Olej transformatorowy. Lepkość oleju transformatorowego: kinematyczna i warunkowa
![Olej transformatorowy. Lepkość oleju transformatorowego: kinematyczna i warunkowa](/uploads/8c14133d19b15626541781c2489b9582.jpg)
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. Średnie poprawki temperaturowe na gęstość olejów naftowych [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 przełączniki oleju.
Bardzo ważne jest, aby w niskich temperaturach lepkość olej transformatorowy był tak mały, jak to możliwe; 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 jest lepkością kinematyczną, cst; 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.
Do napełniania stosuje się oleje transformatorowe i inne ciekłe dielektryki transformatory elektryczne, przełączniki olejowe, obiegowe systemy chłodzenia, inne urządzenia wysokiego napięcia, w których są stosowane jako czynnik izolujący i odprowadzający ciepło, do gaszenia łuk elektryczny występujący pomiędzy stykami wyłącznika, a także jako czynnik chłodzący. Aparatura elektryczna praca w warunkach wysokiej temperatury
Indeks | Standard według marki | ||||||
Oleje bez dodatków | Oleje z dodatkami | ||||||
T22 | T30 | T46 | T57 | Tp-22 | Tp-30 | Tp-46 | |
Lepkość kinematyczna, cSt: przy 50°С przy 40°С | 20-23 - | 28-32 - | 44-48 - | 55-59 - | 20-23 - | - 41,4-50,6 | - 61,2-74,8 |
Wskaźnik lepkości, nie mniej | |||||||
Liczba kwasowa, mg KOH/g oleju, nie więcej | 0,02 | 0,02 | 0,02 | 0,05 | 0,07 | 0,5 | 0,5 |
Liczba demulgacji, s, nie więcej | |||||||
Kolor, jednostki CNT, nic więcej | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 4,5 | 2,5 | 3,5 | 5,5 |
Temperatura, °C: błyskawiczna (otwarty tygiel), nie niższa niż temperatura zamarzania, nie wyższa | -15 | -10 | -10 | - | -15 | -10 | -10 |
Gęstość w temperaturze 20°C, kg/m 3, nie więcej | |||||||
Zawartość popiołu olej bazowy, %, już nie | 0,005 | 0,005 | 0,010 | 0,020 | - | 0,005 | 0,005 |
Stabilność na utlenianie: osad po utlenieniu, %, nie ma już liczby kwasowej po utlenieniu, mg KOH/g | 0,10 - | 0,10 - | 0,10 - | - - | 0,005 - | 0,01 0,4 | 0,008 1,5 |
|
wycieczki (70-80 0 C). Podczas wyładowań elektrycznych temperatura wzrasta jeszcze bardziej, co przyspiesza procesy utleniania dielektryków i prowadzi do powstania nierozpuszczalnego osadu (szlamu), a podczas gaszenia łuku elektrycznego - do tworzenia się cząsteczek węgla i wody.
Cząsteczki szlamu i węgla osadzające się na powierzchni wewnętrznych elementów aparatu elektrycznego pogarszają wymianę ciepła i uszkadzają izolację elektryczną, co może być przyczyną wypadku. Pojawienie się wody w dielektryku prowadzi do zmniejszenia jego wytrzymałości elektrycznej. Obecność kwasów powoduje korozję metalowych części urządzenia i zniszczenie bawełnianej izolacji.
Tabela 9. Normy jakościowe olejów transformatorowych wg
GOST 9972-74* i 3274-72*
Indeks | Oleje marek pochodzenia naftowego | Olej syntetyczny OMTI | ||
Tp-22S/Tp-22B | Tp-30 | Tp-46 | ||
Lepkość kinematyczna w 50 0 C, mm 2 /s | 20-23 | 28-32 | 44-48 | 28-29 |
0,07/0,02 | 0,03 | 0,05 | 0,04 | |
Stabilność: udział masowy osadu po utlenieniu, %, nie więcej | 0,005/0,01 | 0,005 | 0,005 | - |
Liczba kwasowa po utlenieniu, mg KOH na 1 g oleju, nie więcej | 0,1/0,35 | 0,6 | 0,7 | - |
Wydajność popiołu,%, nie więcej | 0,005/0,01 | 0,005 | 0,005 | 0,15 |
Liczba demulgacji, min, nie więcej | 3/5 | 3,0 | 3,0 | 3,0 |
Temperatura zapłonu oznaczona w otwartym tyglu 0 C, nie niższa | 186/180 | |||
Temperatura samozapłonu w powietrzu 0 C, nie niższa | - | |||
-15 | -10 | -10 | -17 |
Notatka. Liczby w oznaczeniu marki wskazują średnią lepkość kinematyczną oleju.
