Силовите трансформатори за високо напрежение – това са едни от най-важните и скъпи елементи в системата на разпределение на електричество. За да може тяхната работа да е безопасна и надеждна е нужно да се използва трансформаторно масло. Тази специална течност с висока диелектрическа устойчивост е предназначена за отвеждане на топлината и изпълнява изолираща функция.

Какво е това трансформатор?

Трансформатор е прието да се нарича устройство, преобразуващо променливия ток от едно напрежение в променлив ток в друго напрежение без изменение на неговата честота. По своята конструкция те се състоят от една или няколко изолирани лентъчни или телени намотки, които са намотани на сърцевина (магнитопровод).

Работата на трансформатора е основана на принципа на електромагнитна индукция. Променливият ток се подава на първата намотка и образува в бобината магнитно поле, което във втората бобина образува електрически ток. Величината на напрежение на електродвижещата сила зависи от скоростта на изменение на магнитното поле и числото навитки в бобината.

Ако в първичната намотка навитките са повече от вторичната – то това е понижаващ трансформатор. Ако е обратното – то е повишаващ. В зависимост от това, на коя намотка се подава променливо напрежение, един и същ трансформатор може да бъде и повишаващ и понижаващ. Така също се отделят високо и нискочестотни трансформатори. Честотата, при която работи оборудването се определя от материала, от който е произведена сърцевината. Ако сърцевина отсъства, то това е високочестотен трансформатор.

Лубрика трансформаторно масло Технологично

Още един вид трансформатори се явяват силовите. В тях две или повече намотки са наложени на затворен магнитопровод от стоманени листи. Една от бобините се съединява с източника на променливия ток, другата – с потребителя. Електрическата мощност се предава от първичната към вторичната намотка благодарение на магнитния поток в сърцевината.

Защо е необходимо масло в трансформаторите?

Намотката се явява най-важната част на трансформатора и се нуждае от защита. В процеса на преобразуване на високо напрежение в ниско оборудването отделя много топлина. Тази топлина е необходимо да се отведе.

За решаване на задачите, свързани с експлоатацията на трансформаторите се използват специални масла.

Трансформаторното масло е продукт от дестилация на очистен сернист нефт. Температурата на кипене е от +300 °C до +400 °C. В зависимост от това, какъв нефт се използва, маслата притежават определени свойства. Те имат сложен състав, в който влизат следните компоненти:

• 10-15 % парафини
• 60-70 % нафтени или циклопарафини
• 15-20 % ароматни въглеводороди
• 1-2 % асфалто-смолисти вещества
• < 1 % сернисти съединения
• < 0,8 % азотни съединения
• < 0,02 % нафтенови киселини
• 0,2-0,5 % антиокислителни присадки

Предназначението на трансформаторните масла се заключава в следните функции:

• Охлаждане
• Електрическа изолация
• Гасене на дъга

Лубрика трансформаторно масло A1

В оборудвания с мощност 50-500 кВА се използва хартиено-маслена изолация. Това е пропита с масло изолационна хартия. В трансформатори с мощност 20-30 кВА се използват големи стоманени конструкции (резервоари) с голямо количество тръби, които излизат паралелно в една или няколко страни. Намотките със сърцевината се помещават в тръбен резервоар, заобиколен в масло, което отвежда топлината. Благодарение на конвекция горещата течност се издига нагоре по тръба, охлажда се и се спуска обратно в резервоара. С нагряване на маслото този процес се повтаря.

Технически характеристики на трансформаторното масло

Изискванията към трансформаторните масла са много високи. Техните характеристики трябва да съответстват с условията на експлоатация на оборудването, а самия материал да осигури надеждна работа.

Всички трансформаторни масла трябва да притежават електроизолационни свойства. Тяхната диелектрическа якост (пробивно напрежение) пряко зависи от наличието на вода и влакна. Именно затова вода и механически примеси не трябва да присъстват в маслото, защото това намалява електроизолационните свойства.

Температурата на течливост на маслото не трябва да е по-висока от -45 °C, но за южните региони е допустимо използване на течности с температура на течливост от -35 °C. Това е необходимо за съхранение на течливостта при експлоатация под въздействие на отрицателни температури. За ефективно отвеждане на топлината течностите трябва да имат най-малък вискозитет при пламна температура. За различните марки тя е от +95 °C до +150 °C.

