Типы и функции трансформаторного изоляционного масла

Силовой трансформатор — это электрическое устройство, используемое для преобразования энергии, способное преобразовывать переменный ток (AC) одного напряжения и силы в другой ток той же частоты. Трансформаторное масло — это специализированная жидкая среда, предназначенная для изоляции и охлаждения трансформаторов. Оно обладает превосходными изоляционными свойствами, термической стабильностью, способностью гасить дугу и стойкостью к окислению. Оно может выдерживать воздействие высоковольтных электрических полей в течение длительных периодов времени, эффективно предотвращая внутренние неисправности трансформатора, такие как искрение, разряды и взрывы, тем самым обеспечивая нормальную работу трансформаторов. В зависимости от источника базового масла трансформаторные масла можно разделить на четыре основных типа: минеральное трансформаторное масло, растительное трансформаторное масло, силиконовое трансформаторное масло и синтетическое эфирное трансформаторное масло.

Минеральное трансформаторное масло используется в масло-Погружной трансформаторМинеральное трансформаторное масло используется уже почти столетие благодаря своим превосходным электрическим и тепловым свойствам. И по сей день оно остается идеальным трансформаторным маслом для силовых трансформаторов сверхвысокого и сверхвысокого напряжения. Минеральное трансформаторное масло в основном получают из нафтеновых и парафиновых масел. С точки зрения молекулярной структуры, оно состоит из прямоцепочечных алканов, изоалканов, нафтенов и ароматических углеводородов, каждый из которых играет свою роль в трансформаторном масле. Прямоцепочечные алканы имеют высокие температуры замерзания и склонны к выделению водорода в высоковольтных полях. С учетом как экономических, так и эксплуатационных факторов, прямоцепочечные алканы, как правило, не используются напрямую в производстве трансформаторных масел. Изоалканы имеют температуры вспышки выше 170°C, низкие температуры замерзания, низкое кислотное число, хорошую окислительную стабильность и умеренные газообразующие свойства, что делает их подходящими для трансформаторных масел. Нафтены обладают низкими температурами замерзания и относительно низкими температурами вспышки, а также умеренными газообразующими свойствами, что соответствует требованиям к электрическим характеристикам трансформаторов. Моноароматические углеводороды среди ароматических углеводородов обладают хорошими газообразующими свойствами и могут использоваться в трансформаторных маслах сверхвысокого напряжения. Полициклические и конденсированные ароматические углеводороды имеют низкую окислительную стабильность и представляют опасность для здоровья, поэтому их следует удалять из трансформаторного масла. Следовательно, идеальными компонентами минерального трансформаторного масла являются изоалканы, нафтены и небольшие количества моноароматических углеводородов.

Трансформаторное масло на растительной основе производится из масличных культур путем прессования, рафинирования и модификации. Оно обладает такими преимуществами, как высокая температура вспышки, хорошие электрические характеристики, обилие сырья, возобновляемость и биоразлагаемость. Основными компонентами растительного масла являются триглицериды, а типы и пропорции жирных кислот значительно различаются в разных растительных маслах. Для обеспечения баланса между стойкостью к окислению и текучестью при низких температурах, оптимальным выбором для производства трансформаторного масла на растительной основе являются масла с более высоким содержанием мононенасыщенных жирных кислот. Хотя трансформаторное масло на растительной основе имеет определенные преимущества перед трансформаторным маслом на минеральной основе, оно все еще сталкивается с проблемами. К ним относятся более высокая стоимость — примерно в три-четыре раза выше, чем у минерального масла — более высокая вязкость, подверженность гидролизу с образованием кислых веществ, плохие характеристики при низких температурах, проблемы окисления и гелеобразования, непостоянные стандарты качества масла, ограниченный опыт технического обслуживания и неполные технологические процессы. Эти факторы ограничивают продвижение и применение трансформаторного масла на растительной основе.

Трансформаторное масло на основе силиконового масла обладает не только превосходными электроизоляционными свойствами, но и такими преимуществами, как высокая температура вспышки, низкая температура застывания и минимальное изменение вязкости в зависимости от температуры. Оно часто используется в качестве замены традиционного трансформаторного масла в маломощных трансформаторах напряжением ниже 35 кВ. Однако силиконовое трансформаторное масло чувствительно к продуктам разложения при частичном разряде или пробое, обладает относительно низкой устойчивостью к электрическим искрам и демонстрирует снижение изоляционной стабильности при многократном электрическом воздействии. Поэтому силиконовое трансформаторное масло обычно используется в трансформаторах напряжением ниже 35 кВ, и рабочие температуры не должны быть чрезмерно высокими. Стоит отметить, что силиконовое масло приобрело популярность в прошлом веке благодаря своим превосходным противопожарным характеристикам. Однако из-за экологических и экономических недостатков оно не получило широкого распространения. В настоящее время использование силиконового масла сокращается во всем мире и продолжается только в некоторых странах или регионах (например, в США) и определенных отраслях промышленности (например, в трансформаторах для тоннелепроходческих машин).

Синтетическое эфирное трансформаторное масло в основном использует полиольные эфирные базовые масла. Его наиболее выдающейся особенностью является превосходная биоразлагаемость, позволяющая активным микроорганизмам (бактериям) разлагать его на углекислый газ и воду за короткий период времени, не нанося вреда окружающей среде. Это делает его особенно подходящим для применений с высокими экологическими требованиями, таких как морские ветроэлектростанции. Синтетическое эфирное трансформаторное масло обладает комплексными эксплуатационными характеристиками, включая хорошую пожарную безопасность, электроизоляционные свойства, стойкость к окислению и старению, помимо своей биоразлагаемости. Более того, синтетическое эфирное трансформаторное масло обладает сильной полярностью и высоким сродством к молекулам воды, поддерживая высокое напряжение пробоя даже при высоком содержании влаги. Его влагостойкость превосходит как минеральное, так и силиконовое трансформаторное масло.