W związku z ww najważniejsze wymagania do jakości dielektryka wystarczająca jest wysoka odporność (stabilność) na utlenianie, brak wody i zanieczyszczeń mechanicznych niska temperatura krzepnięcia, wysoka wytrzymałość dielektryczna i niskie straty dielektryczne.
Straty dielektryczne w dielektryku są spowodowane prądami przewodzenia powstającymi w wyniku procesu polaryzacji cząsteczek i jonów pod wpływem prądu przemiennego pole elektryczne. Nośnikami ładunku mogą być jony powstałe w wyniku dysocjacji cząsteczek, jak również większe cząstki koloidalne. Straty dielektryczne szacuje się za pomocą stycznej straty dielektrycznej tgδ. Im mniejsze tgδ, tym mniejsze straty dielektryczne w oleju. Wartość tgδ danego dielektryka zależy od jego temperatury i rośnie w miarę nagrzewania się oleju. Wytrzymałość elektryczną i tgδ określa się zgodnie z GOST 6581-75.
Żywotność dielektryka w transformatorach wynosi 5-10 lat. Pod tym względem jego jakości stawiane są bardzo wysokie wymagania.
Oleje transformatorowe otrzymywane są z olejów o niskiej zawartości siarki i siarki. Z olejów o niskiej zawartości siarki produkowane są dwa gatunki olejów: oleje transformatorowe bez dodatków i oleje transformatorowe z dodatkiem przeciwutleniającym jonol. Oleje poddawane są oczyszczaniu kwasem siarkowym, następnie neutralizacji alkaliami, a czasami dodatkowemu oczyszczaniu ziemią bielącą.
Z olejów siarkowych produkowane są dwa gatunki oleju transformatorowego: selektywny olej fenolowy z dodatkiem przeciwutleniającym jonol oraz olej rafinowany przez uwodornienie. Olejki z zwiększona zawartość węglowodory aromatyczne mają większą stabilność oksydacyjną i elektryczną oraz w mniejszym stopniu wydzielają gazy pod wpływem wyładowań elektrycznych. Całkowite usunięcie węglowodory aromatyczne z oleju w procesie oczyszczania pogarszają jego właściwości przeciwutleniające, natomiast nadmierna ilość węglowodorów aromatycznych, szczególnie wielopierścieniowych, zwiększa tgδ olejów transformatorowych. Dlatego dla każdego rodzaju oleju optymalny stosunek węglowodory naftenowe i aromatyczne. Charakterystykę głównych właściwości olejów transformatorowych podano w tabeli. 9
Tabela 10 Podstawowe właściwości dielektryków ciekłych i plastikowych
Indeks | Olej naftowy | Płyn krzemoorganiczny PESZH-D | Wazelina kondensacyjna naftowa | |
transformator | dla kondensatorów | |||
Gęstość w 20 0 C, kg/m 3 | 880-890 | 900-920 | 990-1000 | 820-840 |
Liczba kwasowa, mg KOH na 1 g oleju, nie więcej | 0,01-0,05 | 0,01-0,015 | 0,05-0,07 | 0,03-0,04 |
Temperatura płynięcia 0°C, nie wyższa | -45 | -45 | -80 | 37-40 |
Temperatura zapłonu par 0 C, nie niższa | - | - | ||
Zawartość popiołu,%, nie więcej | 0,005 | 0,0015 | - | 0,004 |
Lepkość w 20 0 C, 10 -6 m 2 / s | 28-30 | 35-40 | 70-80 | - |
Specyficzna rezystywność skrośna w 20 0 C, Ohm m | 10 12 -10 13 | 10 12 -10 13 | 10 10 -10 12 | 10 12 -10 13 |
Względna stała dielektryczna w temperaturze 20 0 C | 2,1-2,4 | 2,1-2,3 | 2,6-2,0 | 3,8-4,0 |
Styczna straty dielektrycznej przy 20 0 C i 50 Hz | 0,001-0,003 | 0,003-0,005 | 0,0002-0,003 | 0,0002 |
Wytrzymałość elektryczna w temperaturze 20 0 C i 50 Hz, MV/m | 15-20 | 20-25 | 18-20 | 20-22 |
Notatka. Olej transformatorowy dostępny jest w czterech gatunkach: TK, T-750, T-1500, PT.