Една от най-важните характеристики на трансформаторното масло се явява окислителната стабилност – способността на течността да съхранява своите свойства при удължена експлоатация. Този параметър се осигурява с антиокислителна присадка, ефективността на която зависи от това, доколко добре тя взаимодейства с продуктите от реакциите при окисление на въглеводородите.

Плътността на течността се намира в предели (0,84-0,89)*10³ кг/м³. Тя е необходимо да се знае за разчета на масата на продукта. Така също позволява да се узнае въглеводородния състав на течността.

Вискозитетът е важно свойство на трансформаторното масло. За получаване на висока електрическа якост течността трябва да е вискозитетна. Но за да може маслото правилно да работи в охлаждащата среда на трансформаторите и в качеството си на среда за движещите се елементи на прекъсвачите, то трябва да притежава невисок вискозитет. Иначе охлаждането ще е недостатъчно, а изключвателите няма да могат да разкъсат електрическата дъга.

Във връзка с този показател кинематичния вискозитет при +20 °C трябва да е 28-30*10^-6 м²/с.

Особености при използване

В зависимост от химическия състав и експлоатационни характеристики различните марки масла се използват за различни цели. В новото електрооборудване следва да се наливат само свежи течности, които до тогава никъде не са се използвали. Всяка партия използвано масло трябва да има сертификат от завода-производител.

Преди наливане на маслото в оборудването то трябва предварително да се подложи на дълбока термовакуумна обработка. Тази процедура се определя от ръководния документ РД 34.45-51.300-97 "Обем и норми при изпитание на електрооборудване." Съгласно него максималното съдържание на вода в масло, използвано за трансформатори с лентъчна или азотна защита, измервателни трансформатори и херметични входове, трябва да е  0,001 % от масата, а концентрацията на въздух не трябва да превишава 0,5 % от масата.

Shell Heat Transfer Oil S2

В електрооборудване без лентъчна защита и нехерметични входове съдържанието на вода в маслото е допустимо в количество 0,0025 % от масата. От чистотата на течността зависи и областта на нейното използване. Течности, използвани в оборудване с напрежение до 220 кВ, трябва да са непо ниски от 11 класа, а в апарати с напрежение над 220 кВ – не по-ниски от 9 класа.

Проверка на маслата

Параметрите на маслата се проверяват с помощта на анализ на следните физико-химически и електроизолационни характеристики:

• Електрическа якост
• Тангенс от ъгъла на загуби
• Влагосъдържание
• Съдържание на газ
• Количествен състав на механични примеси

Замерване на влагосъдържанието се извършва с помощта на реакция на влага, която се намира в маслото, с кислороден хидрит. Съдържанието на газа се определя по степента на изменение на остатъчното налягане в съда след заливане в нея на пробата от изследваната течност. Количеството механически примеси се определя, чрез филтрация на разтворен в бензин масло през хартиен филтър, който не съдържа пепел. 

Електрическата якост на течността се измерва в хода на изпитание на пробиване. За тази цел се исзолзва разрядник 2,5 мм с диаметър на електрода 25,4 мм. Полученият резултат трябва да бъде не по-нисък от 70 кВ, при което електрическата якост трябва да е равна на не по-малко от 280 кВ/см.

Тангенс на уъгъл на загуби определя наличието на примеси. В чиста течност то тярбва да е не повече от 0,02 % при +90 °C в условия на честота на полето 50 Хц. В окислено състояние на маслото то може да бъде повече от 0,2 %.

Експлоатация на трансформаторното масло

С времето ресурса на антиокислителните присадки в маслото свършва и то започва да поглъща и разтваря в себе си голямо количество газове. В стандартни условия количеството кислород, азот и  въглероден диоксид трябва да е 0,16 мл, 0,86 мл и 1,2 мл. Ако има отделяне на газове, това означава, че в намотката са се появили дефекти. Така също по наличие на газове, разтворени в трансформаторното масло, може посредством хроматографически анализ да се видят дефекти в трансформатора. 

