Olej transformatorowy
Olej transformatorowy lub izolacyjny to wysoko rafinowany olej mineralny lub olej silikonowy o niskiej lepkości, który jest stabilny w wysokich temperaturach. Znajduje zastosowanie w technologii wysokiego napięcia w transformatorach , kondensatorach i przełącznikach do izolacji , gaszenia iskier , smarowania (np. Na przełączniku zaczepów ) oraz do chłodzenia (np. W energoelektronice ).
Generał
Olej zawarty w obudowie transformatora w transformatorach z izolacją olejową służy zarówno do izolacji uzwojeń, jak i do chłodzenia. Przekrój poprzeczny drutów nawojowych jest ograniczony ze względu na ograniczoną przestrzeń nawojową. Dlatego wewnątrz uzwojenia wytwarzane jest ciepło elektryczne. Duże transformatory są znacznie bardziej wydajne niż małe, ale ciepło wewnątrz uzwojeń jest trudniejsze do przedostania się na zewnątrz. Wypełnienie olejem poprawia przenoszenie ciepła, a także wypełnia wszystkie szczeliny, dzięki czemu poprawia się również izolacja.
Olej oddaje ciepło konwekcyjnie do obudowy transformatora, która z kolei posiada żebra chłodzące lub wymienniki ciepła podobne do radiatorów na zewnątrz . Duże transformatory mają również wentylatory do chłodzenia wymienników ciepła.
Uszkodzenia izolacji w uzwojeniach są w pewnym stopniu naprawiane poprzez wymywanie produktów rozkładu. Zjawisko to jest monitorowane za pomocą przekaźnika Buchholza podłączonego do zbiornika wyrównawczego poprzez rejestrację gazów wytwarzanych w oleju. Dzięki ochronie firmy Buchholz można wcześnie wykryć uszkodzenia izolacji i zmniejszyć ryzyko pożaru.
Wadą jest jednak palność oleju w wysokich temperaturach. Znaczna ilość oleju powoduje duże obciążenie ogniowe . Transformatory olejowe, tak zwane transformatory suche, mają zwykle uzwojenia epoksydharzisolierten ( zbudowane z żywicy ). Jednak ta izolacja nie ma właściwości samonaprawiających się, a także ma niższą elektryczną wytrzymałość dielektryczną i gorsze właściwości chłodzące. Inną metodą zmniejszania ryzyka pożaru było przez pewien czas (lata 60. XX wieku) stosowanie polichlorowanych bifenyli (PCB) lub polichlorowanych trifenyli (PCT) jako oleju izolacyjnego lub dodawanie do niego. Oleje te mają doskonałe właściwości izolacyjne, są mniej palne lub niepalne, ale są już trujące w kontakcie ze skórą i ze względu na brak ich degradacji w środowisku zostały zakazane w istniejących systemach o zawartości 50 ppm lub więcej od 1999 r .
Jako przyjazna dla środowiska alternatywa dla PCB, ale także jako zamiennik klasycznego oleju mineralnego , syntetyczne estry organiczne są stosowane w transformatorach od ponad 25 lat . Są to nasycone estry pentaerytrytolu i czterokwasów tłuszczowych , które charakteryzują się wysoką temperaturą zapłonu (> 300 ° C), temperaturą zapłonu (> 250 ° C) i wysoką temperaturą zapłonu (> 375 ° C), a zatem są trudne do zapalenia jak PCB. Ponadto płyn estrowy jest nietoksyczny, łatwo ulega biodegradacji i jest klasyfikowany jako nieszkodliwy dla wody. Właściwości izolacyjne są porównywalne z właściwościami oleju mineralnego, który jest zwykle stosowany jako olej izolacyjny w transformatorach, oraz z właściwościami PCB.
Kolejną właściwością cieczy estrowej jest jej wyższa odporność termiczna w porównaniu z olejem mineralnym. Wynika to z bardziej stabilnych termicznie grup estrowych. Ze względu na wyższy opór cieplny syntetycznych estrów organicznych jako cieczy izolacyjnej można budować transformatory mniejsze i bardziej zwarte oraz eksploatować je z większą mocą. Możliwe są wyższe temperatury pracy, co jest szczególnie ważne w przypadku transformatorów trakcyjnych (np. Lokomotyw ).
System izolacyjny dużego transformatora rozdzielczego lub maszynowego składa się z izolacji stałej , papieru celulozowego owiniętego wokół przewodu oraz cieczy izolacyjnej, takiej jak olej mineralny lub płyn estrowy. Zawartość wody w transformatorze ma istotny wpływ na wytrzymałość dielektryczną oraz żywotność lub żywotność transformatora. W transformatorze woda prowadzi do hydrolizy papieru celulozowego, a tym samym do obniżenia jego stopnia polimeryzacji . Z tego powodu transformatory „oddychające” mają suchy wkład, który usuwa wodę z otaczającego powietrza, zanim wejdzie ona w kontakt z olejem izolacyjnym. Transformatory hermetycznie zamknięte nie mają bezpośredniego kontaktu z otoczeniem. Pomimo tych środków wszystkie transformatory zawierają wodę w zakresie ppm. Pochodzi to z celulozy ( po wyschnięciu zawiera ok. 1% wody), z procesów starzenia ( utlenianie materiałów izolacyjnych) oraz z powietrza otoczenia, ponieważ wkład osuszający nie usuwa całkowicie wody z powietrza, zwłaszcza gdy transformator szybko się ochładza. Nawet zamknięty transformator nigdy nie jest całkowicie odizolowany od otaczającego powietrza przez cały okres użytkowania.
Ze względu na różne polaryzacje celulozy (e = 5,1) i oleju mineralnego (e = 2,2) większość wody znajduje się w stałej izolacji. Ze względu na swoją strukturę molekularną estry są bardziej polarne (e = 3,3) niż olej mineralny i mają znacznie wyższą rozpuszczalność w wodzie (ester: 2700 ppm w 20 ° C; olej mineralny: 44 ppm w 20 ° C). W przypadku stosowania cieczy estrowej jako cieczy izolującej i chłodzącej w transformatorze ustala się inną równowagę wodną w porównaniu z olejem mineralnym. Ciecz estrowa uwalnia znacznie więcej wody z celulozy. To zmniejszenie zawartości wody w celulozie spowalnia jej hydrolizę, a tym samym starzenie się układu izolacyjnego i wydłuża żywotność transformatora.
Indywidualne dowody
- ↑ Karta informacyjna produktu firmy Siemens dotycząca dużych transformatorów marki GEAFOL w obudowie z żywicy epoksydowej (PDF; 376 kB)
- ↑ Lista referencyjna GEAFOL firmy Siemens
- ↑ Odpady Państwowej Grupy Roboczej (LAGA): Ulotka Wymagania techniczne dotyczące czyszczenia i utylizacji transformatorów zawierających olej mineralny lub syntetyczny olej izolujący zawierający PCB lub zanieczyszczony PCB - Hesja - od 1 grudnia 1999 r. ( Pamiątka z 22 grudnia 2010 r. w archiwum internetowym )
- ↑ Siemens wyprodukował pierwszy na świecie duży transformator z olejem roślinnym.
- ↑ Karta informacyjna produktu dla cieczy izolującej i chłodzącej na bazie syntetycznego estru organicznego BecFluid 9902 firmy Beck Electrical Insulation GmbH .