Wszystkie płyny elektroizolacyjne (oleje) nie mogą zawierać rozpuszczalnych w wodzie kwasów, zasad i zanieczyszczeń mechanicznych.
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. Sygnałem jest jednoczesny kontakt oleju ze wszystkimi trzema punktami prawidłowa instalacja na stole, niedokładny montaż korygujemy za pomocą śrub ustalających znajdujących się na nogach urządzenia. Zewnętrzne naczynie 1 służy jako łaźnia wodna, z której kuchenka elektryczna Woda równomiernie przekazuje ciepło olejowi. 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. Włożenie wtyczki - 4 do skalibrowanej rurki - 3 i umieszczenie pod nią odplyw kolbę miarową z zaznaczoną na wąskiej szyjce o pojemności 200 ml 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 - współczynnik korygujący, biorąc pod uwagę wpływ ścian naczyń; 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 dookoła Oś pionowa 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.
Masa objętościowa olej do transformatorów nie jest stałą wartością z tabliczki znamionowej. Oczywiste jest, że olej ten, jak każda inna ciecz, będzie miał różną objętość po umieszczeniu w różnych naczyniach. Dlatego porozmawiajmy o cechach paszportowych, takich jak masa objętościowa oleju transformatorowego.
Oznaczanie masy objętościowej
Zacznijmy od definicji. Masa objętościowa oleju to stosunek jego masy w temperaturze +20 ° C do masy wody zajmującej tę samą objętość, ale w temperaturze +4 ° C.
Wskaźniki standardowej masy objętościowej oleju do transformatorów
Wskaźnik ten nie jest wystandaryzowany. W temperaturze +20 ºС dla oleju transformatorowego wynosi 0,856-0,886. Jeśli podgrzejesz, wartość masy objętościowej zmniejszy się, a po ochłodzeniu, wręcz przeciwnie, wzrośnie.
Zmień współczynnik
Aby określić masę objętościową oleju w temperaturze różniącej się od +20 ° C, gdy wzrasta, należy odjąć, a gdy maleje, dodać współczynnik zmiany masy objętościowej dla każdego stopnia. Typowo dla olejów elektroizolacyjnych wartość numeryczna wskaźnik ten wynosi 0,0007 na 1 ºС.
GOST
Aby określić masę objętościową, można również zastosować specjalną technikę określoną w GOST-3900-47. Istnieje również tabela zawierająca poprawki dla temperatur innych niż +20 ºС.
Przyrządy do określania masy objętościowej oleju transformatorowego
W praktyce większość w prosty sposób Określenie masy objętościowej odbywa się za pomocą areometru (densymetru oleju). Pobiera się część oleju testowego szklany cylinder, a następnie umieszcza się tam areometr. Liczenie jest brane wzdłuż górnej krawędzi menisku.
Wpływ temperatur
Jeśli temperatura oleju zostanie zmieniona o +100 şС, na przykład z -35 şС do +65 şС, wówczas jego objętość zmieni się o około 7%. Mając na uwadze, że w czasie pracy temperatura może wahać się w szerszym zakresie, objętość ekspandera należy dobierać na poziomie 9-10% objętości oleju.
