زيت المحولات - الغرض والتطبيق والخصائص

زيت المحولات هو جزء زيت مكرر ، أي زيت معدني. يتم الحصول عليها عن طريق تقطير الزيت ، حيث يغلي هذا الجزء عند 300-400 درجة مئوية ، اعتمادًا على درجة المادة الخام ، تختلف خصائص زيوت المحولات. يحتوي الزيت على تركيبة هيدروكربونية معقدة حيث يتراوح متوسط ​​الوزن الجزيئي من 220 إلى 340 وحدة دولية. يوضح الجدول المكونات الرئيسية ونسبتها في تكوين زيت المحولات.

يتم تحديد خصائص زيت المحولات كعامل كهربائي بشكل أساسي من خلال القيمة ظل الخسارة العازلة... لذلك ، فإن وجود الماء والألياف في الزيت مستبعد تمامًا ، لأن أي شوائب ميكانيكية تؤدي إلى تفاقم هذا المؤشر.

درجة حرارة التدفق الخارج لزيت المحولات من -45 درجة مئوية وأقل ، وهذا مهم لضمان تنقله في ظروف التشغيل ذات درجات الحرارة المنخفضة. تساهم أقل لزوجة للزيت في تبديد الحرارة بشكل فعال ، حتى في درجات حرارة من 90 إلى 150 درجة مئوية في حالة تفشي المرض.بالنسبة للعلامات التجارية المختلفة للزيوت ، يمكن أن تكون درجة الحرارة هذه 150 درجة مئوية ، 135 درجة مئوية ، 125 درجة مئوية ، 90 درجة مئوية ، وليس أقل.

من الخصائص المهمة للغاية لزيوت المحولات ثباتها تحت ظروف الأكسدة ؛ يجب أن يحافظ زيت المحولات على المعلمات المطلوبة لفترة تشغيل طويلة.

فيما يتعلق بالترددات الراديوية على وجه الخصوص ، فإن جميع أنواع زيوت المحولات المستخدمة في المعدات الصناعية يتم تثبيطها بالضرورة بواسطة أيونول مضاف مضاد للأكسدة (2،6-دي-تيرت-بوتيل باراكريسول ، المعروف أيضًا باسم agidol-1). تتفاعل المادة المضافة مع جذور البيروكسيد النشطة التي تحدث في سلسلة تفاعل أكسدة الهيدروكربون. وبالتالي ، فإن زيوت المحولات المثبطة لها فترة تحريض واضحة أثناء الأكسدة.

تتأكسد الزيوت الحساسة للمضافات ببطء في البداية لأن سلاسل الأكسدة الناتجة يتم تكسيرها بواسطة المانع. عندما يتم استخدام المادة المضافة ، يتأكسد الزيت بالمعدل الطبيعي بدون المادة المضافة. كلما طالت فترة تحريض أكسدة الزيت ، زادت فعالية المادة المضافة.

يرتبط الكثير من فعالية المادة المضافة بتكوين الهيدروكربون للزيت ووجود شوائب غير هيدروكربونية تعزز الأكسدة ، والتي يمكن أن تكون قواعد نيتروجين وأحماض بترولية ومنتجات أكسدة الزيت المحتوية على الأكسجين.

عندما يتم تكرير نواتج التقطير البترولي ، يتم تقليل المحتوى العطري ، وإزالة الشوائب غير الهيدروكربونية ، وفي النهاية يتم تحسين استقرار زيت المحولات المثبطة للأيونول. وفي الوقت نفسه ، هناك معيار دولي "مواصفات الزيوت العازلة للبترول الطازج للمحولات وقواطع الدائرة".

زيت المحولات قابل للاشتعال ، وقابل للتحلل ، وتقريباً غير سام ولا يستنفد طبقة الأوزون. تتراوح كثافة زيت المحولات من 840 إلى 890 كيلو جرام لكل متر مكعب. تعتبر اللزوجة من أهم الخصائص. كلما زادت اللزوجة ، زادت قوة العزل الكهربائي. ومع ذلك ، للتشغيل العادي في محولات الكهرباء وفي قواطع الدائرة ، يجب ألا يكون الزيت شديد اللزوجة ، وإلا فلن يكون تبريد المحولات فعالاً ولن يتمكن قاطع الدائرة من كسر القوس بسرعة.

