В некоторых случаях не допускается установка трансформаторов с минеральной масляной изоляцией из-за воспламеняемости минерального масла. Еще в 1930-х годах синтетическое масло, изготовленное из полихлорированных дифенилов (ПХБ), частично соответствовало правилам, ограничивающим использование трансформаторного масла. Из-за своей небиоразлагаемости полихлорированные дифенилы не наносят вреда окружающей среде и в конечном итоге попадают в пищевую цепь. Кроме того, этот материал тесно связан с вредным веществом диоксином, поэтому во многих странах мира этот материал перестали использовать для изготовления трансформаторного изоляционного масла.
Силиконовое масло и изоляционное масло на основе синтетических эфиров имеют высокие температуры вспышки, хорошую теплопроводность и низкую вязкость при низких температурах. Благодаря этим свойствам он в настоящее время широко используется во всем мире. Эта комплексная производительность может удовлетворить потребности разработчиков и производителей трансформаторов в производстве негорючих трансформаторов. Поэтому с исчезновением полихлордифенилов рынок этого вида изоляционного масла продолжает расширяться. Вообще говоря, эти трансформаторы имеют традиционную конструкцию, заполнены слегка улучшенным минеральным маслом или полихлордифенилами. Если использовать преимущества этого масла, оно может нормально работать при температурах немного выше, чем минеральное масло. Самое главное — сначала найти альтернативу изоляционной бумаге; Во-вторых, высокая рабочая температура соответствует высокой плотности тока, что приводит к высоким потерям нагрузки и увеличению эксплуатационных затрат, отклоняющихся от первоначального сметного значения стоимости.
Эксперты из нескольких учреждений разработали методы извлечения полихлорированных дифенилов из трансформаторов, впрыскивания в трансформаторы других жидкостей и надлежащего обращения с полихлордифенилами. Но эту процедуру сложно реализовать, поскольку во многих странах действует законодательство, устанавливающее очень низкие пределы содержания полихлорированных дифенилов. Удалить следовые количества полихлорированных дифенилов из трансформаторов сложно, а их стоимость чрезвычайно высока. Полихлордифенил может оставаться в зазорах между изоляцией, проводами и листами железного сердечника, поэтому после повторной смазки в течение определенного периода времени его уровень достигнет неприемлемого уровня. Результатом замены масла является снижение надежности трансформатора, поэтому трансформаторы, заполненные этим изоляционным маслом, следует безопасно эвакуировать или заменить.
1. Силиконовое масло.
Силиконовое масло — это тип продукта Duokaoning, обычно используемый в трансформаторах, который имеет ограниченные характеристики сгорания. Силиконовое масло — это синтетический материал, широко известный как полидиметилсилоксан, характеризующийся своей термической стабильностью и химическими свойствами. Силиконовое масло уже много лет широко используется в медицине, косметике и аналогичных отраслях и добилось хороших результатов при применении.
Температура вспышки силиконового масла очень высока. Когда температура масла ниже 350 градусов, оно не горит, даже если на поверхности масла есть открытое пламя. Теплота, выделяемая при горении силиконового масла, значительно ниже, чем у органических жидкостей. Оно имеет очень низкую теплоту сгорания, а его уникальная особенность заключается в том, что слой кремния, образующийся на поверхности силиконового масла, может значительно ограничивать проникновение воздуха. В распределительных трансформаторах уже много лет используется силиконовое масло. В настоящее время в эксплуатации находятся тысячи распределительных трансформаторов с силиконовым маслом. Номинальная мощность этих трансформаторов в основном составляет 250 кВ · А ~ 3 МВ · А с уровнями напряжения 11 ~ 36 кВ. Кроме того, изготовлены распределительные трансформаторы напряжением до 9МВ·А и напряжением 66кВ.
2. Синтетическая эфирная жидкость
Композитные эфиры или затрудненные эфиры широко используются в-высокотемпературных смазочных маслах и гидравлических трансмиссиях, особенно в газовых турбинах, и обычно используются в качестве теплоносителей. В этом отношении синтетические эфиры в значительной степени заменили нефть и многие нестабильные или токсичные синтетические масла.
Было разработано аналогичное синтетическое эфирное масло, которое соответствует техническим требованиям, предъявляемым к изоляционным маслам высокого-напряжения. В качестве изоляционного масла оно все чаще используется в трансформаторах и переключателях ответвлений.
