrzymywany jest poprzez destylację przygotowanej ropy naftowej (rafinowanej) poprzez gotowanie surowca. Po sublimacji w temperaturze 300°C - 400°C pozostaje tzw. destylat słoneczny.
Właściwie substancja ta jest podstawą do produkcji oleju transformatorowego. Podczas czyszczenia zmniejsza się nasycenie węgli aromatycznych i związków niewęglowych. Rezultatem jest zwiększona stabilność produktu.
Podczas sublimacji i separacji destylatu można kontrolować procesy fizyczne i chemiczne. Manipulując podstawowymi surowcami i technologią można zmienić właściwości oleju transformatorowego. Są one określane na podstawie powstałego stosunku składników: 
Co ciekawe, produkt ten jest przyjazny dla środowiska. Podczas jego produkcji, użytkowania i utylizacji oddziaływanie na przyrodę nie jest większe niż w przypadku surowca (ropy naftowej). Skład nie zawiera sztucznie syntetyzowanych dodatków.
Podobnie jak oleje, olej do transformatorów i przełączników jest nietoksyczny (w stosunku do produktów naftowych), nie niszczy warstwy ozonowej i rozkłada się bez śladu w środowisku naturalnym.
Jedną z ważnych cech jest gęstość oleju transformatorowego. Typowa wartość mieści się w przedziale 0,82 – 0,89 * 10³ kg/m³. Liczby zależą od temperatury: zakres pracy wynosi 0°C – 120°C.
Po podgrzaniu maleje; współczynnik ten jest brany pod uwagę przy projektowaniu układu chłodzenia chłodnicy transformatorów.
Ponieważ oleje są stosunkowo wszechstronne, cecha ta może się różnić w zależności od potrzeb klienta. Podstacje transformatorowe zlokalizowane są w różnych strefach klimatycznych, często na Dalekiej Północy i Syberii.
Gęstość zmienia się nie tylko w zależności od temperatury
Lepkość oleju transformatorowego może radykalnie zmienić ogólną wydajność instalacji elektrycznej.
| Wskaźniki | TKp | Selektywnie rafinowany olej | T-1500U | gk | vg | AGK | MVT |
| Lepkość kinematyczna, im2/s* w temperaturze | |||||||
| 50°C | 9 | 9 | - | 9 | 9 | 5 | - |
| 40°C | - | - | 11 | - | - | - | 3,5 |
| 20°C | - | 28 | - | - | - | - | - |
| -30°С | 1500 | 1300 | 1300 | 1200 | 1200 | - | - |
| -40°С | - | - | - | - | - | 800 | 150 |
| Liczba kwasowa, mg KOH/g, nie więcej | 0,02 | 0,02 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,02 |
| Temperatura, °C | |||||||
| Miga w zamkniętej misce, nie niżej | 135 | 150 | 135 | 135 | 135 | 125 | 95 |
| Hartowanie, nie wyżej | -45 | -45 | -45 | -45 | -45 | -60 | -65 |
Zasada działania transformatora olejowego - wideo
- Odprowadzenie ciepła jest możliwe przy zastosowaniu wystarczająco płynnego chłodziwa. Oznacza to, że w przypadku normalnego chłodzenia instalacji elektrycznej lepkość powinna być jak najniższa.
- Gaszenie łuku elektrycznego. Jak to działa? W normalnym środowisku powietrznym, gdy styki są otwarte (zamknięte) pod dużym obciążeniem, powstaje łuk podobny do łuku spawalniczego.
Gęsty olej nie będzie w stanie mechanicznie szybko wypełnić przestrzeni, gdy styki się poruszą. Powstałe wnęki powietrzne spowodują wyładowanie łukowe. W przeciwieństwie do tego, wystarczająco płynna ściółka będzie przez cały czas utrzymywać środowisko wolne od pęcherzyków powietrza.
Błysk i zapłon
Ciekawym parametrem z punktu widzenia fizyki procesu jest temperatura zapłonu oleju transformatorowego. W przypadku wszelkich produktów naftowych jest to temperatura zapłonu ciekłego medium w kontakcie ze źródłem otwartego płomienia.
Jednak wewnątrz transformatora nie powstają warunki spalania z powodu braku wystarczającej ilości tlenu. Ale teoretycznie możliwy jest otwarty płomień: jeśli po otwarciu styków powstanie krótkotrwały łuk.
Dlatego właściwości olejów obejmują wzrost temperatury zapłonu. Wartość ta stopniowo maleje ze względu na wady urządzeń transformatorowych. Przeciwnie, podczas normalnej pracy temperatura zapłonu wzrasta. Dopuszczalna wartość to ponad 155°C.