تعتبر المفاضلة ضرورية هنا من حيث اللزوجة ، وعادة ما تكون اللزوجة الحركية عند 20 درجة مئوية ، وتتراوح معظم زيوت المحولات من 28 إلى 30 مم 2 / ثانية.

قبل ملء الجهاز بالزيت ، يتم تنقية الزيت عن طريق المعالجة الحرارية العميقة بالفراغ. وفقًا لوثيقة التوجيه هذه "نطاق ومعايير اختبار المعدات الكهربائية" (RD 34.45-51.300-97) ، يجب ألا يؤدي تركيز الهواء في زيت المحولات الذي يتم سكبه في محولات النيتروجين أو المحولات المحمية بطبقة رقيقة ، وفي محولات القياس المختومة وفي البطانات المغلقة تكون أعلى من 0.5 (يتم تحديدها بواسطة كروماتوجرافيا الغاز) ، وأقصى محتوى مائي هو 0.001٪ من الوزن.

بالنسبة لمحولات الطاقة التي لا تحتوي على طبقة واقية وللبطانات القابلة للنفاذ ، يُسمح بمحتوى مائي لا يزيد عن 0.0025٪ بالكتلة. أما بالنسبة لمحتوى الشوائب الميكانيكية التي تحدد درجة نقاء الزيت فلا يجب أن يكون أسوأ من الحادي عشر للمعدات بجهد يصل إلى 220 ك.فولت ولا أسوأ من التاسع للمعدات بجهد أعلى من 220 ك.ف. . يظهر في الجدول جهد الانهيار ، اعتمادًا على جهد التشغيل.

عند ملء الزيت ، يكون جهد الانهيار أقل بمقدار 5 كيلو فولت من جهد الزيت قبل ملء الجهاز. يسمح بتقليل درجة النقاء بمقدار 1 وزيادة نسبة الهواء بنسبة 0.5٪.

ظروف الأكسدة (طريقة لتحديد الثبات - وفقًا لـ GOST 981-75)

يتم تحديد نقطة تسرب الزيت عن طريق اختبار يتم فيه إمالة أنبوب به زيت مغلق بزاوية 45 درجة ويظل الزيت على نفس المستوى لمدة دقيقة واحدة. بالنسبة للزيوت الطازجة ، يجب ألا تقل درجة الحرارة هذه عن -45 درجة مئوية.

هذه المعلمة هي مفتاح مفاتيح الزيت... ومع ذلك ، فإن المناطق المناخية المختلفة لها متطلبات مختلفة لنقطة الانسكاب. على سبيل المثال ، في المناطق الجنوبية ، يُسمح باستخدام زيت المحولات بدرجة حرارة صب -35 درجة مئوية.

اعتمادًا على ظروف تشغيل الجهاز ، قد تختلف المعايير ، وقد تكون هناك بعض الانحرافات. على سبيل المثال ، يجب ألا تتصلب الأنواع القطبية من زيت المحولات عند درجات حرارة أعلى من -60 درجة مئوية ، وتنخفض نقطة الوميض إلى -100 درجة مئوية (نقطة الوميض هي درجة الحرارة التي ينتج عندها الزيت الساخن أبخرة تصبح قابلة للاشتعال عند مزجه مع الهواء) .

من حيث المبدأ ، يجب ألا تقل درجة حرارة الاشتعال عن 135 درجة مئوية ، مثل خصائص درجة حرارة الاشتعال (يشتعل الزيت ويحترق معه لمدة 5 ثوانٍ أو أكثر) ودرجة حرارة الاشتعال الذاتي (عند درجة حرارة 350-400 درجة مئوية). ج ، يشتعل الزيت حتى في بوتقة مغلقة في وجود الهواء).

يتميز زيت المحولات بموصلية حرارية تتراوح من 0.09 إلى 0.14 واط / (م × كلفن) وتنخفض مع زيادة درجة الحرارة.تزداد السعة الحرارية مع زيادة درجة الحرارة ويمكن أن تتراوح من 1.5 كيلو جول / (كجم × كلفن) إلى 2.5 كيلو جول / (كجم × كلفن).