Компания Mica and Insulators Limited в Великобритании разработала синтетический эфир под названием Middle7131 Transformer Insulation Oil. Он имеет высокую температуру вспышки 310 градусов и температуру самовоспламенения 435 градусов. Этот синтетический эфир также обладает превосходными смазывающими свойствами и может использоваться в различных типах устройств принудительного охлаждения (насосов).
Синтетический эфир Midel 7131 изначально представлял собой большое количество соединений растительного происхождения, и было доказано, что его токсичность очень низка. В ряде случаев его токсичность во много раз ниже, чем высокоочищенной нефти. Он может достигать полного биоразложения и безвреден для морской жизни.
3. Натуральные эфиры
Хотя физические свойства синтетических эфирных жидкостей делают их лучшими диэлектриками с точки зрения огнестойкости, высокая стоимость сложноэфирных жидкостей ограничивает их широкое применение по сравнению со всеми другими существующими изоляционными жидкостями. Но с конца 1990-х годов, в связи со значительным снижением стоимости эфирных жидкостей и разработкой синтетических эфирных жидкостей, которые могут быть полностью биоразлагаемы, у них появился определенный рынок. Эта жидкость на основе сложного эфира, разработанная компанией Cooper Power Systems в США, широко используется в США с 2006 года. Ее торговое название — EnvirotempFR3. Эта изоляционная жидкость изготовлена из рапсового масла и, несомненно, обладает полной биоразлагаемостью.
Температура воспламенения жидкости EnvirotempFR3 составляет 360 градусов, а температура вспышки — 330 градусов. Таким образом, он имеет самую высокую устойчивость к возгоранию среди негорючих жидкостей, представленных в настоящее время на рынке.
Характеристики эфирных жидкостей можно сравнить с другими изоляционными материалами и компонентами, обычно используемыми в производстве трансформаторов. Он обладает превосходной химической стабильностью, которая остается неизменной с течением времени. Его превосходные диэлектрические свойства достаточны для удовлетворения потребностей переключателей ответвлений и нагрузочных выключателей короткого-замыкания. Для маслонаполненных трансформаторов его можно использовать в качестве переработанной жидкости для заполнения трансформатора. Однако при заполнении путем переработки необходимо учитывать, что в настоящее время существует множество жидкостей среднего качества с более низкими температурами воспламенения, которые будут влиять на характеристики воспламенения смешанной жидкости.
По сравнению с минеральным маслом эфирные жидкости имеют низкую вязкость и лучшие охлаждающие свойства, чем все негорючие жидкости. Оно имеет хорошее сродство к воде и его растворимость в воде намного выше, чем у минерального масла. Производитель заключает, что эту особенность можно считать одним из его главных преимуществ. Если EnvirotempFR3 используется для заполнения трансформатора изоляционным материалом с высокой влажностью, его способность к быстрому водопоглощению будет иметь хороший эффект поглощения влаги в изоляционной бумаге. Производитель также пришел к выводу, что этот эффект водопоглощения ограничит разрушение молекулярных цепей в изоляционной бумаге, поэтому, похоже, это также поможет продлить срок службы трансформаторов.
С другой стороны, жидкость EnvirotempFR3 имеет плохую устойчивость к окислению. При нормальных рабочих температурах он быстро окисляется. Поэтому маслонаполненные трансформаторы должны избегать попадания воздуха и иметь уплотнительные устройства мембранного типа. Когда жидкость находится в состоянии тонкой пленки, окисление усиливается. Поэтому большинству производителей необходимо «переупаковывать» клинья для активных компонентов, удаленных из масляного бака в обмотку, и зажимать любую усадку, вызванную погружением и сушкой, чтобы как можно быстрее ограничить попадание воздуха. В результате окисления молекулы сложного эфира могут образовывать длинноцепочечные полимеры, в результате чего образуется окисленный «поверхностный слой», который вступает в контакт с воздухом. При окислении молекулы с длинной-цепью остаются в жидкости и увеличивают ее вязкость, тем самым влияя на скорость потока и охлаждающий эффект масла.
Период допуска при заполнении жидкостью на основе сложного эфира должен быть немного выше, чем при заполнении минеральным маслом, поскольку диффузия пузырьков в нем происходит медленнее, чем при заполнении минеральным маслом. Мониторинг состояния EmvirotempFR3 такой же, как и для минерального масла, и можно брать пробы для анализа. Однако количество водорода, вырабатываемого при этом жидком сбросе, ниже, чем у минерального масла, а чрезмерная термическая нагрузка приведет к увеличению объема газа. EnvirotempFR3 несовместим с кремнийсодержащими жидкостями.
