Transformátorový olej: Typy, funkcie, porovnanie a testovanie

Transformátorový olejje základnou súčasťou mnohých transformátorov ponorených do oleja. Pomáha kontrolovať prevádzkovú teplotu, poskytuje elektrickú izoláciu a chráni vnútorné komponenty pred poškodením. V prípade verejných služieb, priemyselných zariadení, projektov obnoviteľnej energie a dodávateľov elektrických zariadení je výber správneho transformátorového oleja a udržiavanie jeho kvality dôležité pre spoľahlivú distribúciu energie.

Nie všetky transformátorové kvapaliny však ponúkajú rovnaký výkon. Minerálny olej zostáva široko používaný kvôli jeho zavedenému výkonu a cenovým výhodám, zatiaľ čo prírodné esterové kvapaliny a silikónové kvapaliny môžu byť vhodnou alternatívou pre aplikácie so špecifickými požiadavkami na požiarnu bezpečnosť, životné prostredie alebo prevádzkové požiadavky.

V tejto príručke vysvetľujeme hlavné funkcie transformátorového oleja, porovnávame bežné izolačné kvapaliny, diskutujeme o úvahách o studenom štarte a uvádzame praktické metódy testovania transformátorového oleja.

Transformátorový olej slúži na niekoľko účelov vo vnútri transformátora ponoreného do oleja. Jeho výkon priamo ovplyvňuje spoľahlivosť izolácie, reguláciu teploty a životnosť zariadenia.

Počas prevádzky transformátorvinutiaamagnetické jadrogenerovať teplo v dôsledku elektrických strát. Ak sa toto teplo nedá efektívne odviesť, teplota izolačného systému môže stúpnuť nad jeho konštrukčné limity, čím sa urýchli starnutie izolácie.

Transformátorový olej absorbuje teplo z vnútorných komponentov a prenáša ho na steny nádrže,radiátoryalebo iné chladiace zariadenie. V závislosti od konštrukcie transformátora možno na zlepšenie odvodu tepla použiť prirodzenú cirkuláciu oleja, nútenú cirkuláciu oleja alebo prídavné ventilátory a čerpadlá.

Dobrý chladiaci výkon je obzvlášť dôležitý pre výkonové transformátory, distribučné transformátory, transformátory obnoviteľnej energie a iné zariadenia pracujúce pri premenlivom alebo veľkom zaťažení.

Vhodný typ oleja, viskozita, konštrukcia transformátora a usporiadanie chladenia ovplyvňujú výkon prenosu tepla.

transformer oil

Elektrická izolácia je ďalšou primárnou funkciou transformátorového oleja. Olej vypĺňa priestory medzi komponentmi pod napätím, vrátane vinutí, vodičov a iných vnútorných častí, čím pomáha predchádzať elektrickému výpadku.

Pri správnom spracovaní a údržbe môže transformátorový olej odolať elektrickému namáhaniu prítomnému vo vnútri transformátora. Vlhkosť, kontaminácia, rozpustené plyny a vedľajšie produkty starnutia však môžu znížiť jeho dielektrickú pevnosť.

Kontaminácia vody si zasluhuje osobitnú pozornosť, pretože vlhkosť môže ovplyvniť olej aj pevné izolačné materiály. Časom to môže zvýšiť riziko čiastočného vybitia, poruchy izolácie alebo predčasného zlyhania zariadenia.

Z tohto dôvodu výrobcovia transformátorov špecifikujú vhodné vlastnosti izolačných tekutín a požiadavky na spracovanie pre každý dizajn.

Transformátorový olej tiež poskytuje mazací účinok pre určité pohyblivé komponentyolejom naplnené elektrické zariadenia, vrátane častí mechanizmov prepínania odbočiek, kde konštrukcia využíva mazanie olejom.

Táto funkcia je sekundárna po chladení a elektrickej izolácii. Transformátorový olej by sa nemal považovať za univerzálne mechanické mazivo, pretože jeho vhodnosť závisí od zariadenia a špecifikácií výrobcu.

Okrem toho olej pomáha chrániť niektoré vnútorné kovové povrchy pred oxidáciou obmedzením priameho vystavenia vzduchu a vlhkosti, keď je transformátor správne utesnený alebo vybavený konzervátorom.