25.1 Kontrola jakości olejów transformatorowych podczas odbioru i magazynowania
Partia oleju transformatorowego docierająca do przedsiębiorstwa energetycznego musi zostać poddana badaniom laboratoryjnym zgodnie z wymaganiami punktu 5.14 Regulaminu. eksploatacja techniczna Elektrownie i sieci Federacja Rosyjska(RD 34.20.501-95).
Standardowe wartości wskaźników jakości świeżego oleju, w zależności od jego marki, podano w tabeli. 25.1. Tabela została opracowana w oparciu o wymagania aktualnych GOST i TU dotyczące jakości świeżych olejów transformatorowych w momencie opracowywania tego dokumentu.
25.1.1 Kontrola oleju transformatorowego po transporcie
Z pojemnika transportowego pobierana jest próbka oleju zgodnie z wymaganiami GOST 2517-85. Próbkę oleju transformatorowego poddaje się badaniom laboratoryjnym według wskaźników jakości 2, 3, 4, 11, 12, 14, 18 z tabeli. 25.1.
Wskaźniki jakości 2, 3, 4, 14, 18 określa się przed spuszczeniem oleju z pojemnika transportowego, a 11 i 12 można oznaczyć po spuszczeniu oleju.
Wskaźnik 6 należy dodatkowo oznaczyć tylko dla specjalnych olejów arktycznych.
25.1.2 Kontrola oleju transformatorowego spuszczanego do zbiorników
Olej transformatorowy wlewany do zbiorników produkcyjnych oleju poddawany jest badaniom laboratoryjnym według wskaźników jakości 2, 3, 4, 18 z tabeli. 25.1 niezwłocznie po otrzymaniu go z kontenera transportowego.
25.1.3 Kontrola oleju transformatorowego w magazynie
Olej w magazynie jest badany według wskaźników jakości 2, 3, 4, 5, 11, 12, 14, 18 z tabeli. 25.1 co najmniej raz na 4 lata.
25.1.4. Rozszerzanie zakresu kontroli
Wskaźniki jakości oleju z tabeli. 25 ust. 1, nieokreślone w ust. 25.1.1-25.1.3 określa, w razie potrzeby, decyzją kierownika technicznego przedsiębiorstwa energetycznego.
25.2 Kontrola jakości olejów transformatorowych podczas ich napełniania
W sprzęcie elektrycznym
25.2.1 Wymagania dotyczące świeżego oleju transformatorowego
Świeże oleje transformatorowe przygotowane do wlania do nowych urządzeń elektrycznych muszą spełniać wymagania tabeli. 25.2.
25.2.2 Wymagania dotyczące olejów regenerowanych i rafinowanych
Zregenerowane i (lub) oczyszczone oleje eksploatacyjne oraz ich mieszaniny z olejami świeżymi, przygotowane do wlania do urządzeń elektrycznych po naprawie, muszą spełniać wymagania tabeli. 25.3.
25.3 Kontrola jakości olejów transformatorowych w trakcie ich eksploatacji
W sprzęcie elektrycznym
25.3.1 Zakres i częstotliwość badań
Zakres i częstotliwość badań oleju podano w rozdziałach dot określone typy sprzęt elektryczny, wartości standardowe wskaźniki jakości podano w tabeli. 25.4.
Na podstawie wyników badań laboratoryjnych oleju określa się obszary jego działania:
Obszar „normalnego stanu oleju” (odstęp od wartości maksymalnych dopuszczalnych po napełnieniu olejem urządzeń elektrycznych, podanych w tabeli 25.2, kolumna 4, do wartości ograniczających obszar normalnego stanu oleju w eksploatacji, podano w tabeli 25.4, kolumna 3), gdy zapewniony jest stan jakości oleju niezawodne działanie sprzęt elektryczny, a jednocześnie dość minimalny niezbędną kontrolę wskaźniki 1-3 z tabeli. 25,4 (analiza skrócona);
Obszar „ryzyka” (przedział od wartości ograniczających obszar normalnego stanu oleju, podanych w Tabeli 25.4, kolumna 3, do maksymalnych dopuszczalnych wartości wskaźników jakości oleju w eksploatacji, podanych w Tabeli 25.4, kolumna 4), gdy nawet jeden wskaźnik jakości pogarsza się, olej prowadzi do zmniejszenia niezawodności sprzętu elektrycznego i wymagane jest częstsze i rozszerzone monitorowanie, aby przewidzieć jego żywotność i (lub) podjąć specjalne środki w celu przywrócenia właściwości operacyjne oleju, aby zapobiec jego wymianie i demontażowi sprzętu elektrycznego do naprawy.
