Dołącz do czytelników
Brak wyników

Diagnostyka olejów elektroizolacyjnych w eksploatacji

Artykuł | 23 grudnia 2020 | NR 5
0 81

Regularne badanie olejów elektroizolacyjnych stosowanych w urządzeniach elektroenergetycznych to konieczność, która przynosi wymierne korzyści. Okresowa kontrola laboratoryjna jest pomocna przede wszystkim w diagnostyce stanu technicznego urządzenia, a zatem gwarantuje lepszą jakość i długotrwałość jego pracy, a także bezpieczeństwo użytkowników.

 

Podstawowym elementem transformatora obok rdzenia i cewek jest jego izolacja. Układ izolacyjny transformatora energetycznego składa się z preszpanowych barier i odstępników oraz przestrzeni olejowych, wypełnionych olejem elektroizolacyjnym. 

 

Funkcje

Oleje elektroizolacyjne zwane również cieczami elektroizolacyjnymi to mineralne lub syntetyczne oleje transformatorowe. Oleje transformatorowe to szczególna grupa olejów, których głównym zadaniem jest spełnienie funkcji izolacyjnej (dielektryk) i chłodzącej (medium odprowadzającego ciepło). Ponadto:

  • Chronią izolację stałą przed dostępem wilgoci i powietrza.
  • Spełniają funkcję ochronną przed korozją.
  • Poprawiają wytrzymałość izolacji celulozowych przez ich nasycenie.
  • Są czynnikami ułatwiającymi gaszenie łuku elektrycznego.

Aby olej spełniał te funkcje, poza odpowiednim składem chemicznym musi spełniać liczne wymagania dotyczące właściwości fizycznych, dielektrycznych, jak i czystości czy odporności na utlenianie [5, 8, 10].

 

Cechy

Urządzenia elektroenergetyczne wymagają olejów o doskonałych właściwościach elektroizolacyjnych oraz odpowiednich parametrach fizycznych i chemicznych. Oleje elektroizolacyjne powinny zatem mieć następujące cechy:

  • dobre właściwości izolacyjne (wysokie napięcie przebicia, niska stratność dielektryczna;
  • stosunkowo mała lepkość, zapewniająca efektywne chłodzenie;
  • niska temperatura płynięcia;
  • bardzo dobra odporność na utlenianie (zapewniająca długotrwałą pracę bez konieczności wymiany oleju);
  • brak zanieczyszczeń, np. stałych, rozpuszczonych gazów, wody, śladowych ilości metali, substancji kwaśnych;
  • możliwie wysoka temperatura zapłonu, w celu zmniejszenia zagrożeń pożarowych;
  • bardzo dobra odporność na starzenie;
  • bardzo dobre właściwości demulgujące [6, 8, 10].

 

Wymogi

Wymagania dotyczące właściwości olejów elektroizolacyjnych zawarte są w normach:

  • PN-EN 60296: „Ciecze stosowane w elektrotechnice – świeże mineralne oleje elektroizolacyjne do transformatorów i aparatury łączeniowej” (oryg.) [1]. Jest to norma międzynarodowa określająca wymagane parametry dla świeżych olejów elektroizolacyjnych.
  • PN-E-04700: „Urządzenia i układy elektryczne w obiektach elektroenergetycznych – wytyczne przeprowadzania pomontażowych badań odbiorczych". Jest to norma określająca wymagania dla olejów elektroizolacyjnych w eksploatacji.

Wymagania dotyczące właściwości oleju z transformatorów w eksploatacji określa również Ramowa Instrukcji Eksploatacji Transformatorów Energopomiar – Elektryka 2012. Przedstawiono je w tab. 1.

 

Badanie I

Znaczącą ilość informacji o stanie technicznym transformatora można uzyskać, badając właściwości fizyko-chemiczne oleju pracującego w transformatorze.

 

Tab. 1. Wymagania dotyczące właściwości oleju z transformatorów w eksploatacji
RODZAJ BADANIA TRANSFORMATOR
GR. III GR. II GR. I
≤ 2,5 MVA > 2,5 MVA
NIEZALICZONE
DO GR. I
≥ 100 MVA
≥ 220 KV ≥ 400 KV
Wygląd przezroczysty bez osadu i wydzielonej wody
Zawartość wody metodą K. Fishera [ppm]* - ≤25*) ≤15*) ≤10*)
Napięcie przebicia [kV] ≥40 ≥45 ≥50 ≥60
Liczba kwasowa [mgKOH/gol] - ≤0,25 ≤0, 2 ≤0,15
Temperatura zapłonu [°C] - ≥130 ≥130 ≥130
Gęstość w temp. 20°C [g/cm3] - - ≤0,900 ≤0,900
Lepkość kinematyczna
w temp. 20°C [mm2/s]
- - ≤30 ≤30
Rezystywność w temp. 50°C [Ω] ≥2×109 ≥5×109 ≥1×1010 ≥5×1010
Współczynnik strat dielektrycznych tg δ
w temp. 50°C
- ≤0,07 ≤0,05 ≤0,03
Napięcie powierzchniowe σ [mN/m] - ≥20**) ≥22 ≥25

* Wartość odnosi się do oleju, którego temperatura podczas pobierania wynosi 50°C.
** Pomiar zalecany.

 

Rys. 1. Laboratorium CBiDGP Sp. z o.o.

 

Wieloletnie doświadczenia eksploatacyjne wykazały znaczące różnice zarówno pod względem fizyko-chemicznym, jak i dielektrycznym oleju eksploatowanego w porównaniu z pierwotnymi właściwościami oleju.

Okresowa diagnostyka oleju elektroizolacyjnego umożliwia stwierdzenie niekorzystnych zmian, które zachodzą podczas jego pracy (np. naturalne zjawisko starzenia) oraz daje możliwość wczesnego wykrywania szkodliwych procesów fizycznych i chemicznych zachodzących w transformatorze, a tym samym pozwala na podjęcie odpowiednio wczesnych środków zaradczych, aby zapobiec awarii urządzenia elektroenergetycznego [7, 10].

W czasie pracy urządzenia elektroenergetycznego właściwości oleju elektroizolacyjnego ulegają pogorszeniu na skutek procesu starzenia.

Naturalne zjawisko starzenia oleju elektroizolacyjnego obejmuje całokształt zmian, którym ulega olej pod wpływem temperatury, tlenu z atmosfery i pola elektrycznego. Związki powstające w czasie reakcji utleniania węglowodorów wpływają szkodliwie na izolację stałą transformatora, powodując destrukcję celuloz, natomiast inne związki chemiczne zwiększają stratność dielektryczną objawiającą się...

Dalsza część jest dostępna dla użytkowników z wykupionym planem

Przypisy