يرتبط معامل التمدد الحراري بمعايير حجم خزان التمدد ، ويكون هذا المعامل في حدود 0.00065 1 / K. مقاومة زيت المحولات عند 90 درجة مئوية وتحت ظروف إجهاد المجال الكهربائي 0.5 يجب ألا يزيد MV / m بأي حال من الأحوال عن 50 Ghm * m.

بالإضافة إلى اللزوجة ، تقل مقاومة الزيت مع زيادة درجة الحرارة. ثابت عازل - في حدود 2.1 إلى 2.4. ظل زاوية الفقد العازل ، كما ذكر أعلاه ، مرتبط بوجود شوائب ، لذلك بالنسبة للزيت النقي لا يتجاوز 0.02 عند 90 درجة مئوية تحت ظروف تردد الحقل 50 هرتز ، وفي الزيت المؤكسد يمكن أن يتجاوز 0.2 .

تم قياس قوة العزل الكهربائي للزيت خلال اختبار انهيار 2.5 مم بقطر قطب 25.4 مم. يجب ألا تقل النتيجة عن 70 كيلو فولت ثم تكون قوة العزل على الأقل 280 كيلو فولت / سم.

على الرغم من الإجراءات المتخذة ، يمكن لزيت المحولات امتصاص الغازات وحل كمية كبيرة منها. في الظروف العادية ، يذوب 0.16 مليلتر من الأكسجين ، و 0.086 مليلتر من النيتروجين ، و 1.2 مليلتر من ثاني أكسيد الكربون بسهولة في سنتيمتر مكعب واحد من الزيت. من الواضح أن الأكسجين سيبدأ في التأكسد قليلاً. على العكس من ذلك ، إذا تم إطلاق الغازات ، فهذه علامة على وجود خلل في الملف. لذلك ، نظرًا لوجود الغازات المذابة في زيت المحولات ، يتم الكشف عن العيوب في المحولات عن طريق التحليل الكروماتوغرافي.

لا ترتبط مدة خدمة المحولات والزيت ارتباطًا مباشرًا ، فإذا كان المحول قادرًا على العمل بشكل موثوق لمدة 15 عامًا ، فيوصى بتنظيف الزيت كل عام وتجديده بعد 5 سنوات. من أجل منع الاستنزاف السريع لمورد النفط ، يتم توفير بعض الإجراءات ، والتي سيؤدي اعتمادها إلى إطالة عمر خدمة زيت المحولات بشكل كبير:

• تركيب موسعات مزودة بمرشحات لامتصاص الماء والأكسجين وكذلك الغازات المنفصلة عن الزيت ؛

• تجنب ارتفاع درجة حرارة زيت العمل ؛

• التنظيف الدوري

• ترشيح الزيت المستمر

• إدخال مضادات الأكسدة.

تؤدي درجات الحرارة المرتفعة ، وتفاعل الزيت مع الأسلاك والمواد العازلة للكهرباء ، إلى تعزيز الأكسدة ، والتي تهدف المكملات المضادة للأكسدة المذكورة في البداية إلى منعها. لكن التنظيف المنتظم لا يزال مطلوبًا. تنظيف الزيت عالي الجودة يعيده إلى حالة صالحة للاستخدام.

ماذا يمكن أن يكون سبب سحب زيت المحول من الخدمة؟ يمكن أن يكون ذلك تلوثًا للزيت بمواد دائمة لم يؤد وجودها إلى تغيرات عميقة في الزيت ، ومن ثم يكفي إجراء التنظيف الميكانيكي. بشكل عام ، هناك العديد من طرق التنظيف: الميكانيكية ، الفيزيائية الحرارية (التقطير) والفيزيائية الكيميائية (الامتزاز ، التخثر).

في حالة وقوع حادث ، انخفض جهد الانهيار بشكل حاد ، أو ظهرت رواسب الكربون ، أو التحليل الكروماتوغرافي كشف وجود مشكلة ، يتم تنظيف زيت المحول مباشرة في المحول أو في المحول ، ببساطة عن طريق فصل الجهاز عن الشبكة.

يمكن إطالة العمر التشغيلي للزيت في المحولات باستخدام المواد المضافة المضادة للأكسدة ، وفلاتر السيفون الحراري ، وما إلى ذلك. ومع ذلك ، كل هذا لا يستبعد الحاجة إلى تجديد الزيوت المستعملة.