Tabela 25.1
Wskaźniki jakości świeżych domowych olejów transformatorowych
Indeks |
Marki i liczby olejów dokumenty regulacyjne |
||||||||||
TO |
TO |
TO |
TO |
TO |
GOST 10121-76 |
TU 38.401.1033-95 |
TU 38.101.1271-89 |
TO |
standardowa metoda badania |
||
1. Lepkość kinematyczna, mm/s (СSt), nie więcej niż przy: |
|||||||||||
2. Liczba kwasowa, mg KOH na 1 g oleju, nie więcej |
GOST 5985-79 |
||||||||||
3. Temperatura zapłonu w zamkniętym tyglu, °C, nie niższa |
GOST 6356-75 |
||||||||||
Brak |
Brak |
Brak |
Brak |
Brak |
Brak |
GOST 6307-75 |
|||||
Brak |
Brak |
Brak |
Brak |
Brak |
Brak |
Brak |
Brak |
Brak |
Brak |
GOST 6370-83 |
|
6. Temperatura płynięcia, °C, nie wyższa |
GOST 20287-91 |
||||||||||
7. Zawartość popiołu, %, nie więcej |
GOST 1461-75 |
||||||||||
8. Test sodu, gęstość optyczna, punkty, nic więcej |
GOST 19296-73 |
||||||||||
9. Przezroczystość w temperaturze 5°C |
Przezroczysty |
Przezroczysty |
Przezroczysty |
GOST 982-80, klauzula 5.3 |
|||||||
10. Badanie wpływu korozji na blachy miedziane gatunku M1 lub M2 zgodnie z GOST 859-78 |
Wytrzymuje |
Wytrzymuje |
Wytrzymuje |
Wytrzymuje |
Wytrzymuje |
Wytrzymuje |
Wytrzymuje |
Wytrzymuje |
GOST 2917-76 |
||
11. Styczna straty dielektrycznej, %, nie więcej w temperaturze 90°C |
GOST 6581-75 |
||||||||||
12. Stabilność przed utlenianiem: |
|||||||||||
Masa lotnych kwasów, mg KOH na 1 g oleju, nie więcej |
|||||||||||
Brak |
Brak |
Brak |
Brak |
Brak |
Brak |
||||||
Liczba kwasowa utlenionego oleju, mg KOH na 1 g oleju, nie więcej |
|||||||||||
13. Stabilność na utlenianie, metoda IEC, okres indukcji, h, nie mniej |
IEC 1125(B)-92 |
||||||||||
14. Gęstość w temperaturze 20°C, kg/m3, nie więcej |
GOST 3900-85 |
||||||||||
15. Kolor na kolorymetrze CNT, jednostki CNT i nic więcej |
GOST 20284-74 |
||||||||||
GOST 19121-73 |
|||||||||||
RD 34.43.105-89 |
|||||||||||
18. Wygląd |
Czysty, przezroczysty, wolny od widocznych zabrudzeń, wody, cząstek, włókien |
Kontrola wizualna |
___________________
___________________
* w temperaturze 40°C,
** w temperaturze -40°C.
(Wydanie zmienione, zmiana nr 2)
Tabela 25.2
Wymagania dotyczące jakości olejów świeżych przygotowywanych do napełniania
w nowy sprzęt elektryczny
Notatka |
||||
po wlaniu do urządzeń elektrycznych |
||||
6581-75, kV, nie mniej |
Sprzęt elektryczny: |
|||
do 35 kV włącznie |
||||
od 60 do 150 kV włącznie |
||||
od 220 do 500 kV włącznie |
||||
Sprzęt elektryczny: |
||||
powyżej 220 kV |
||||
W przypadku stosowania oleju arktycznego (AGK) lub oleju do przełączników (MBT) wartość tego wskaźnika określa norma dla marki oleju zgodnie z tabelą. 25.1 |
||||
GOST 1547-84 (jakość) |
Brak |
Brak |
||