Tri bežné kategórie transformátorových izolačných kvapalín sú minerálny olej, prírodné esterové kvapaliny a silikónové kvapaliny. Každý z nich má iné elektrické, tepelné, environmentálne a požiarne bezpečnostné charakteristiky.

Minerálny olej je tradičná a najpoužívanejšia transformátorová izolačná kvapalina. Je rafinovaný z ropy a formulovaný tak, aby poskytoval vhodnú dielektrickú pevnosť, prenos tepla a dlhodobý výkon.

Jeho zavedený dodávateľský reťazec, konkurencieschopné náklady a rozsiahla prevádzková história z neho robia bežnú voľbudistribučné transformátory, výkonové transformátorya mnoho inžinierskych staníc.

Minerálny olej má tiež priaznivé vlastnosti prenosu tepla. Bežný minerálny olej je však horľavý, preto treba inštaláciu transformátora a protipožiarnu ochranu navrhnúť podľa platných noriem a požiadaviek staveniska.

Kvalita oleja sa môže zhoršiť v dôsledku oxidácie, prenikania vlhkosti, tepelného namáhania a elektrických porúch. Pravidelné testovanie a primeraná údržba pomáhajú identifikovať tieto zmeny skôr, ako sa stanú vážnymi problémami.

transformer oil

Prírodné esterové transformátorové kvapaliny sa vo všeobecnosti vyrábajú zoleje na rastlinnej bázea vo vhodných aplikáciách sa používajú ako alternatívy ku konvenčným minerálnym olejom.

Kvapalina FR3® je uznávaný obchodný názov pre prírodnú esterovú izolačnú kvapalinu. Nemalo by sa považovať za všeobecný názov pre každý prírodný esterový produkt, pretože formulácie a výkonnostné špecifikácie sa môžu medzi výrobcami líšiť.

Jednou z dôležitých výhod prírodných esterových kvapalín je ich vyšší bod horenia v porovnaní s konvenčným minerálnym olejom. Sú tiež zvyčajne ľahko biologicky odbúrateľné za príslušných testovacích podmienok a môžu ponúkať priaznivé environmentálne vlastnosti v vhodne navrhnutých zariadeniach.

Kvapaliny na báze prírodných esterov môžu absorbovať viac vody ako minerálny olej pri zachovaní užitočných izolačných vlastností za vhodných podmienok. To neznamená, že vlhkosť možno ignorovať; kvapalina a pevná izolácia transformátora stále vyžadujú náležité monitorovanie.

Prírodné esterové kvapaliny sa používajú v aplikáciách, kde sú prioritou požiarna bezpečnosť, environmentálne hľadiská a požiadavky na životný cyklus zariadení. Pred výberom by mali inžinieri potvrdiť kompatibilitu s izolačnými materiálmi transformátora, tesneniami, dilatačnými usporiadaniami a rozsahom prevádzkových teplôt.

Silikónová transformátorová kvapalina je syntetická izolačná kvapalina používaná v aplikáciách, kde je dôležitá požiarna bezpečnosť a tepelná stabilita.

Vo všeobecnosti má vysoký bod horenia a dobrú oxidačnú a tepelnú stabilitu. Tieto vlastnosti môžu urobiť silikónovú kvapalinu atraktívnou pre vnútorné inštalácie, komerčné budovy a iné miesta so špecifickými požiadavkami na nebezpečenstvo požiaru.

Avšak silikónová kvapalina má zvyčajne vyššiu obstarávaciu cenu ako minerálny olej. Jeho viskozita a charakteristiky prenosu tepla sa tiež líšia od vlastností minerálneho oleja, takže transformátor musí byť navrhnutý a dimenzovaný pre zvolenú kvapalinu.

Silikónová kvapalina nie je automaticky najlepšou voľbou pre každý transformátor. Konečný výber by mal zohľadňovať elektrický výkon, požiadavky na chladenie, podmienky prostredia, postupy údržby a celkové náklady na vlastníctvo.

Výber transformátorového oleja zahŕňa viac ako len porovnávanie nákupných cien. Inžinieri by mali zvážiť dielektrické vlastnosti, požiarny výkon, správanie pri nízkych teplotách, environmentálne požiadavky a kompatibilitu s transformátorom.

