Óleo de transformador: requisitos e uso adequado

Óleo de transformador  Concebido para o isolamento eléctrico de peças transportadoras de corrente dos transformadores de potência, bem como a transferência de calor dos elementos de aquecimento para o sistema de arrefecimento. Este produto é usado em muitos transformadores, embora o uso dos chamados óleos sintéticos também seja possível em alguns. Existem transformadores sem óleo.

Requisitos para óleo de transformador

Formulamos os requisitos gerais mais importantes que devem ser atendidos óleo projetado para uso em transformadores de potência:
  • garantindo a dissipação de calor adequada, o que é conseguido devido à boa condutividade térmica, baixa viscosidade e alta capacidade de calor;
  • a ausência na composição de ácidos sulfúricos, afetando adversamente os elementos estruturais dos transformadores;
  • alta rigidez dielétrica.
O requisito mais importante para óleos de transformadores é também a sua pureza. Os produtos mecânicos de impurezas, umidade, ar e oxidação reduzem significativamente a resistência elétrica do óleo; portanto ele deve ser imediatamente limpo de componentes estranhos, cuja quantidade excede os valores permitidos. De acordo com os requisitos existentes, as seguintes restrições são definidas:
  • o teor de água no óleo derramado não deve exceder 0,001% para sistemas apertados e 0,0025% para sistemas não vedados;
  • o ar em sistemas selados deve estar contido em uma concentração não superior a 0,5%;
  • a presença de impurezas mecânicas deve estar de acordo com a pureza classe 11 para transformadores de classe de tensão de até 220 kV e classe 9 para transformadores de todas as outras classes de tensão.
Durante o funcionamento a longo prazo do óleo do transformador sob carga, observa-se um aumento na sua temperatura. Neste contexto, bem como o facto de os óleos de transformador serem líquidos inflamáveis, é necessário implementar medidas de segurança adequadas. Com base nisso, foi acordado um parâmetro que caracteriza a temperatura na qual os vapores de óleo sobem da chama trazidos a eles em condições normais. Este é o chamado ponto de inflamação. Para os óleos do Ártico, este indicador está dentro de + 90ºС … + 115ºС, e para óleos convencionais – + 130ºС … + 170ºС. Nos transformadores de potência, os seguintes métodos de resfriamento são usados ​​para remover o calor dos enrolamentos e do circuito magnético: ar, óleo e dielétrico líquido não combustível. Deste ponto de vista, tal parâmetro do óleo do transformador como um ponto de inflamação também tem boa informação. Esta é a temperatura na qual o óleo do transformador pode inflamar-se espontaneamente devido ao contato com o ar. Este valor deve estar na faixa de +350 a 400ºС. O óleo do transformador é capaz de oxidar não apenas na superfície, mas também quando interage com o ar dissolvido. Sua quantidade a uma pressão de 1 kgf / cm2 não deve exceder 11%. A este respeito, a instalação de um transformador deve ser precedida pela desgaseificação do óleo. Mesmo uma pequena quantidade de ar dissolvido pode causar uma reação de oxidação em sistemas herméticos. Óleos com um ponto de inflamação mais alto permitem uma melhor secagem e desgaseificação antes de serem despejados no transformador.

