Ogólny opis stosowanych obecnie cieczy elektroizolacyjnych w transformatorach olejowych dystrybucyjnych

W transformatorach olejowych, jak to wynika z nazwy podstawowym rodzajem stosowanych cieczy elektroizolacyjnych jest olej transformatorowy. W transformatorach jest on nie tylko środkiem dielektrycznym, a również środkiem chłodniczym (przenosi on ciepło wydzielane przez części robocze transformatora do kadzi), środkiem ułatwiającym gaszenie łuku elektrycznego oraz środkiem nasycającym izolacje papierowe.

Istnieje kilka podstawowych parametrów olejów transformatorowych:

• Lepkość - im mniejsza lepkość tym lepiej olej przenosi ciepło, a więc lepiej chłodzi części robocze transformatora (standard ISO3104).
• Temperatura płynięcia - to jest najniższa temperatura, przy której w cieczy odbywa się jej przemieszanie - im mniejsza temperatura płynięcia, tym mniejsza jest dopuszczalna minimalna temperatura pracy oleju (standard ISO 3016).
• Zawartość wody - ponieważ woda jest przewodnikiem im mniejsza jest jej zawartość w oleju - tym lepsze on ma właściwości elektroizolacyjne (standard IEC 60814).
• Napięcie przebicia - wartość wynikająca z wszystkich właściwości fizyko-chemicznych oleju i faktycznie określa wartość, przy której odbywa się wyładowanie w oleju (standard IEC 60156).
• Współczynnik strat dielektrycznych (tgδ) - im mniejszy współczynnik, tym mniejsze są straty dielektryczne i jak skutek wolniejsze są procesy starzeniowe (standardy IEC 60247 lub IEC 61620).
• Kwasowość (liczba kwasowa) - wskazuje zawartość składników kwasowych olejów (występujących w oleju naturalnie lub powstających jako produkt rozkładu) i wpływa na właściwości dielektryczne oleju - im większa liczba kwasowa, tym większa szansa na pojawienia wyładunku w oleju.
• Zawartość antyutleniacza - zgodnie ze standardem IEC 60666 olej może być nieinhibitowany, o śladowej zawartości inhibitora (do 0,08%) lub inhibitowany (0,08-0,4%) - antyutleniacze dodawane są w celu wzmocnienia właściwości antyutleniających oleju, zapobiegając powstaniu związków tlenowych i pogorszenia właściwości elektrycznych oleju.
• Temperatura zapłonu - to jest minimalne temperatura, przy której olej generuje taką ilość pary, która umożliwia zapłon od punktowego bodźca - wartość ta pomaga w określeniu bezpieczeństwa pożarowego oleju i im większa temperatura zapłony - tym olej jest bezpieczniejszy.
• Zawartość PCA (Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne) i PCB (Polichlorowane bifenyle) - uznane są za szkodliwe dla człowieka i środowiska związki - standard BS 2000 (część 346) ogranicza zawartość PCA do maksymalnie 3%, a standard IEC 61619 nie pozwala na wykorzystanie olejów zawierających PCB.

Podstawowo oleje transformatorowe dzielone są na trzy rodzaje:

1. Oleje transformatorowe mineralne - powstają z przeróbki ropy naftowej. Ważnymi zaletami, dzięki którym oleje mineralne są powszechnie stosowane jest duża wartość napięcia przebicia, duża płynność, lepsze nasycenie izolacji papierowej oraz lepsze odprowadzenie ciepła, a także stosunkowa niska wartość. Głównymi wadami takiego rodzaju olejów są niska temperatura zapłonu i jak skutek łatwopalność, powolny rozkład biologiczny oraz zawartość szkodliwych związków tworzących znaczne niebezpieczeństwo ekologiczne, znaczna podatność na procesy starzeniowe z rozkładem chemicznym i wydzieleniem gazów.
W ofercie EG System posiadamy transformatory olejowe w wykonaniu hermetycznym oraz z konserwatorem olejowym. W ostatnim typie transformatorów konserwator kompensuje rozszerzalność cieplną oleju mineralnego (która jest stosunkowa dużą), a odwilżacze i przekaźniki Buchholza zabezpieczają transformator od uszkodzeń na skutek zwiększonego ciśnienia w kadzi i dostania się do środka wilgoci. Standardowo w naszych transformatorach wykorzystywane są oleje mineralne typu TRANSAG 10 LB, które spełniają wymagania obowiązujących norm oraz nie zawierają w sobie szkodliwych związków PCB i PCT (terfenyle).

2. Oleje transformatorowe syntetyczne i naturalne na bazie estrów. W skład takich olejów wchodzą takie pierwiastki jak węgiel, tlen i wodór. Dzięki temu produktami ich biorozpadu są jedynie dwutlenek węgla i woda. Dodatkowo oleje syntetyczne mają stosunkowo wysoką temperaturę zapłonu, niską temperaturę płynięcia oraz posiadają trochę wyższą wytrzymałość dielektryczną niż oleje mineralne. Kolejną zaletą jest mniejsza wrażliwość na śladowe zawartości wody - w badaniach oleje syntetyczne tracą swoje właściwości dielektryczne przy znacznie wyższych wartościach zawilgocenia niż oleje mineralne. Jednocześnie do wad olejów syntetycznych można odnieść wyższą wartość lepkości i jak skutek gorsze właściwości termiczne, mniejszą rezystywność, mniejsza wartość wytrzymywanych napięć udarowych, większą wartość współczynnika strat dielektrycznych oraz wyższą cenę.
Każdy transformator olejowy z naszej oferty może zostać wypełniony np. olejem syntetycznym typu MIDEL 7131 lub olejem naturalnym. Wszystkie oleje na bazie estrów, które są stosowane w naszych transformatorach spełniają wymagania odpowiednich norm.

Stosowanie pewnego rodzaju oleju zależy tylko od wymagań Klienta lub warunków otoczenia, w których będzie pracował transformator. Zespół EG System chętnie doradzi w wyborze rodzaju oleju, a w przypadku dokonanego wyboru przedstawi ofertę na transformator spełniający wszelkie wymagania.

Literatura:

1. Oleje transformatorowe – stan aktualny i perspektywy rozwoju, Artur Antosz, 2010.
2. Porównanie ESTRÓW NATURALNYCH I OLEJÓW MINERALNYCH W ASPEKCIE WYKORZYSTANIA W TRANSFORMATORACH ENERGETYCZNYCH WYSOKICH NAPIĘĆ, Grzegorz DOMBEK, Zbigniew NADOLNY, Piotr PRZYBYŁEK, 2013.
3. Badania PODSTAWOWYCH WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNYCH I ELEKTRYCZNYCH ESTRU MIDEL 7131®, Maciej LALIK, Marcin MALESKA, Maciej ZDANOWSKI, 2018.