Nieobecność (11) |
Nieobecność (12) |
|||
6. Styczna strat dielektrycznych w temperaturze 90°C zgodnie z GOST 6581-75, %, |
Moc i |
|||
już nie* |
||||
Sprzęt elektryczny wszystkich typów i klas napięcia |
Brak |
Brak |
||
Podczas kontroli arbitrażowej oznaczenie tego wskaźnika należy przeprowadzić zgodnie z normą IEC 666-79 i/lub RD 34.43.208-95 |
||||
9. Temperatura płynięcia, GOST 20287-91, °C, nie wyższa |
||||
11. Stabilność przed utlenianiem zgodnie z GOST 981-75: |
Moc i przekładniki przyrządowe od 110 do 220 kV włącznie |
Warunki procesu: 120°C, 14 h, 200 ml/min O2 |
||
liczba kwasowa utlenionego oleju, mg KOH/g oleju, nie więcej niż; |
||||
Transformatory mocy i przyrządów od 220 do 750 kV włącznie, przepusty olejowe od 110 kV i powyżej |
Zgodnie z wymaganiami normy dot konkretna marka olej zatwierdzony do stosowania w tym sprzęcie |
W przypadku świeżego oleju dozwolone jest oznaczanie zgodnie z normą IEC 474-74 lub 1125(B)-92 |
*Dopuszcza się stosowanie oleju transformatorowego TKp wg TU-38.101.980-81 do napełniania transformatorów mocy do 500 kV włącznie i oleju TKp wg TU 38.401.5849-92 do 220 kV włącznie oraz ich mieszanin z inne oleje świeże, jeżeli wartość tgd w temperaturze 90°C nie przekroczy 2,2% przed napełnieniem i 2,6% po napełnieniu, a liczba kwasowa nie będzie większa niż 0,02 mg KOH/g, przy pełnej zgodności pozostałych wskaźników jakości z wymaganiami stół.
Tabela 25.3
Wymagania dotyczące jakości olejów regenerowanych i oczyszczonych przygotowanych do napełniania
do urządzeń elektrycznych po ich naprawie1)
Wskaźnik jakości oleju i numer standardu metody badawczej |
Niezwykle dopuszczalna wartość wskaźnik jakości oleju |
Notatka |
||
przeznaczony do wlewania do urządzeń elektrycznych |
po wlaniu do prądu |
|||
1. Napięcie przebicia według GOST |
Sprzęt elektryczny: |
|||
6581-75, kV, nie mniej niż 2) |
do 15 kV włącznie |
|||
do 35 kV włącznie |
||||
od 60 do 150 kV włącznie |
||||
od 220 do 500 kV włącznie |
||||
2. Liczba kwasowa wg GOST 5985-79, mg KOH/g oleju, nie więcej |
||||
Przekładniki przyrządowe do 220 kV włącznie |
||||
3. Temperatura zapłonu w zamkniętym tyglu, zgodnie z GOST 6356-75, °C, nie niższa |
Transformatory mocy do 220 kV włącznie |
W przypadku stosowania oleju arktycznego (AGK) lub oleju do przełączników (MBT) wartość ta |
||
wskaźnik określa norma dla marki oleju zgodnie z tabelą. 25.1 |
||||
Transformatory z ochroną foliową lub azotową, hermetycznie zamknięte przekładniki |
Wskaźnik ten można oznaczyć metodą Karla Fischera lub metodą chromatograficzną zgodnie z RD 34.43.107-95 |
|||
Transformatory mocy i przyrządów bez specjalnego zabezpieczenia olejowego |
||||