Nehnuteľnosť	Minerálny olej	Prírodný esterový fluid	Silikónová kvapalina
Hlavný zdroj	Rafinovaná ropa	Vo všeobecnosti oleje na rastlinnej báze	Syntetické zlúčeniny silikónu
Elektrická izolácia	Vynikajúce pri správnej údržbe	Vynikajúce, ak sú správne špecifikované a udržiavané	Vynikajúce, ak sú správne špecifikované a udržiavané
Výkon chladenia	Zavedený a široko používaný	Závisí od vlastností kvapaliny a konštrukcie transformátora	Závisí od viskozity a konštrukcie transformátora
Výkon ohňa	Horľavé; dolný bod požiaru	Vo všeobecnosti vysoký bod požiaru	Vo všeobecnosti vysoký bod požiaru
Biologická odbúrateľnosť	Vo všeobecnosti obmedzené v porovnaní s prírodnými estermi	Typicky priaznivé v príslušných testovacích podmienkach	Závisí od produktu a testu
Oxidačné správanie	Časom môže oxidovať	Závisí od formulácie; vo všeobecnosti dobré za vhodných podmienok	Všeobecne silná tepelná a oxidačná stabilita
Správanie pri nízkych teplotách	Závisí od kvality a bodu tuhnutia	Môže mať vyššiu viskozitu pri nízkych teplotách	Závisí od zloženia a stupňa viskozity
Relatívne počiatočné náklady	Zvyčajne nižšie	Zvyčajne vyššie	Zvyčajne vyššie
Bežné aplikácie	Úžitkové a priemyselné transformátory	Zariadenia uprednostňujúce požiarnu bezpečnosť a environmentálne hľadiská	Aplikácie vyžadujúce vhodné požiarne vlastnosti a tepelnú stabilitu

Vyššie uvedené hodnoty a popisy sú všeobecné porovnania, nie zaručené špecifikácie pre každý produkt. Skutočný výkon závisí od zloženia kvapaliny, konštrukcie transformátora, okolitej teploty, údržby a platných noriem.

Pre obstarávacie tímy je najpraktickejším prístupom porovnanie celého systému transformátor-kvapalina namiesto výberu kvapaliny len na základe jednej vlastnosti.

Prevádzka v chladnom počasí si zaslúži osobitnú pozornosť pri výbere transformátorového oleja.

Keď teplota klesá, izolačné kvapaliny sú vo všeobecnosti viskóznejšie. Vyššia viskozita môže spomaliť cirkuláciu kvapaliny a znížiť prenos tepla počas spúšťania, najmä v dizajnoch, ktoré závisia od prirodzenej konvekcie.

Minerálny olej je dostupný v rôznych stupňoch a jeho vlastnosti pri nízkych teplotách závisia od viskozity, bodu tuhnutia a iných špecifikovaných vlastností. Pri inštaláciách vystavených veľmi nízkym okolitým teplotám by mali inžinieri potvrdiť, že zvolená trieda spĺňa počiatočné a prevádzkové požiadavky projektu.

Prírodné esterové kvapaliny, vrátane kvapaliny FR3®, môžu mať pri nízkych teplotách vyššiu viskozitu ako konvenčný minerálny olej. To môže ovplyvniť prirodzenú cirkuláciu oleja a odvod tepla pri studenom štarte. Vplyv závisí od skutočnej teploty kvapaliny, konštrukcie transformátora, podmienok zaťaženia a chladiaceho systému.

Pred použitím prírodnej esterovej kvapaliny v chladnom podnebí skontrolujte technické údaje výrobcu týkajúce sa viskozity pri nízkych teplotách, bodu tuhnutia a odporúčaných prevádzkových limitov. Potvrďte tiež, či bol transformátor navrhnutý a testovaný pre zvolenú kvapalinu.

Úvaha	Minerálny olej	Prírodný esterový fluid
Nízkoteplotná viskozita	Zvyčajne nižšie pre porovnateľné konvenčné triedy	Môže byť vyššia v závislosti od teploty a formulácie
Obeh štartovacieho oleja	Všeobecne priaznivé v mnohých zavedených dizajnoch	Vyžaduje pozornosť viskozite kvapaliny a dizajnu transformátora
Výber v chladnom podnebí	Overte triedu a špecifikované prevádzkové limity	Overte si údaje o nízkej teplote a odporúčania výrobcu
Chladiaci dizajn	Na základe menovitého usporiadania kvapaliny a chladenia transformátora	Musí brať do úvahy vlastnosti vybranej esterovej kvapaliny

Žiadna kvapalina by sa nemala vyberať len na základe všeobecného porovnania. Pri rozhodovaní by sa mal riadiť skutočný teplotný rozsah, menovitý výkon transformátora, spôsob chladenia a profil zaťaženia.

