El aceite de transformador está destinado para el aislamiento eléctrico de las piezas que transportan corriente de los transformadores de potencia de los no conductores, así como la transferencia de calor de los elementos de calefacción al sistema de refrigeración. Este producto se usa en muchos transformadores, también es posible usar aceites sintéticos. Hay transformadores que funcionan sin aceite.
Requisitos para aceite de transformador
Formulemos los requisitos generales más importantes que deben cumplir los aceites destinados a la operación en transformadores de potencia:
- eliminación de calor cualitativa, que se logra debido a la buena conductividad térmica, baja viscosidad y alta capacidad de calor;
- ausencia de ácidos sulfúricos, que afectan negativamente a los elementos estructurales de los transformadores;
- alta potencia eléctrica.
El requisito más importante para los aceites de transformadores es también su pureza. Las impurezas mecánicas, la humedad, el aire y los productos de oxidación reducen significativamente la resistencia eléctrica del aceite, por lo que deben limpiarse inmediatamente de componentes extraños, cuyo número excede los valores permitidos.
De acuerdo con los requisitos existentes, se establecen las siguientes restricciones:
- contenido de agua en el aceite a llenar no debe exceder el 0.001% para herméticos, y el 0.0025% para sistemas no herméticos;
- aire en sistemas herméticos debe estar contenido en una concentración de no más de 0.5%;
- la presencia de impurezas mecánicas debe corresponder a la pureza de clase 11 para transformadores de clase de tensión de hasta 220 kV y de clase 9 para transformadores de todas las demás clases de tensión.
Cuando el aceite de transformadores se usa por un tiempo prolongado, su temperatura aumenta bajo carga. En relación con esto, además del hecho de que los aceites del transformadores son líquidos combustibles, es necesario realizar las medidas de seguridad adecuadas.
Punto de inflamabilidad es el conjunto de condiciones de presión, temperatura, mezcla de gases en que una sustancia combustible|inflamable, normalmente un líquido, produce suficientes vapores que al mezclarse con el aire, se inflamaron al aplicar una fuente de calor (llamada fuente de ignición) a una temperatura suficientemente elevada. Para los aceites árticos, este indicador está dentro de + 90 ° C … + 115 ° C, y para los aceites normales – + 130 ° C … + 170 ° C.
En los transformadores de potencia, se utilizan los siguientes métodos de enfriamiento para eliminar el calor de los devanados y el circuito magnético: aire, aceite y por medio de un dieléctrico líquido no inflamable.
Punto de ignición es cuando una sustancia combustible se calienta mediante una fuente de calor externa, comienza a oxidarse; la reacción de oxidación es exotérmica, luego añade calor al de la fuente externa; conforme aumenta la temperatura se oxida más rápidamente, hasta que en cierto punto, el calor desprendido por la oxidación es suficiente para mantener la ignición sin ayuda de la fuente exterior. Tal indicador debe estar en el rango de +350 a 400ºС.
El aceite de transformadores es capaz de oxidar no solo en la superficie, sino también en interacción con el aire disuelto. Su cantidad a una presión de 1 kgf / cm2 no debe exceder el 11%. Incluso una pequeña cantidad de aire disuelto puede causar la reacción de oxidación en sistemas herméticos.
Los aceites con un punto de inflamabilidad más alto permiten una mejor deshumidificación y desgasificación antes de llenar el transformador.
Consejos al comprar aceite de transformador
En los mercados internacionales y nacionales modernos, hay una gran cantidad de fabricantes y distribuidores de aceite de transformadores.
Los aceites de transformadores deben tener una alta resistencia a la oxidación, el mayor tiempo posible durante la explotación. Además, no precipitar y no formar emulsiones con agua.
Prácticamente todos los grados de aceites de transformadores contienen aditivos antioxidantes. Los aditivos Ionol son utilizados por fabricantes nacionales. La efectividad de tales aditivos se basa en la capacidad de interactuar con los radicales de peróxido activos que se forman durante la reacción en cadena de la oxidación de hidrocarburos y que son sus principales vehículos. La presencia de aditivos en la composición del aceite de transformador ralentiza el proceso de envejecimiento. Tan pronto como la acción de los aditivos antioxidantes finaliza, el aceite se oxida aproximadamente durante el mismo período que los fluidos de trabajo sin aditivos.
