Envejecimiento del aceite de transformador

reciclaje de aceite usado

Como regla general, los aceites de transformador operan en condiciones más severas en comparación con los aceites de motor y debido a esto, el envejecimiento del aceite de transformador ocurre más rápido.

La regeneración de aceites de motor usados, es prácticamente imposible, sin utilizar el proceso de purificación, porque aceites operan en las condiciones suficientemente duras (temperaturas, presiones, disolventes, etc.), ya que funcionan a temperaturas elevadas.

La base química del aceite en tales condiciones está sujeta a fuertes procesos destructivos, además, la presencia de un complejo aditivo en el aceite complica el proceso de purificación, debido a que forman formaciones asociativas bastante estables.

En equipos de transformadores de diversas clases de tensión, los aceites de transformadores se utilizan ampliamente como medio de eliminación de calor y aislamiento. El aceite del transformador es el principal medio de aislamiento y determina la resistencia dieléctrica de toda la estructura.

El principal requisito para los aceites de transformadores es su alta resistencia eléctrica (tensión de ruptura) y su capacidad de aislamiento eléctrico (tangente de pérdida dieléctrica). En los transformadores modernos, el aceite funciona a una alta intensidad de campo eléctrico, temperatura (en transformadores, la temperatura de operación del aceite está en el rango de 50-90 ° C, dependiendo de su diseño y sistema de enfriamiento), impacto del oxígeno, etc.

Por lo tanto, junto con una alta resistencia eléctrica, los aceites de transformador deben tener una alta estabilidad a la oxidación, resistencia a los gases en un campo eléctrico, bajas pérdidas dieléctricas. Durante la operación, a los aceites del transformador impactan el envejecimiento del aceite de transformador termoquímico y eléctrico, lo que conduce a una disminución en sus características de rendimiento asociadas con cambios en la composición molecular del aceite.

Una característica distintiva del uso de aceite de transformador en comparación con otros tipos de aceites es el efecto de un campo eléctrico en ellos. En un campo eléctrico, el envejecimiento del aceite de transformador es más intenso. Cuando el aceite del transformador se oxida en un campo de 1 MV / m en un dispositivo laboratorio, la cantidad de sedimentos formados es 18-20% más y el índice de acidez es 6-10% más que en experimentos sin campo.

Cuando se expone a un campo eléctrico de aceite oxidante, no solo hay una aceleración de este proceso, sino también un cambio en la naturaleza y la proporción de los productos de oxidación finales. En particular, se encontró una formación más intensa de agua en el aceite, que es 4-5 veces mayor que los valores correspondientes obtenidos en experimentos sin un campo.

La formación de agua como resultado de la oxidación del aceite de hidrocarburo, acelerada en presencia de un campo eléctrico, es una de las razones para humedecer el aceite durante la operación de los transformadores.

Una de las propiedades principales de los aceites de transformador es la estabilidad contra la oxidación, es decir, la capacidad del aceite para mantener los parámetros durante la operación a largo plazo. Para aumentar la estabilidad contra la oxidación y contra el envejecimiento del aceite de transformador, se puede agregar un aditivo especial al aceite del transformador.

La efectividad del aditivo se basa en su capacidad para interactuar con los radicales de peróxido activos, que se forman como resultado de la oxidación de hidrocarburos de la cadena radical.

El proceso de oxidación es promovido por la temperatura, el aislamiento de la laca, la humedad, los metales, especialmente el cobre y otros materiales con los que el aceite entra en contacto. Especialmente el efecto adverso sobre la oxidación del aceite tiene un lodo que permanece en los transformadores, como resultado de su purificación no completa durante el reemplazo de aceite.

Durante el envejecimiento del aceite de transformador en contacto con productos hechos de caucho resistente al aceite, se observa una comparación del índice de acidez y el deterioro de los parámetros dieléctricos. Un abundante sedimento blanco se encuentra en el aceite, que contiene óxido de zinc, que se encuentra entre los ingredientes del caucho. El impacto en el grado de envejecimiento del aceite de transformador o mayor sea la densidad de uno u otro material de celulosa, mayor será su capacidad de adsorción. Por esta razón, por ejemplo, con papel de condensador más denso, la calidad del aceite cambia más que con el papel de cable, que tiene una densidad más baja.

Proceso de oxidación del aceite se divide en dos periodos principales:

  • El proceso inicial de oxidación del aceite se llama inducción. Los cambios en el aceite que se producen durante este período no se detectan por métodos convencionales de análisis. Durante este período, la estabilidad del aceite disminuye gradualmente.
  • Durante el segundo período, las propiedades de rendimiento del aceite se deterioran, el aceite se oscurece, de amarillo claro a marrón y en ocasiones turbio. El número de ácido y el contenido de ceniza aumentan, aparecen ácidos de bajo peso molecular que destruyen el aislamiento de los devanados y causan la corrosión de los metales, luego aparece una precipitación que puede obstruir los canales de enfriamiento e interrumpir el enfriamiento del transformador.

