変圧器油の目的・用途・特徴

変圧器油は精製された油留分、つまり鉱物油です。変圧器油は油を蒸留して得られ、この留分は300〜400℃で沸騰します。原料のグレードに応じて、変圧器油の特性は異なります。このオイルは複雑な炭化水素組成を持ち、平均分子量は 220 ～ 340 amu の範囲にあります。表は、変圧器油の主成分とその組成における割合を示しています。

電気絶縁体としての変圧器油の特性は主に次の値によって決まります。 誘電正接... したがって、機械的不純物はこの指標を悪化させるため、オイル中の水と繊維の存在は完全に除外されます。

変圧器油の流出温度は -45 °C 以下であり、これは低温動作条件での可動性を確保するために重要です。オイルの粘度が最も低いため、発生時の温度が 90 ～ 150 °C であっても、効果的な熱放散に貢献します。オイルのブランドが異なると、この温度は 150 °C、135 °C、125 °C、90 °C になる可能性があり、それより低いことはありません。

変圧器油の非常に重要な特性は、酸化条件下での安定性です。変圧器油は、長期間の動作にわたって必要なパラメータを維持する必要があります。

特に RF に関しては、産業機器で使用されるすべてのブランドの変圧器油は、酸化防止剤添加剤イオノール (2,6-ジ-tert-ブチルパラクレゾール、アギドール-1 としても知られる) によって必ず抑制されます。この添加剤は、炭化水素の酸化反応連鎖で発生する活性過酸化ラジカルと相互作用します。したがって、抑制された変圧器油は酸化中に顕著な誘導期間を持ちます。

添加剤の影響を受けやすいオイルは、生成する酸化連鎖が抑制剤によって切断されるため、最初はゆっくりと酸化します。添加剤が使い果たされると、オイルは添加剤がない場合と同様に通常の速度で酸化します。オイルの酸化の誘導期間が長いほど、添加剤の効果は高くなります。

添加剤の有効性の多くは、オイルの炭化水素組成と、酸化を促進する非炭化水素不純物の存在に関連しています。非炭化水素不純物には、窒素塩基、石油酸、オイルの酸化による酸素含有生成物などがあります。

石油留出物が精製されると、芳香族含有量が減少し、非炭化水素含有物が除去され、最終的にイオノール抑制変圧器油の安定性が向上します。一方、国際規格として「変圧器及び遮断器用新石油絶縁油規格」というものがあります。

変圧器油は可燃性、生分解性があり、ほとんど毒性がなく、オゾン層を破壊しません。変圧器油の密度は、1立方メートルあたり840から890キログラムまで変化します。最も重要な特性の 1 つは粘度です。粘度が高いほど、絶縁耐力は高くなります。ただし、通常の動作では、 電源変圧器 また、サーキットブレーカーでは、オイルの粘度が高くてはなりません。粘度が高くないと、変圧器の冷却が効果がなく、サーキットブレーカーがアークを迅速に遮断できなくなります。

ここでは粘度の点でトレードオフが必要ですが、通常、20 °C での動粘度、ほとんどの変圧器油は 28 ～ 30 mm2/s の範囲にあります。

装置にオイルを充填する前に、オイルは深熱真空処理によって精製されます。このガイダンス文書「電気機器の試験の範囲と基準」 (RD 34.45-51.300-97) によると、窒素またはフィルムでシールドされた変圧器、密閉された測定用変圧器、および密閉されたブッシングに注入された変圧器油中の空気の濃度は、次の値を超えてはなりません。 ０．５（ガスクロマトグラフィーにより測定）より高く、最大含水量は０．００１重量％である。

フィルム保護のない電源トランスおよび浸透性ブッシングの場合、水分含有量は 0.0025 質量％以下が許容されます。オイルの純度クラスを決定する機械的不純物の含有量については、電圧が 220 kV までの機器の場合は 11 位以上、電圧が 220 kV を超える機器の場合は 9 位以上であってはなりません。 。動作電圧に応じた耐圧を表に示します。

オイルを充填すると、機器に充填する前のオイルに比べて絶縁破壊電圧が5kV低くなります。純度クラスを 1 つ下げて、空気の割合を 0.5% 増やすことが許可されます。

酸化条件 (安定性を決定する方法 - GOST 981-75 に準拠)

油の漏れ点は、油を封入したパイプを45°に傾け、油を同じ高さに1分間保つ試験によって決定されます。新鮮な油の場合、この温度は -45 °C を下回ってはなりません。

このパラメータが重要です オイルスイッチ…ただし、気候帯が異なれば流動点の要件も異なります。たとえば、南部地域では、注入温度-35°Cの変圧器油を使用することが許可されています。

機器の使用状況により基準が異なる場合があり、多少の誤差が生じる場合があります。たとえば、北極種の変圧器油は -60 °C を超える温度では固化してはならず、引火点は -100 °C まで下がります (引火点は、加熱された油が空気と混合すると可燃性になる蒸気を生成する温度です)。 。

原則として、発火温度は 135 °C を下回ってはなりません。 C、空気の存在下では密閉るつぼ内であっても油は発火します）。

変圧器油の熱伝導率は 0.09 ～ 0.14 W / (mx K) で、温度の上昇とともに低下します。熱容量は温度の上昇とともに増加し、1.5 kJ / (kg x K) から 2.5 kJ / (kg x K) になります。

熱膨張係数は膨張タンクのサイズの規格に関係しており、この係数は 0.00065 1 / K の範囲にあります。 90 °C、電界応力 0.5 の条件下での変圧器油の抵抗MV / mは、いかなる場合でも50 Ghm * mを超えてはなりません。