zgodnie z GOST 1547-842) (jakościowo) |
Sprzęt elektryczny, w przypadku braku wymagań producenta dotyczących ilościowego oznaczania tego wskaźnika |
Brak |
Brak |
|
Urządzenia elektryczne do 220 kV włącznie |
Nieobecność (11) |
Nieobecność (12) |
||
RTM 34.70.653-83, %, nie więcej (klasa czystości zgodnie z GOST 17216-71, nie więcej) |
Urządzenia elektryczne powyżej 220 do 750 kV włącznie |
|||
6. Styczna strat dielektrycznych w temperaturze 90°C zgodnie z GOST 6581-75, %, |
Transformatory mocy do 220 kV włącznie |
Próbka oleju dodatkowe przetwarzanie nie narażony |
||
Przekładniki przyrządowe do 220 kV włącznie |
||||
Transformatory mocy i przyrządów St. 220 do 500 kV włącznie |
||||
Transformatory mocy i przyrządów St. 500 do 750 kV włącznie |
||||
Sprzęt elektryczny wszystkich typów i klas napięcia |
Brak |
Brak |
||
Transformatory mocy do 220 kV włącznie |
Podczas kontroli arbitrażowej określenie tego wskaźnika |
|||
4-metylofenol lub jonol), zgodnie z RD 34.43.105-89, % mas., nie mniej |
Transformatory mocy i przyrządów do 750 kV włącznie |
należy wykonać zgodnie z normą IEC 666-79 i/lub RD 34.43.208-95 |
||
9. Temperatura płynięcia zgodnie z GOST 20287-91, °C, nie wyższa |
Sprzęt elektryczny wypełniony olejem arktycznym |
|||
Transformatory z zabezpieczeniem foliowym |
||||
11. Stabilność przed utlenianiem zgodnie z GOST 981-753) |
Transformatory mocy i przyrządów powyżej 220 do 750 kV włącznie |
Warunki procesu: 130°C, 30 h, 50 ml/min O2 |
||
liczba kwasowa utlenionego oleju, mg KOH/g oleju, nie więcej |
||||
udział masowy osadu, %, nie więcej |
Brak |
|||
Sprzęt elektryczny: |
||||
73,%, nie więcej |
do 220 kV włącznie |
|||
Św. 220 do 500 kV włącznie |
||||
Św. 500 do 750 kV włącznie |
_____________________
1) Niedopuszczalne jest stosowanie regenerowanych i oczyszczonych olejów eksploatacyjnych do napełniania przepustów wysokiego napięcia po naprawie, tego sprzętu elektrycznego Po naprawie napełniany jest świeżymi olejami spełniającymi wymagania Tab. 25.2.
2) W przełącznikach olejowych dopuszcza się stosowanie regenerowanych lub oczyszczonych olejów eksploatacyjnych oraz ich mieszanin z olejami świeżymi, jeżeli spełniają one wymagania niniejszej tabeli (pkt 1 i 4) oraz posiadają klasę czystości przemysłowej nie większą niż 12 (GOST 17216-71).
3) W razie potrzeby, decyzją kierownika technicznego przedsiębiorstwa, dopuszcza się wlewanie zregenerowanego i oczyszczonego eksploatacyjnego oleju transformatorowego do przekładników mocy i przyrządów do 500 kV włącznie, jeżeli odporność na utlenianie odpowiada normie dla oleju TKp ( patrz tabela 25.1), a inne wskaźniki jakości będą spełniać wymagania tej tabeli.