En el proceso de envejecimiento del aceite de transformador, además de los productos formados como resultado de la oxidación de los aceites a temperaturas de operación, se forman productos gaseosos en el aceite, cuya apariencia suele estar asociada con el sobrecalentamiento local de elementos estructurales o con la exposición a descargas eléctricas en el aislamiento. Estos incluyen, en primer lugar, hidrógeno, gases de hidrocarburos (metano, etano, etc.), óxidos de carbono.

  envejecimiento del aceite de transformador

La aparición de productos gaseosos en cantidades limitadas generalmente no es tan peligrosa en comparación con los productos de oxidación , ya que los productos gaseosos se disuelven en el aceite y tienen efecto sobre sus propiedades de rendimiento.

Sin embargo, como el aceite está saturado con productos gaseosos o cuando se forman intensivamente en volúmenes locales, puede ocurrir una situación en la que la velocidad de formación de gas exceda la velocidad de disolución del gas y se liberará como burbujas. Esto reduce drásticamente la resistencia eléctrica del aceite y la posible aparición de descargas parciales potentes e incluso la ruptura del aislamiento.

Cuando el valor de la tangente de pérdida dieléctrica aumenta, esto conduce a la formación de compuestos resinosos asfálticos que resultan de la oxidación del aceite y se encuentran en un estado coloidal o finamente dispersado.

Las sustancias coloidales que se acumulan en el aceite durante la operación pueden incluir:

  1. сomponentes de barniz, devanados y lodo de aceites viejos;
  2. jabón, que se forma como resultado de la interacción de los productos ácidos del envejecimiento del aceite de transformador con metales;
  3. productos similares a lodos ácidos que no contienen metal en su composición, por ejemplo, ácidos, incluyendo asfalto-génicos, poco solubles en aceite, carbenos y otros productos de oxidación.

Las sustancias de bajo peso molecular (peróxidos, ácidos) disueltas en aceite prácticamente no tienen efecto en su pérdida dieléctrica tangente, pero si estas sustancias están en el aceite en estado coloidal, entonces son la principal fuente de conductividad del aceite.

Con la aparición de humedad y contaminación en el aceite del transformador, también se observa un aumento en su tangente de pérdida dieléctrica y una disminución en tensión de ruptura.

Con un aumento en la cantidad de productos de oxidación insolubles, se forman sedimentos que se precipitan en la parte activa del transformador y empeoran la transferencia de calor del núcleo y otras partes que se calientan durante la operación. Precipitando en los devanados del transformador, los productos de oxidación reducen la resistencia del aislamiento y lo destruyen, y también tienen un efecto corrosivo en las partes metálicas, lo que, a su vez, reduce las propiedades de aislamiento eléctrico del aceite debido al ingreso de productos de corrosión.

La entrada de contaminantes inorgánicos (en forma de polvo atmosférico) ocurre principalmente cuando se carga el aceite en el transformador, y estos contaminantes no tienen un efecto significativo en el funcionamiento del equipo.

El tipo de los sedimentos que se forman es diferente, algunos tienen una masa gruesa, asfáltica, oscura, depositada en los devanados, otros tienen una consistencia pegajosa.

Durante la oxidación de aceites con oxígeno molecular, además de los hidroxiácidos y sus productos de condensación, también se forman productos de oxidación ácidos y neutros, solubles en aceite. Estos incluyen: ácidos carboxílicos y fenoles.

El aumento de tamaño de las partículas de sedimentos generalmente se atribuye al hecho de que las partículas están cargadas, como cualquier partícula coloidal, y bajo la acción del campo adquieren un momento dipolar inducido. Otras partículas similares, así como las moléculas dipolares, se convierten en la primera partícula como el polo opuesto con el signo, formando gradualmente una cáscara alrededor de él. Así, surgen complejos solvatados relativamente grandes.

La corta vida útil del aceite puede deberse a la imperfección del modo tecnológico de producción de aceite en las fábricas, la influencia de los materiales de los transformadores en la aceleración de la oxidación del aceite, el desarrollo insuficiente del diseño de los aparatos y los transformadores destinados a garantizar el funcionamiento a largo plazo del aceite y las malas condiciones de operación del aceite del transformador.

También durante el transporte y almacenamiento de aceites nuevos y purificados, cuando entran en contacto con el aire, las moléculas de aire y agua se disuelven en el aceite, es decir. Incremento en la humedad y contenido total de gas del aceite y como resultado se ocurre el envejecimiento del aceite de transformador. Por lo tanto, los aceites cargados en el equipo de varias clases de tensión están sujetos a requisitos bastante estrictos para su calidad.

Por lo tanto, los datos especificados sobre los cambios en las propiedades del aceite del transformador durante la operación permiten tener una idea de la naturaleza de los fenómenos que ocurren como resultado del impacto al oxígeno del aire, el campo eléctrico, la temperatura y la interacción de los productos de oxidación resultantes con los materiales del transformador.