Polychlórované bifenyly, bežne známe ako PCB, sú syntetické chemikálie, ktoré sa historicky používali v niektorých elektroizolačných kvapalinách kvôli ich priaznivým elektrickým vlastnostiam a vlastnostiam súvisiacim s ohňom.

PCB sú v súčasnosti uznávané ako perzistentné látky znečisťujúce životné prostredie, ktoré môžu predstavovať významné zdravotné a environmentálne riziká. Ich výroba a používanie sú v mnohých krajinách prísne obmedzené alebo zakázané a zariadenia obsahujúce olej kontaminovaný PCB môžu podliehať špecifickým požiadavkám na manipuláciu, označovanie, skladovanie, prepravu a likvidáciu.

Nie každý starší olejový transformátor obsahuje PCB. Zariadenia s neistým pôvodom alebo vekom by sa však nemali považovať za zariadenia bez PCB bez príslušných záznamov alebo testovania.

Ak existuje podozrenie, že transformátor obsahuje PCB, nevypúšťajte, nemiešajte ani nelikvidujte olej ako bežný transformátorový olej. Kvalifikovaný personál by mal zabezpečiť odber vzoriek a laboratórnu analýzu použitím príslušných postupov. Ak sa potvrdí kontaminácia, postupujte podľa miestnych predpisov a zapojte autorizovaných odborníkov na nakladanie s odpadmi.

Pre vlastníkov transformátorov, ktorí kupujú použité zariadenia alebo spravujú starnúce rozvodne, je kontrola histórie oleja a stavu PCB dôležitou súčasťou zodpovedného riadenia majetku.

Testovanie transformátorového oleja pomáha vyhodnotiť stav izolačnej kvapaliny a môže odhaliť potenciálne problémy v transformátore. Pravidelné testovanie je obzvlášť dôležité pre kritické výkonové transformátory, silne zaťažené distribučné transformátory a zariadenia pracujúce v náročných prostrediach.

Vhodný harmonogram testovania závisí od napätia transformátora, kapacity, veku, prevádzkových podmienok, výsledkov predchádzajúcich testov a odporúčaní výrobcu alebo vlastníka majetku.

Test dielektrického prierazného napätia meria napätie, pri ktorom sa vzorka oleja elektricky rozpadne za špecifikovaných laboratórnych podmienok.

Nízky výsledok môže naznačovať vlhkosť, častice, kontamináciu alebo poškodenie izolačnej kvapaliny. Skúška však neidentifikuje všetky možné problémy s izoláciou a výsledky by sa mali interpretovať pomocou príslušnej skúšobnej normy.

Obsah vody sa bežne meria v častiach na milión (ppm). Nadmerná vlhkosť môže ovplyvniť výkon izolácie oleja a stav papierovej izolácie transformátora.

Úroveň vlhkosti by sa mala hodnotiť spolu s teplotou oleja, typom kvapaliny a stavom pevnej izolácie. Napríklad prírodné esterové kvapaliny môžu pojať viac rozpustenej vody ako minerálny olej, takže rovnaká hodnota vlhkosti nemusí mať nevyhnutne rovnaký význam pre obe kvapaliny.

Analýza rozpustených plynov meria plyny prítomné v transformátorovom oleji, ktoré môžu vznikať prehriatím, čiastočným výbojom alebo elektrickými poruchami.

Bežne hodnotené plyny zahŕňajú vodík, metán, etán, etylén, acetylén, oxid uhoľnatý a oxid uhličitý. Ich koncentrácie a meniace sa vzorce môžu pomôcť inžinierom identifikovať vznikajúce chyby.

DGA je obzvlášť cenné pre monitorovanie kritických výkonových transformátorov. Výsledky by mal interpretovať kvalifikovaný personál pomocou vhodných diagnostických štandardov, historických trendov a prevádzkových informácií, a nie spoliehať sa na jeden údaj o plyne.

Číslo kyslosti udáva množstvo kyslých látok v oleji. Ako izolačný olej starne, oxidácia môže produkovať kyslé zlúčeniny, ktoré môžu prispievať k tvorbe kalu a ovplyvňovať vnútorné materiály.