Łuk elektryczny, czyli jak spalają się transformatory - wideo
Aby zrozumieć mechanizm, temperatura zapłonu jest związana z parowaniem oleju. Oznacza to, że musi być wystarczająco płynny, ale nie może przejść w stan gazowy w normalnych warunkach pracy.
Oprócz tradycyjnego parametru istnieje coś takiego jak temperatura samozapłonu, która jest charakterystyczna specjalnie dla transformatorów. W naszym przypadku jest to wartość 350°C – 400°C.
Jeżeli uzwojenia nagrzeją się do takiej temperatury, następuje niekontrolowane spalanie i eksplozja transformatora. Na szczęście takie przypadki zdarzają się niezwykle rzadko. Oczywiście pod warunkiem przestrzegania warunków pracy.
Dlatego wraz z wyborem wysokiej jakości oleju konieczne jest ciągłe monitorowanie stanu instalacji elektrycznych. Przeprowadzając próbki testowe cieczy, możesz zrozumieć, jakie problemy występują w samym transformatorze lub przełączniku wysokiego napięcia. 
Po badaniach oceniane są takie wskaźniki jak lepkość refrakcyjna, gęstość, właściwości dielektryczne itp. Wyniki porównuje się z wartościami tabelarycznymi ustalonymi przez normę dotyczącą stosowania olejów.
Tabela pokazuje główne wskaźniki oleju transformatorowego:
| temperatura t, °C | Gęstość p, kg/m3 | Cp, kJ/(kgK) | λ, W/(m"K) | a-10**8, m2/s | μ-10**4, zaliczony | v-10**6, m2/s | ß-10**4, K"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 |
| 20 | 880,3 | 1,666 | 0,1106 | 7,56 | 198,2 | 22,5 | 6,90 | 298 |
| 30 | 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 | 1,846 | 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 | 2,144 | 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 to masowa pojemność cieplna właściwa, bez zmiany ciśnienia roboczego;
- λ – przewodność cieplna: współczynnik ogólny;
- a – przewodność cieplna: współczynnik ogólny;
- μ – współczynnik lepkości dynamicznej;
- ν – współczynnik lepkości kinematycznej;
- β - rozszerzalność objętościowa: współczynnik ogólny;
- Pr-kryterium Prandtla.
Płyny techniczne zapewniające działanie podstacji transformatorowych kupowane są w ogromnych ilościach, co jest dość drogie. Każda partia jest testowana przed użyciem i w trakcie eksploatacji.
Testowanie oleju transformatorowego pod kątem awarii - wideo
Co roku płyn techniczny wymaga gruntownego czyszczenia. Robią to specjalne służby. A co 5-6 lat wymagana jest regeneracja (prawie całkowita wymiana oleju w instalacji elektrycznej). Procedura nie jest tania, ale bez niej praca transformatora stanie się niebezpieczna.
Jako kompromis powszechnie stosuje się renowację mienia. Odpady trafiają do zakładów petrochemicznych, gdzie olej uzyskuje swoje pierwotne właściwości. Koszt dodanych dodatków jest wielokrotnie niższy w porównaniu do całkowitej wymiany materiału.
Drobne cechy oleju transformatorowego
Odporność oleju na utlenianie to nic innego jak przeciwdziałanie starzeniu. Istnieją dwie negatywne strony tego zjawiska:
- Wiązanie aktywnych dodatków przez cząsteczki tlenu, które zapewniają podstawowe parametry cieczy.
- Osadzanie się produktów utleniania na powierzchniach części transformatorów: uzwojeń, przewodników, grup stykowych. Prowadzi to do zmniejszenia odprowadzania ciepła, a następnie wrzenia oleju w punktach styku.
- Zawartość popiołu to obecność obcych zanieczyszczeń i przyczyna ich pojawienia się. Po umyciu nowego oleju w jego składzie pozostają chemiczne detergenty (dotyczy to również regeneracji starego płynu).
Jeśli nie zostaną one usunięte, tworzą się frakcje popiołu, które osadzają się na częściach roboczych transformatorów i przełączników. Aby przeciwdziałać temu zjawisku, do oleju dodaje się dodatki neutralizujące osady soli i mydła.
Temperatura krzepnięcia (punkt krzepnięcia) charakteryzuje przemianę cieczy w smar. Wskaźnik ten (od -35°C do -50°C) ma zastosowanie tylko podczas zimnego rozruchu instalacji elektrycznej. Sam działający transformator jest źródłem ciepła i utrzymuje ciecz w stanie roboczym.