Dicas para comprar óleo de transformador

Um grande número de fabricantes e distribuidores de óleo para transformadores opera nos mercados internacionais e domésticos modernos. Óleos de transformadores devem ter uma alta resistência à oxidação, desde que durante a operação não emita precipitação e não formem emulsões com água.Praticamente todas as variedades de óleos de transformador contêm aditivos antioxidantes. Os aditivos Ionol são utilizados pelos fabricantes . A eficácia de tais aditivos baseia-se na capacidade de interagir com radicais ativos de peróxido, que são formados durante a reação em cadeia da oxidação de hidrocarbonetos e são seus principais portadores. A presença de aditivos na composição do óleo do transformador retarda o processo de envelhecimento. Assim que o efeito dos aditivos antioxidantes termina, o óleo é oxidado por aproximadamente o mesmo período que os fluidos de trabalho sem aditivos. As principais características do óleo do transformador são sua viscosidade e densidade. Estes indicadores determinam mais significativamente a eficácia dos óleos. Maior viscosidade proporciona maior rigidez dielétrica. No entanto, para que o óleo do transformador seja capaz de resfriar o ambiente interno dos sistemas de potência, sua viscosidade não deve ser muito alta. Portanto, para garantir que as duas funções básicas do óleo sejam cumpridas, elas chegam a um valor de compromisso de viscosidade cinemática. Para a maioria dos óleos a uma temperatura de 20 ° C, é de 28-30 × 10-6 m2 / s. A tangente do ângulo de perda dielétrica por sua vez, também é responsável pela confiabilidade da resistência dielétrica do óleo do transformador, que protege o sistema da probabilidade de quebra. Estas e algumas outras propriedades operacionais dos óleos de transformadores são garantidas através do uso de óleo de alta qualidade, utilizando refinação profunda durante o processamento e a introdução de composições aditivas que melhoram as propriedades antioxidantes, de emulsionantes, anticorrosivas e, em alguns casos, anti desgaste dos óleos. Considere os tipos de óleo de transformador que podem ser comprados no mercado interno de produtos petrolíferos. O óleo do tipo VG é produzido a partir de óleos parafínicos usando processos hidrocatalíticos com a adição de um aditivo iônico. Possui altas propriedades dielétricas e um bom nível de estabilidade contra a oxidação. Usado principalmente em equipamentos elétricos de classes de alta tensão. O óleo de GK   é produzido a partir de petróleos parafínicos sulfurosos usando um processo de hidrocraqueamento. Também contém um aditivo de ionol, que fornece estabilidade à oxidação e mantém as boas propriedades dielétricas deste tipo de óleo. Também é recomendado para uso em equipamentos elétricos de classes de alta voltagem. Óleo TKp produzido a partir de óleos naftênicos de baixo teor de enxofre pelo método de limpeza ácido-base. O óleo também contém um aditivo iônico. O escopo recomendado é equipamento com voltagem de até 500 kV inclusive. A escolha do tipo de óleo depende não apenas e não tanto da especificação dos tipos de unidades de equipamentos de energia em uma empresa industrial, como das necessidades individuais da empresa. A maioria dos tipos de óleos para transformadores é universal. Em todos os casos, a escolha correta do óleo do transformador, levando em consideração as condições climáticas e físicas de sua operação, garante a operação confiável e estável de equipamentos de potência complexos: transformadores de alta tensão e chaves de vácuo.

óleo do transformador – vida útil

A questão da vida de útil do óleo do transformador surge quando há um produto de óleo que permanece há algum tempo em estoque e ainda não foi utilizado por vários motivos. Eu gostaria de usar qualquer produto para o qual o dinheiro tenha sido pago anteriormente para o propósito pretendido sem incorrer em perdas financeiras adicionais. Então, vamos tentar descobrir se o óleo do transformador tem uma data de validade. A solução mais simples é ler as informações do fabricante. Normalmente, a vida útil dos óleos de transformador é de cinco anos a partir da data de fabricação. No vencimento desse intervalo de tempo, o produto de petróleo perde suas propriedades. Uma tentativa de corrigir a situação com a ajuda de aditivos especiais não será coroada de sucesso: eles simplesmente se precipitarão . Para que o óleo do transformador seja usado para o propósito pretendido durante o período de garantia, é necessário criar certas condições durante o armazenamento. Em particular, nas salas onde existe um óleo de transformador, o aumento da humidade e as quedas de temperatura não são desejáveis. Ideal – armazenamento de petróleo em um quarto escuro e selado. Se as condições de armazenamento não forem satisfeitas, pode formar-se um precipitado no óleo, mudar de cor e parecer água. A vida útil do óleo nos transformadores depende de muitos fatores, por isso é muito difícil nomear um dígito aqui. Na maioria das vezes, existem dados que limitam a vida útil dos óleos transformadores de alta qualidade entre 20 e 25 anos.