Las principales características del aceite de transformador son su viscosidad y densidad. Estos indicadores determinan significativamente la eficiencia de los aceites. Una mayor viscosidad proporciona una mayor resistencia eléctrica. Sin embargo, para que el aceite del transformador sea capaz de refrigerar el entorno interno de los sistemas de potencia, su índice de viscosidad no debería ser muy alto. Por lo tanto, para garantizar el cumplimiento de las dos funciones principales del aceite, llegan a un compromiso de viscosidad cinemática. Para la mayoría de los aceites a una temperatura de 20 ° C, es
28-30 × 10-6 m2 / s. La tangente del ángulo de pérdida dieléctrica a su vez también es responsable de la fiabilidad de la resistencia dieléctrica del aceite del transformador, que protege al sistema de la probabilidad de avería.
Estas y algunas otras propiedades de rendimiento de los aceites de transformadores se garantizan mediante el uso de aceite de alta calidad, aplicando una purificación profunda durante el procesamiento y la introducción de composiciones de aditivos que mejoran las propiedades antioxidantes, desemulsionantes, anticorrosivas y en algunos casos antidesgaste de los aceites.
Tipos de aceite de transformador que se pueden comprar en el mercado nacional de productos derivados del petróleo.
El aceite VG se produce a partir de aceites parafínicos con el uso de procesos hidro-catalíticos con la adición de un aditivo ionol. Tiene altas propiedades dieléctricas y un buen nivel de estabilidad contra la oxidación. Se utiliza principalmente en equipos eléctricos de clases de mayor voltaje.
El aceite GK se produce a partir de aceites parafínicos de azufre utilizando el proceso de hidrocraqueo. También contiene un ionol aditivo que proporciona resistencia a la oxidación y mantiene buenas propiedades dieléctricas de este tipo de aceite. También se recomienda su uso en equipos eléctricos de clases de mayor voltaje.
El aceite TKp se produce a partir de aceites nafténicos de bajo contenido de azufre mediante purificación ácida. El aceite también contiene el aditivo ionol. El campo de aplicación recomendado es el equipo con voltaje de hasta 500 kV inclusivo.
La elección del tipo de petróleo depende no solo y no tanto de la especificación de los tipos de unidades de equipo de potencia en la empresa industrial, sino también de las necesidades individuales de la empresa. La mayoría de los tipos de aceites de transformadores son universales. En todos los casos, la elección correcta del aceite del transformador, teniendo en cuenta las condiciones climáticas y físicas de su operación, proporciona un funcionamiento confiable y estable de equipos de energía complejos: transformadores de alta tensión e interruptores de vacío.
Aceite de transformador – vida útil
La pregunta con respecto a la vida útil del aceite de transformadores surge cuando hay un producto de petróleo que ha estado en un cierto tiempo en el almacén y por varias razones aún no se ha utilizado.
Entonces, ¿el aceite del transformador tiene la fecha de vencimiento?
La solución más simple es familiarizarse con la información del fabricante. Por lo general, la vida de almacenamiento de los aceites de transformadores es de 5 años a partir de la fecha de fabricación. Al final de este intervalo de tiempo, el producto de petróleo pierde sus propiedades. El intento de corregir la situación con la ayuda de aditivos especiales no tendrá éxito: simplemente se precipitaron.
Para que el aceite de transformador se use para su propósito previsto durante el período de garantía, es necesario crear ciertas condiciones de almacenamiento. En particular, en las áreas donde se encuentra el aceite de transformador, las altas diferencias de humedad y temperatura no son deseables. Opción ideal: almacenamiento de aceite en una habitación oscura y sellada. Si no se cumplen las condiciones de almacenamiento, el aceite puede precipitarse, cambiar de color y aparecer agua.
La vida útil del aceite en los transformadores depende de muchos factores, por lo que es muy difícil nombrar una cifra aquí. Más a menudo en las fuentes literarias hay datos que limitan la vida útil de los aceites de transformadores de alta calidad de 20 a 25 años.
¿Cómo afecta la calidad de la purificación del aceite al envejecimiento del aceite del transformador?