Sledovanie čísla kyslosti v priebehu času pomáha určiť, či kvapalina starne a či môže byť vhodné ďalšie skúmanie, regenerácia alebo výmena.

Medzifázové napätie meria interakciu medzi transformátorovým olejom a vodou. V prípade minerálneho oleja môže klesajúci výsledok naznačovať prítomnosť polárnych nečistôt a vedľajších produktov oxidácie.

Tento test sa často používa spolu s číslom kyslosti, farbou a inými meraniami stavu oleja, aby sa poskytol úplnejší obraz starnutia tekutín.

V závislosti od aplikácie môžu dodatočné testy zahŕňať viskozitu, bod vzplanutia, bod tuhnutia, hustotu, farbu, vizuálny vzhľad a analýzu častíc alebo kontaminácie.

Tieto vlastnosti pomáhajú overiť, či kvapalina zostáva vhodná pre očakávané prevádzkové podmienky. V prípade esterových a silikónových kvapalín by skúšobné metódy a akceptačné kritériá mali byť vhodné pre konkrétny typ kvapaliny.

Neexistuje jediný testovací interval vhodný pre každý transformátor. Kritické aktíva môžu vyžadovať častejšie monitorovanie ako menšie jednotky v menej náročných službách.

Praktický program údržby môže zahŕňať základné testovanie pri uvedení zariadenia do prevádzky, pravidelné odbery vzoriek počas prevádzky a dodatočné testy po abnormálnych teplotných udalostiach, elektrických poruchách, únikoch oleja alebo neobvyklých výsledkoch DGA.

Vzorky oleja sa musia odoberať do čistých, vhodných nádob pomocou postupov, ktoré zabraňujú vlhkosti a vonkajšej kontaminácii. Nesprávne postupy odberu vzoriek môžu viesť k zavádzajúcim výsledkom, aj keď je samotné laboratórne testovanie presné.

Najdôležitejšie je, že testovanie oleja by malo podporovať širší program údržby transformátora, ktorý zahŕňa kontroly, monitorovanie teploty, elektrické testovanie a prehľad prevádzkovej histórie.

Správny transformátorový olej závisí od použitia transformátora, napätia a kapacity, usporiadania chladenia, prostredia inštalácie, požiadaviek na požiarnu bezpečnosť a stratégie údržby. Minerálny olej zostáva praktickou voľbou pre mnohé aplikácie, zatiaľ čo prírodné esterové a silikónové kvapaliny môžu ponúkať výhody tam, kde platia špecifické požiadavky na ochranu životného prostredia alebo požiaru.

Pre kupujúcich transformátorov sa oplatí diskutovať o výbere tekutiny na začiatku procesu inžinierstva, než aby to považovali za malý detail po dokončení návrhu transformátora. Vlastnosti kvapalín môžu ovplyvniť výpočty chladenia, kompatibilitu izolačného systému, požiadavky na inštaláciu a dlhodobé prevádzkové náklady.

Jiangsu Yawei Transformer Co., Ltd., založená v roku 1993, vyrába transformátorové riešenia pre úžitkové, priemyselné a obnoviteľné energetické aplikácie. Spoločnosť Yawei s viac ako 30-ročnými výrobnými skúsenosťami podporuje zákazníkov, ktorí hľadajú transformátorové zariadenia zodpovedajúce ich projektovým požiadavkám.

Či už kupujete distribučný transformátor, výkonový transformátor alebo prispôsobený olejový transformátor, výber vhodnej izolačnej kvapaliny je súčasťou dosiahnutia spoľahlivej prevádzky a dlhej životnosti.

Kontaktujte spoločnosť Yawei Transformer, aby ste prediskutovali špecifikácie svojho transformátora, požiadavky na aplikáciu a cenovú ponuku projektu.

Kontaktujte teraz

Otázka: Ako skoro môžete dodať transformátor?

Odpoveď: Závisí to od množstva a kapacity transformátora, zvyčajne do jedného mesiaca od dátumu výkresu potvrdeného kupujúcim.

Otázka: Ako dlho môžete poskytnúť záruku kvality?

A: 24 mesiacov od spustenia dátumového transformátora.

Otázka: Aký spôsob platby akceptujete?

Odpoveď: Uprednostňuje sa T / T (bankový prevod), akreditív je akceptovaný.