Influência da qualidade da limpeza no envelhecimento do óleo de transformador

A vida útil do óleo do transformador garantida pelo fabricante, é de 6 a 8 anos. Na prática pode durar 10 anos ou mais antes da limpeza ou substituição. A operação adequada permite estender a vida útil do óleo do transformador para 20 a 25 e, em alguns casos, 30 anos. Caso contrário, líquidos eletricamente isolantes podem até não funcionar no período garantido. Os primeiros 6-8 anos de funcionamento do óleo são caracterizados por uma acidez de 0,1 mg KOH / g (no caso de cuidados adequados para cartuchos de sílica gel). Após 8-10 anos, o número de ácidos pode chegar a 0,5 mg KOH / g, portanto, é necessário remover a lama da parte ativa do transformador. Se você não realizar a limpeza, nos próximos 2-3 anos, o crescimento do número de ácido pode continuar até o valor de 1 mg KOH / g. Depois disso, o óleo do transformador deve ser substituído por um novo, ou deve ser regenerado.

Purificação do óleo do transformador quando o transformador está ligado

Processos de oxidação, fluindo em líquidos eletricamente isolantes, pode acelerar ao interagir com ar livre e umidade em altas temperaturas. Os metais dos quais a parte ativa e o tanque do transformador (cobre, chumbo, etc.) são feitos, neste caso, atuam como catalisadores. Se a interação do óleo do transformador com o ar for limitada, o número de ácidos aumenta mais lentamente. Para evitar a intensidade da oxidação, todas as partes de cobre dos transformadores são envolvidas com fita especial, e o tanque e outros componentes metálicos são revestidos com verniz de alta qualidade. A umidade é considerada o inimigo mais perigoso do óleo de transformador, por isso é necessário tomar todas as medidas possíveis para evitar que ele entre na unidade de energia. Mesmo uma pequena quantidade de impurezas leva a uma diminuição na resistência elétrica do óleo do transformador. No caso de usar o produto da mais alta pureza, é seguro assumir que o tamanho das impurezas é comparável ao tamanho das moléculas de hidrocarbonetos. Um fluido eletricamente isolante muito puro, sem fibras, ar, resinas, sabões, ácidos e água, pode ter uma resistência elétrica da ordem de 150 kV / mm. Mas a rápida coagulação de impurezas leva ao fato de que o valor da resistência elétrica raramente excede 20 kV / mm. E isso apesar do fato de que a maioria das marcas de óleos comerciais é caracterizada pela força de penetração de 10-20 kV / mm. Em 1831, o físico inglês Michael Faraday descobriu o fenômeno da indução eletromagnética, subjacente à ação de um transformador elétrico. É necessário monitorar a uniformidade do campo elétrico no isolamento. O alisamento cuidadoso das rugas e dobras no isolamento e eletrodos do transformador pode evitar muitos danos. Se você deixar tudo como está, fibras de celulose destrutivas e umidade irão se acumular em locais de alta concentração do campo elétrico, o que inevitavelmente levará à quebra. Ao limpar o óleo, não é recomendado remover completamente os inibidores. Se, no entanto, isso foi feito erroneamente, então é necessário introduzir inibidores sintéticos.