La vida útil promedio del aceite de transformador, garantizado por el fabricante, es de 6 a 8 años. En la práctica, antes de purificación y cambio puede servir 10 años o más. La explotación adecuada permite prolongar la vida útil del aceite del transformador a 20-25, y en algunos casos a 30 años. De lo contrario, los líquidos aislantes eléctricos pueden no funcionar incluso en un período garantizado.
Los primeros 6-8 años de uso del aceite se caracterizan por una acidez a nivel de 0,1 mg de KOH / g (en caso de un cuidado adecuado de los cartuchos de gel de sílice). Después de 8-10 años, el índice de acidez puede alcanzar 0,5 mg de KOH / g, por lo que es necesario eliminar el lodo de la parte activa del transformador. Si la purificación no se lleva a cabo, durante los próximos 2-3 años, el crecimiento del índice de acidez puede continuar hasta 1 mg de KOH / g. Después de esto, el aceite del transformador debe ser reemplazado por uno nuevo o regenerable.
Purificación del aceite del transformador con el transformador bajo la tensión
Los procesos de oxidación que se producen en los líquidos aislantes eléctricos se pueden acelerar interactuando con el aire libre y la humedad a altas temperaturas. Los metales a partir de los cuales se fabrican la parte activa y el tanque del transformador (cobre, plomo, etc.), en este caso actúan como catalizadores.
Si la interacción del aceite del transformador con el aire es limitada, entonces el índice de acidez aumenta más lentamente. Para evitar la oxidación, todas las partes de cobre de los transformadores se envuelven con una cinta especial, y el tanque y otros componentes metálicos se cubren con barniz de alta calidad.
La humedad es considerada el enemigo más peligroso del aceite de transformador, por lo tanto, es necesario tomar todas las medidas posibles para evitar que entre en la unidad de potencia. Incluso una pequeña cantidad de impurezas conduce a una disminución en la potencia eléctrica del aceite del transformador. En el caso de usar el producto de pureza extrema, se puede suponer con confianza que el tamaño de impureza es conmensurable con las dimensiones de las moléculas de hidrocarburo de aceite. Un líquido aislante eléctrico muy limpio sin fibras, aire, alquitrán, jabones, ácidos y agua puede tener una resistencia eléctrica de aproximadamente 150 kV / mm. Pero la coagulación rápida de las impurezas conduce al hecho de que el valor de la fuerza eléctrica rara vez excede los 20 kV / mm. Y esto a pesar del hecho de que la mayoría de las marcas de aceites comerciales se caracterizan por una tensión de ruptura de 10-20 kV / mm.
En 1831, el físico inglés Michael Faraday descubrió el fenómeno de la inducción electromagnética, que subyace a la acción de un transformador eléctrico.
La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz (f.e.m. o tensión) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, bien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático no uniforme, o la variación de las líneas de campo que atraviesan dicha superficie mediante un giro.
Experimento de Faraday que muestra la inducción entre dos espiras de cable: La batería (derecha) aporta la corriente eléctrica que fluye a través de una pequeña espira (A), creando un campo magnético. Cuando las espiras son estacionarias, no aparece ninguna corriente inducida. Pero cuando la pequeña espira se mueve dentro o fuera de la espira grande (B), el flujo magnético a través de la espira mayor cambia, induciendo una corriente que es detectada por el galvanómetro (G).
Es necesario controlar la uniformidad del campo eléctrico en el aislamiento. El cuidadoso alisado de arrugas en el aislamiento y los electrodos del transformador puede evitar muchos daños. Si lo deja como está, en los lugares de mayor concentración de campo eléctrico se recogerán fibras de celulosa destructivas y humedad, lo que inevitablemente provocará la descomposición. Cuando limpie el aceite, no quite completamente los inhibidores. Sí, sin embargo, se hizo erróneamente, entonces es necesario introducir inhibidores sintéticos.
Explotación correcta de aceite de transformador
El contacto de oxígeno con la atmósfera es un factor importante que afecta las propiedades de rendimiento del aceite de transformador. Además de eso, la calidad del líquido dieléctrico se ve afectada por la alta temperatura, la luz solar, etc. Cuanto mayor sea la oxidación del aceite del transformador, menor será su resistencia eléctrica. El grado de exposición al oxígeno puede evaluarse usando parámetros tales como la reacción del extracto acuoso y el índice de acidez. El primero muestra la presencia de ácidos insolubles en el producto oleoso, y el segundo – la cantidad de miligramos de potasio cáustico que se debe gastar para neutralizar todos los ácidos libres. Un buen aceite de transformador debe tener una reacción neutral de extracto de agua.