Експлоатационият срок на маслото и трансформатора нямат връзка. Независимо от срока на експлоатация на трансформатора течността е необходимо ежегодно да се подлага на чистене, а на всеки 5 години – да се регенерира. Регенерацията на маслото се извършва с използване на силикагел на специални маслорегенерационни установки.

Но независимо от това, в съвременното електротехническо оборудване са направени някои мерки, които удължават експлоатациония срок на трансформаторното масло:

• Установка с разширител с филтри за поглъщане на кислород, вода и отделени газове
• Периодично чистене на течността
• Непрекъсната филтрация
• Добавяне на антиокислителни вещества
• Предупреждение за прегряване на маслото

Shell Clavus G 46

Повод за отнемане на масло от експлоатация може да бъде неговото замърсяване с вещества, което да е довело до изменение на характеристиките. В този случай е достатъчно да се извърши механично почистване на течността. Отделят се следните методи на почистване:

• Филтрация
• Адсорбционна обработка
• Центрофугиране
• Вакуумна обработка

Марки трансформаторни масла

В Русия и страните от ОНД най-популярни са следните продукти: Т-1500У, ГК, ВГ, ТСП, ТКП, АГК и МВТ. От другите се отделя продукцията на концерните Mobil и Shell.

Руски трансформаторни масла

Масло Т-1500У отличава се с добра устойчивост към окисление и газоустойчивост, но отговаря на изисквания само на руско оборудване. Течността съдържа не повече от 0,3 % сяра. Използва се за електрооборудване до 500 кВ, което не изисква допълнителни условия. Скед изучаване на свойствата маслото може да се използва в апарати до 750 кВ.

Маслото ГК се произвежда по метода на каталитическа депарафинизация и хидрокрегинг. Произвежда се от сернист парафиниест нефт. Отличителна особеност на течността се явява много ниското съдържание на ароматни въглеводороди и сернисти съединения. Маслото има добри диелектрически свойства, високи антиокислителни свойства и . Материалът се използва в електрооборудване с напрежение до 1150 кВ. 

Масло ВГ се произвежда посредством хидрокаталитически процес от парафинест нефт. В състава се съдържат антиокислителна присадка ионол. Тя се отличава с висока устойчивост на окисление и притежава високи диелектрически свойства. Използва се в апарати с висш клас напрежение.

Масло ТСП се произвежда от западносибирски нефт, чрез нискотемпературна депарафинизация и селективна очистка. В сравнение с подобни материали може да се характеризира, като некачественно. Маслото се отличава с високо съдържание на сернисти съединения (до 0,6 %), ниска устойчивост към окисление, високи диелектрически загуби, несъвместимост с някои конструкционни материали. От плюсовете може да се отдели високата устойчивост към въздействие на електрическото поле при високо напрежение. Използва се основно в апарати до 220 кВ включително.

Масло ТКп произвежда се от нискосернист нефт, чрез киселинно-основна очистка и контактна доочистка. В своя състав се съдържа присадка ионол. Използва се в оборудвания до 500 кВ включително.

Gazpromneft Chain Oil

Маслото АГК се произвежда посредством хидрокаталитически процес от парафинист нефт. Отличава се с ниска температура на течливост и нисък вискозитет при отрицателни температури. Тази течност се използва главно в северните ширини в оборудване на висши класове напрежение.

Масло МВТ е специална течност, която притежава нисък вискозитет при високи и ниски температури, ниска температура на течливост и ниска пламна температура. Основно се приема в трансформатори арктическо изпълнение и маслени изключватели в северните ширини.

Известни трансформаторни масла

Масло Mobil Mobilect 44 N е предназначено за маслени изключватели, трансформатори и друго електротехническо оборудване от всякакви класове напрежение освен измервателни трансформатори. Произвежда се от нафтенов нефт. Течността се отличава с ниско съдържание на парафини и сяра. Добавянето на електрически неутрални присадки и придава отлични нискотемпературни и антиокислителни свойства.

Трансформаторните масла Shell Diala се произвеждат от нефтени фракции. Те могат да бъдат инхибирани и неинхибирани. Течностите се отличават с високи експлоатационни свойства и надеждност в течение на дълъг експлоатационен срок.

Тези масла не се явяват единствени, които са представени на пазара. Те са приведени за кратко запознаване. Всъщност съществуват много по-голямо количество марки масла.