O uso adequado de óleo do transformador

Contato com oxigênio atmosférico – fator importante que influencia as propriedades de desempenho do óleo de transformador. Além disso, a qualidade do fluido dielétrico é afetada pela alta temperatura, luz solar, etc. Quanto maior a oxidação do óleo do transformador, menor a sua rigidez dielétrica. O grau de exposição ao oxigênio pode ser estimado usando parâmetros como a reação do extrato aquoso e o número de ácidos. O primeiro mostra a presença de ácidos insolúveis no óleo e o segundo – o número de miligramas de potassa cáustica, que deve ser gasto para neutralizar todos os ácidos livres. Um bom óleo de transformador deve ter uma reação neutra do extrato aquoso. Se durante a operação do transformador com a ajuda das análises conduzidas, foi revelado que o isolamento líquido deixou de atender aos requisitos atuais, então é necessário usar processos de regeneração. Regeneração – esta é uma restauração completa das propriedades dos óleos de transformador, o que torna possível seu uso posterior para a finalidade pretendida. Durante a operação, há uma diminuição gradual no nível de óleo no tanque do transformador, que pode ser causado pela evaporação. Portanto, periodicamente, é necessário realizar o enchimento do fluido dielétrico. Na ausência de medidas preventivas, as características de qualidade do óleo deterioram-se muito mais rapidamente. Como resultado, o número de verificações necessárias do líquido isolante, sua limpeza e substituição aumentam. É claro que os custos financeiros de manutenção de equipamentos com óleo também aumentam significativamente. Para retardar o processo de envelhecimento do óleo, filtros especiais de termossifão cheios de sílica gel são usados. Este último possui boas propriedades de absorção, devido à remoção contínua de produtos envelhecidos e à restauração do líquido isolante. Também um dos tipos de proteção do óleo do transformador contra a oxidação é a proteção do nitrogênio. A essência deste método é a seguinte. Almofadas de nitrogênio criadas no tanque do transformador impedem que o óleo entre em contato com o ar, evitando assim a oxidação do produto de óleo. Na redução em indicadores de qualidade do óleo abaixo dos valores estabelecidos, é necessário recorrer à sua restauração. Na ausência de transformações químicas profundas e da presença de impurezas insolúveis, água ou carvão, o líquido isolante pode ser restaurado usando métodos de sedimentação, filtração ou centrifugação. Regeneração de óleo usado quando outros métodos não são capazes de melhorar sua qualidade. Ao processar líquidos isolantes, é muito importante garantir o fornecimento ininterrupto de energia aos consumidores. Isso é possível no caso da introdução de um transformador de reserva ou no uso de equipamentos que permitam a regeneração diretamente em um transformador em funcionamento. Tais instalações são fabricadas pela GlobeCore. СММ-R – é uma instalação de regeneração que permite restaurar as características de qualidade dos óleos de transformador para valores normalizados devido ao uso de um adsorvente especial –Terra de Fuller.Tem uma alta capacidade de absorção e permite que os produtos de oxidação e envelhecimento sejam removidos dos líquidos isolantes. Após a saturação, a terra de Fuller é reativada diretamente na instalação e pode processar o óleo do transformador. O uso de unidades móveis complexas do tipo CMM para a restauração completa, as propriedades do óleo usado reduz o custo de manutenção e reparo de equipamentos. Um sistema móvel para desgaseificação, limpeza e regeneração é capaz de servir vários transformadores movendo e reconectando-o dentro da empresa. Não é necessário reajustar o equipamento de limpeza. Com a ajuda de instalações para desgaseificação e regeneração, sedimentos e acumulações prejudiciais no isolamento interno, que não podem ser completamente removidos dos componentes internos do motor, também são removidos. À custa disso, o prazo de funcionamento do petróleo aumenta. E também diminui a probabilidade de quebra do transformador. O óleo que circula do transformador para a planta de regeneração passa por vários estágios. A diferença dos processos de simples desgaseificação ou filtração é que o óleo é devolvido ao transformador não apenas purificado de impurezas nocivas e vários catalisadores de envelhecimento, mas também restaura completamente suas propriedades e características. Assim, o material residual tem diferenças insignificantes em relação aos produtos frescos e aumenta o desempenho do motor. Sistemas integrados para a regeneração do tipo de óleo SMM são um substituto moderno e vantajoso financeiramente para instalações simples de desgaseificação. As necessidades e capacidades das empresas industriais estão aumentando a cada ano. Portanto, investimentos racionais para a compra de equipamentos com a possibilidade de substituir com uma instalação de três ou mais máquinas, atendendo a vários transformadores de potência e obtendo não apenas um produto purificado, mas óleo totalmente regenerado e restaurado em suas propriedades.      
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