Tabela 25.4
Wymagania dotyczące jakości olejów eksploatacyjnych
Wskaźnik i liczba jakości oleju |
Wartość wskaźnika jakości oleju |
Notatka |
||
standardowa metoda badania |
ograniczenie obszaru stanu normalnego |
maksymalnie dopuszczalne |
||
1. Napięcie przebicia według GOST |
Sprzęt elektryczny: |
|||
6581-75, kV, nie mniej |
do 15 kV włącznie |
|||
do 35 kV włącznie |
||||
od 60 do 150 kV włącznie |
||||
od 220 do 500 kV włącznie |
||||
2. Liczba kwasowa wg GOST 5985-79, mg KOH/g oleju, nie więcej |
||||
3. Temperatura zapłonu w zamkniętym tyglu zgodnie z GOST 6356-75, °C, nie niższa |
Transformatory mocy i przyrządów, nieuszczelnione przepusty wypełnione olejem |
Spadek o ponad 5°C w porównaniu do poprzedniej analizy |
||
Transformatory z zabezpieczeniem foliowym lub azotem, uszczelnione przepusty wypełnione olejem, uszczelnione przekładniki |
Możliwe jest oznaczenie tego wskaźnika metodą Karla Fischera lub chromatografem. |
|||
Transformatory mocy i przyrządów bez specjalnego zabezpieczenia olejowego, nieuszczelnione przepusty wypełnione olejem |
metoda fizyczna zgodnie z RD 34.43.107-95 |
|||
zgodnie z GOST 1547-84 (jakość) |
Sprzęt elektryczny, w przypadku braku wymagań producenta dotyczących ilościowego oznaczania tego wskaźnika |
Brak |
Brak |
|
GOST 6370-83,% (klasa czystości zgodnie z GOST 17216-71, nie więcej); |
Urządzenia elektryczne do 220 kV włącznie |
Nieobecność (13) |
Nieobecność (13) |
|
RTM 34.70.653-83, %, nie więcej (klasa czystości zgodnie z GOST 17216-71, nie więcej) |
Urządzenia elektryczne powyżej 220 do 750 kV włącznie |
|||
6. Styczna strat dielektrycznych zgodnie z GOST 6581-75,%, nie więcej, |
Transformatory mocy i przyrządów, przepusty wysokiego napięcia: |
Próbka oleju nie jest poddawana dodatkowej obróbce |
||
w temperaturze 70°C/90°C |
110-150 kV włącznie |
Norma tgd przy 70°C |
||
220-500 kV włącznie |
opcjonalny |
|||
Transformatory mocy, uszczelnione przepusty wysokiego napięcia, uszczelnione przekładniki przyrządowe do 750 kV włącznie |
||||
Nieuszczelnione przepusty wysokiego napięcia i przekładniki do 500 kV włącznie |
||||
Transformatory bez specjalnego zabezpieczenia olejowego, nieuszczelnione przepusty wypełnione olejem powyżej 110 kV |
||||
Transformatory mocy i przyrządów, nieuszczelnione przepusty wysokiego napięcia, powyżej 110 kV |
Wskaźnik ten określa się zgodnie z RD 34.43.105-89 |
|||
Transformatory z folią ochronną, uszczelnione tulejki wypełnione olejem |
Dopuszczalne jest oznaczanie metodą chromatograficzną zgodnie z RD 34.43.107-95 |
|||
Transformatory i przepusty powyżej 110 kV |
Wskaźnik ten określa się metodami chromatograficznymi zgodnie z RD 34.43.206-94 lub |
_________________
* Zaleca się oznaczenie wskaźnika 11 w przypadku wykrycia w oleju transformatorowym na podstawie analizy chromatograficznej rozpuszczonych gazów znacznych ilości CO i CO2, które wskazują na możliwe defekty i procesy niszczenia izolacji stałej.
(Wydanie zmienione, zmiana nr 1)
25.3.2 Rozszerzone badanie oleju transformatorowego
Konieczność rozszerzenia zakresu badań wskaźników jakości ropy naftowej i (lub) zwiększenia częstotliwości monitorowania jest określana decyzją kierownika technicznego przedsiębiorstwa energetycznego.
25.3.3 Wymagania dotyczące olejów transformatorowych dodawanych do urządzeń elektrycznych
Oleje transformatorowe dodawane do urządzeń elektrycznych w trakcie ich eksploatacji muszą spełniać wymagania tabeli. 25.4, kolumna 3.