لذلك ، فإن مهمة تجديد نفايات الزيوت هي الحصول على تجديد جيد النقاء يلبي جميع معايير الزيت الطازج. إن تثبيت مواد التجديد غير المستقرة عن طريق إضافة الزيت الطازج أو المضافات المضادة للأكسدة يجعل من الممكن استخدام أبسط الطرق وأكثرها تكلفة لتجديد زيوت المحولات المستخدمة.

عند تجديد زيت المحولات ، من المهم الحصول على مُجددات مُنقاة جيدًا ، بغض النظر عن طريقة التجديد ودرجة تقادم الزيت ، ويجب أن يتم التثبيت ، إذا كان الزيت منخفض الثبات ، بشكل مصطنع - عن طريق إضافة زيت طازج أو إضافة ذات تأثير استقرار عالٍ وفعال للزيوت المتجددة.

عند تجديد زيت المحولات المستخدم ، يتم الحصول على ما يصل إلى 3 أجزاء من الزيوت الأساسية لتحضير الزيوت التجارية الأخرى ، مثل زيوت المحركات والزيوت الهيدروليكية وزيوت ناقل الحركة وسوائل القطع والشحوم.

في المتوسط ​​، بعد التجديد ، يتم الحصول على 70-85٪ من الزيت ، اعتمادًا على الطريقة التكنولوجية المطبقة. التجديد الكيميائي أكثر تكلفة. عند تجديد زيت المحولات ، يمكن الحصول على ما يصل إلى 90٪ من الزيت الأساسي بنفس جودة الزيت الطازج.

بالإضافة إلى ذلك

سؤال

هل يمكن تجفيف الزيت في محول يعمل برفع غطاءه في الطقس الجاف؟ هل يتبخر الماء من الزيت أم بالعكس يتبلل الزيت؟

إجابة

يحتوي الزيت الجاف بجهد انهيار 40-50 كيلو فولت على جزء من الألف في المائة من الرطوبة. لترطيب الزيت ، الذي يتميز بانخفاض مقاومة تكسير الزيت إلى 15-20 كيلو فولت ، يلزم جزء من المئات من نسبة الرطوبة.

في المحولات التي لها اتصال مجاني بهواء الغلاف الجوي من خلال موسع (أو تحت غطاء) ، هناك تبادل مستمر للرطوبة مع الهواء. إذا انخفضت درجة حرارة الزيت وكان محتوى الرطوبة فيه أقل من الهواء ، فإن الزيت يمتص الرطوبة من الهواء وفقًا لقانون الضغط الجزئي لبخار الرطوبة. بهذه الطريقة ، يتم تقليل جهد انهيار الزيت.

يحدث تبادل الرطوبة أيضًا بين الزيت وعزل المحولات (القطن ، الباكليت) الموضوعة في الزيت. الرطوبة تتحرك في العزل من الأجزاء الساخنة إلى الأجزاء الباردة. إذا ارتفعت درجة حرارة المحول ، تنتقل الرطوبة من العزل إلى الزيت ، وإذا تم تبريده ، فالعكس صحيح.

نظرًا لارتفاع رطوبة الهواء خلال أشهر الصيف ، يقل جهد انهيار الزيت مع التبادل الحر للرطوبة مقارنة بأشهر الشتاء.

في الشتاء ، عندما تكون رطوبة الهواء في أدنى مستوياتها ويكون الفرق في درجة الحرارة بين الهواء والزيت أكبر ما يكون ، يجف الزيت إلى حد ما. في الصيف ، عندما يكون من المرجح أن تؤثر موجات الصواعق على عزل المحولات ، تكون قوة انهيار زيت المحولات في أدنى مستوياتها عندما يجب أن تكون في أعلى مستوياتها.

للتخلص من التبادل الحر للرطوبة بين الهواء والزيت ، يتم استخدام مجففات الهواء مع ختم الزيت.

وبالتالي ، عندما يكون غطاء المحول مفتوحًا ، قد يحدث جفاف أو ترطيب للزيت.

يجف الزيت بشكل أفضل في الطقس المتجمد عندما يحتوي الهواء على أقل كمية من الرطوبة ويكون هناك أكبر فرق في درجات الحرارة بين الزيت والهواء. لكن هذا التجفيف غير فعال وغير فعال ، لذلك لا يتم استخدامه في الممارسة العملية.