В последние годы индустриальные масла, особенно смазочные, значительно улучшили и улучшили свои свойства и характеристики за счет использования небольшого количества присадок. Аналогичные улучшения можно внести и в электротехническое масло, хотя трансформаторная промышленность, особенно в Великобритании, неохотно использует присадки. Главное соображение заключается в том, как долго может сохраняться эффективность этого улучшения. Ведь даже самые современные присадки не смогут сохранить масло в двигателе автомобиля 30 лет. Некоторые пользователи подозревают, что после использования присадок нефтяные компании попытаются утилизировать масло плохо очищенное или совершенно непригодное для энергетики.
1. Причины использования добавок
Прежде чем обсуждать присадки и характеристики, которых можно достичь с их помощью, важно рассмотреть нежелательные свойства масла и способы минимизировать проблемы, возникающие без использования присадок.
Как упоминалось ранее, изоляционное масло подвергается окислению, которое приводит к образованию осадков.. 30 Несколько лет назад или более, когда трансформатор отключался из-за длительной работы или преждевременного выхода из строя, часто обнаруживалось, что весь железный сердечник и катушка были покрыты толстым слоем темно-коричневого масляного шлама. Эти отложения частично блокируют проход масла, уменьшают циркуляцию масла и снижают эффективность теплопередачи между змеевиком, стальным листом с железным сердечником и маслом, тем самым вызывая повышение температуры меди и железа. Конечно, это еще больше способствует окислению и образованию нефтешламов, создавая порочный круг. Чрезмерная температура может привести к быстрой деградации изоляции и преждевременному прекращению срока службы трансформатора.
Как уже указывалось, еще одним результатом окисления является повышение кислотного числа масла. Когда-то считалось, что кислота менее вредна, чем осадок, и на самом деле это может быть так. Сейчас люди понимают, что повышение кислотного числа масла может быть очень вредным для нормальной работы трансформаторов, поэтому этого следует избегать. Кислота является органическим веществом, но не является коррозионным агентом, таким как серная кислота. Однако эти кислоты все равно могут вызывать коррозию и ускорять разрушение твердой изоляции.
Однако и без использования присадок существует множество способов снижения окисления. Во-первых, следует уменьшить степень контакта масла с воздухом. Существует множество причин, по которым нежелательно, чтобы масло было полностью изолировано от наружного воздуха. Помимо самого маленького распределительного трансформатора, более экономичным подходом является использование резервуара для хранения масла. Это не только уменьшает площадь контакта масла с воздухом, но и гарантирует, что температура контакта масла с воздухом будет ниже, чем у масла большого объема. Конечно, температура является важным фактором. Скорость окисления масла удваивается при повышении температуры на каждые 7 градусов Цельсия. Кроме того, как уже говорилось ранее, существует еще и каталитический эффект, к сожалению, медь является мощным катализатором процесса окисления. Железо также является катализатором, но не таким сильным, как медь. Избежать каталитического эффекта обмотки меди практически невозможно, хотя бумажная изоляция может ограничить приближение масла к меди и снизить каталитический эффект. Голая медь часто используется для низковольтных проводов и выводных соединений, и ее можно изолировать путем лужения, поскольку олово не оказывает каталитического эффекта. Как внутренняя поверхность топливного бака, так и зажим железного сердечника могут быть покрыты слоем жаростойкой краски. Иногда наблюдается и автокаталитический эффект. Продукты окисления сами по себе также оказывают влияние на ускорение окисления. Особенно при окислении некоторых ароматических соединений. Поэтому при увеличении содержания ароматических углеводородов в масле более чем на заданное значение 5-10% масло более склонно к окислению.
За последние 30 лет только эти меры смогли существенно снизить степень окисления. С 1970-х годов рабочая температура трансформаторов имеет тенденцию к росту. В качестве меры по снижению затрат были ослаблены различные меры по уменьшению контакта масла с медью и железом катализаторов, особенно для распределительных трансформаторов. Это снова приведет к тому, что пользователи трансформаторов столкнутся с серьезным воздействием окисления на многие трансформаторы.
2. Используйте добавки
В Великобритании стало общепринятым, что добавки в изоляционное масло запрещены. В других странах присадки уже много лет используются в трансформаторном масле из-за их специального назначения – ингибирования окисления. Масла, в которых используются присадки, называются антиоксидантными маслами.
Ингибирование окисления достигается добавлением антиоксидантов, пассиваторов металлов и дезактиваторов. Металлические пассиваторы и активаторы реагируют с металлами, предотвращая катализ металлов, тогда как ингибиторы окисления реагируют с первоначальными продуктами окисления, такими как свободные радикалы или пероксиды, чтобы остановить или прервать реакцию окисления. Некоторые природные соединения в масле представляют собой в основном серосодержащие соединения-, которые действуют как антиоксиданты. Результаты исследования процесса окисления свидетельствуют о том, что некоторые металлоорганические соединения меди, растворенные в масле, обладают даже более сильным каталитическим действием, чем само масло. Некоторые соединения претерпевают дальнейшие изменения, снижая активность или «пассивируя» поверхность меди, по существу предотвращая растворение меди в масле и даже ингибируя катализ растворенной меди.
Большинство инженеров по трансформаторам теперь обладают знаниями об антиоксидантных маслах. Но его использование по-прежнему ограничено в Великобритании. Помимо того, что у некоторых пользователей возникают сомнения в его работе, это также может быть связано со стабильным качеством и легкостью приобретения изоляционного масла без антиоксидантов, а также с усиленным обслуживанием изоляционного масла, что обеспечивает длительный срок службы в большинстве трансформаторов. Поэтому пользователи не желают вкладывать большие средства в покупку антиоксидантного масла.
Однако антиоксидантные масла распространены в большинстве европейских стран и США. Как упоминалось ранее, в BS148:1998 есть раздел, в котором указаны антиоксидантные масла, и причина включения антиоксидантных масел в технические спецификации BS заключается только в обеспечении соответствия европейским стандартам. Конечно, техническая характеристика масла с антиоксидантами заключается в том, что оно подходит для ситуаций, когда рабочая температура масла выше средней температуры масла, например, в тропических регионах. Однако необходимо учитывать влияние этой высокой температуры на волокнистые изоляционные материалы.
3. Депрессор температуры застывания
Другими широко используемыми присадками в трансформаторном масле являются депрессорные присадки. Их использование началось в 1970-х годах, позже, чем антиоксиданты. Это напоминает людям BS148, согласно которому трансформаторное масло должно течь при температуре до -30 градусов. Для циклических базовых масел достижение этого не является проблемой, поэтому никаких методов улучшения не требуется. Однако в начале 1970-х годов мировые ресурсы циклической алкильной сырой нефти, казалось, были близки к истощению (позже было подтверждено, что это не так). Кроме того, существуют и другие экономические причины надеяться на получение электромасла из парафиновой сырой нефти. В связи с тем, что парафиновые компоненты, содержащиеся в этих маслах, склонны к затвердеванию при более высоких температурах, они не могут достичь низкой температуры замерзания циклоалкильных масел. Хотя, как упоминалось ранее, нефть на основе парафина может быть депарафинирована и может быть организован процесс переработки, высокая стоимость противоречит первоначальному намерению использовать сырую нефть на основе парафина. Функция депрессорных присадок заключается в предотвращении осаждения и слипания частиц парафина с образованием матрицы при низких температурах, которая будет препятствовать течению масла.