Si durante la operación del transformador con la ayuda de los análisis se encontró que el aislamiento líquido ha dejado de cumplir con los requisitos actuales, es necesario utilizar procesos de regeneración. La regeneración es una restauración completa de las propiedades de los aceites de transformadores, lo que hace posible su uso posterior para el fin previsto.
Durante la operación, el nivel de aceite en el tanque del transformador disminuye gradualmente, lo que puede ser causado por la evaporación. Por lo tanto, periódicamente es necesario volver a llenar el líquido dieléctrico.
En ausencia de medidas preventivas, las características de calidad del aceite se deterioran mucho más rápido. Como resultado, se aumenta el número de controles necesarios del líquido aislante, su limpieza y reemplazo. Está claro que los gastos financieros del servicio de los equipos llenos de aceite también están aumentando significativamente. Para ralentizar el proceso de envejecimiento, se usan filtros especiales de termosifón llenos de gel de sílice. Este último tiene buenas propiedades de absorción, logrando así una eliminación continua de los productos de envejecimiento y la restauración del líquido aislante.
La protección del nitrógeno es también uno de los tipos de protección del aceite del transformador contra la oxidación. La esencia de este método es la siguiente. Las almohadillas de nitrógeno creadas en el tanque del transformador evitan que el aceite entre en contacto con el aire, evitando así la oxidación del aceite.
Cuando la calidad del aceite se reduce por debajo de los valores establecidos, es necesario recurrir a su recuperación. En ausencia de transformaciones químicas profundas y la presencia de impurezas insolubles, agua o carbón, el líquido aislante se puede restaurar mediante el uso de técnicas de sedimentación, filtración o centrifugación.
La regeneración del aceite se usa cuando otros métodos no son capaces de mejorar su calidad. Al procesar líquidos aislantes, es muy importante garantizar el suministro ininterrumpido de electricidad a los consumidores. Esto es posible en el caso de la introducción de un transformador de respaldo o cuando se utiliza un equipo que permite que la regeneración se realice directamente en el transformador bajo la tensión. Tales instalaciones fabrica GlobeCore.
CMM-R es una instalación de regeneración que permite restaurar las características cualitativas de los aceites del transformador a valores normalizados debido al uso de un sorbente especial, la tierra de Fuller. Tiene una gran capacidad de absorción y permite la eliminación de productos de oxidación y envejecimiento de líquidos aislantes.
Después de la saturación, la tierra de Fuller se reactiva directamente en la instalación y puede procesar aún más el aceite del transformador.
El uso de instalaciones móviles complejas como CMM para la recuperación completa, propiedades del aceite residual, reduce el costo de mantenimiento y reparación de maquinaria. Un sistema móvil para desgasificación, purificación y regeneración puede dar servicio a varios transformadores, moviéndose y conectandolos en el territorio de la empresa. No es necesario reemplazar el equipo de limpieza.
Con la ayuda de las instalaciones de desgasificación y regeneración, también se eliminan los sedimentos y las acumulaciones dañinas en el aislamiento interno, que no se puede eliminar por completo del interior del motor. Debido a esto, la vida útil del aceite se prolonga. Y la probabilidad de rotura del transformador también se reduce.
Circulando desde el transformador a la instalación para la regeneración, el aceite pasa por varias etapas. La diferencia con los procesos simples de desgasificación o filtración es que el aceite regresa al transformador no solo limpiado de impurezas dañinas y varios catalizadores de envejecimiento, sino que también restaura completamente sus propiedades y características. Por lo tanto, el material usado tiene diferencias insignificantes con respecto a los productos frescos y aumenta la productividad de los motores.
Los sistemas complejos para la regeneración de aceite CMM son un sustituto financiero moderno rentable para instalaciones simples para la desgasificación. Las necesidades y capacidades de las empresas industriales aumentan cada año. Por lo tanto, una inversión racional para la compra de equipos con la posibilidad de reemplazar una instalación de tres o más máquinas, dar servicio a varios transformadores de potencia y obtener no solo un producto purificado, sino también regenerar y restaurar completamente sus propiedades de petróleo.