粘度に加えて、温度が上昇すると耐油性も低下します。誘電率 — 2.1 ～ 2.4 の範囲。前述のように、誘電損失の角度の正接は不純物の存在に関連しているため、純粋なオイルの場合、フィールド周波数 50 Hz の条件下で 90 °C で 0.02 を超えることはありませんが、酸化オイルでは 0.2 を超える可能性があります。 。

オイルの絶縁耐力は、25.4 mm の電極直径を使用した 2.5 mm の破壊試験中に測定されました。結果は 70 kV を下回ってはならず、絶縁耐力は少なくとも 280 kV / cm になります。

対策を講じたにもかかわらず、変圧器油はガスを吸収し、大量のガスを溶解する可能性があります。通常の条件下では、0.16 ミリリットルの酸素、0.086 ミリリットルの窒素、および 1.2 ミリリットルの二酸化炭素が 1​​ 立方センチメートルの油に容易に溶解します。明らかに、酸素は少し酸化し始めます。逆に、ガスが放出される場合は、コイルの欠陥の兆候です。したがって、変圧器油に溶解したガスの存在により、変圧器の欠陥がクロマトグラフィー分析によって明らかになります。

変圧器と油の寿命は直接関係ありませんが、変圧器が 15 年間安定して動作する場合は、毎年油を洗浄し、5 年後に再生することをお勧めします。石油資源の急速な枯渇を防ぐために、変圧器油の耐用年数を大幅に延ばす特定の対策が講じられています。

• 水と酸素、および油から分離されたガスを吸収するためのフィルターを備えた膨張機の設置。

• 作動油の過熱を避ける。

• 定期的な清掃。

• 連続的なオイルろ過。

• 抗酸化物質の紹介。

高温、油とワイヤーや誘電体との反応はすべて酸化を促進しますが、冒頭で述べた抗酸化サプリメントは酸化を防ぐことを目的としています。しかし、やはり定期的な掃除は必要です。高品質のオイル洗浄により、使用可能な状態に戻ります。

変圧器油の使用を中止する理由は何でしょうか?これらは永久物質によるオイルの汚染である可能性があり、その存在はオイルに深い変化を引き起こさないため、機械的洗浄を実行するだけで十分です。一般に、機械的、熱物理的 (蒸留)、および物理化学的 (吸着、凝固) などのいくつかの洗浄方法があります。

事故が発生した場合、耐電圧が急激に低下したり、カーボンの析出が発生したり、 クロマトグラフィー分析 問題が明らかになった場合、デバイスをネットワークから切断するだけで、変圧器またはスイッチ内の変圧器オイルが直接洗浄されます。

変圧器内の油の耐用年数は、酸化防止剤やサーモサイフォンフィルターなどを使用することで延長できます。ただし、使用済みオイルを再生する必要性が排除されるわけではありません。

したがって、廃油再生の課題は、すべての新油基準を満たす十分に精製された再生油を入手することです。新油や酸化防止添加剤を添加して不安定な再生物質を安定化させることにより、使用済み変圧器油の再生に最も簡単で手頃な方法を使用できるようになります。

変圧器油を再生する場合、再生方法や油の老化の程度に関係なく、十分に精製された再生剤を入手することが重要です。また、油の安定性が低い場合は、新しい油を追加するか、または新しい油を追加することによって安定化を人為的に行う必要があります。安定化効果が高く、再生油に有効な添加剤です。

使用済み変圧器油を再生すると、モーター油、油圧油、トランスミッション油、切削油、グリースなどの他の市販油の調製用に基油の最大 3 留分が得られます。

適用される技術的方法に応じて、再生後、平均して 70 ～ 85% のオイルが得られます。化学的再生はより高価です。変圧器油を再生すると、最大90％まで新油と同等の品質の基油を得ることができます。

さらに

質問

乾燥した天候のときにカバーを持ち上げて、動作中の変圧器内の油を乾燥させることは可能ですか?油から水分が蒸発してしまうのでしょうか、それとも逆に油が湿ってしまうのでしょうか？

答え

絶縁破壊電圧が 40 ～ 50 kV の乾性油には、1000 分の 1 パーセントの水分が含まれています。オイルの破壊強度が 15 ～ 20 kV に低下することを特徴とするオイルを湿らせるには、100 分の 1 パーセントの水分が必要です。

膨張器（またはカバーの下）を介して大気と自由に連通する変圧器では、空気と水分が継続的に交換されます。油の温度が下がり、油中の水分量が空気よりも少なくなると、水蒸気分圧の法則に従って油は空気から水分を吸収します。このようにして、オイルの絶縁破壊電圧が低下します。

水分交換は、オイルとオイル内に配置された変圧器絶縁体 (綿、ベークライト) の間でも行われます。湿気は断熱材内で熱い部分から冷たい部分に移動します。変圧器が加熱すると水分が絶縁体からオイルに伝わり、絶縁体が冷えるとその逆になります。

夏期は空気の湿度が高いため、冬期に比べて水分が自由に交換され、オイルの絶縁破壊電圧が低下します。

冬は空気の湿度が最も低く、空気とオイルの温度差が最も大きいため、オイルは若干乾燥します。夏場は雷サージが変圧器の絶縁に影響を与えやすいため、変圧器油の絶縁破壊強度が最も高くなるはずのものが最も低くなります。

空気と油の間の水分の自由な交換を排除するために、オイルシールを備えたエアドライヤが使用されます。

したがって、変圧器カバーが開いていると、オイルの乾燥または湿潤が発生する可能性があります。

空気中の水分が最も少なく、油と空気の温度差が最も大きい氷点下の天候では、油はよりよく乾燥します。しかし、このような乾燥は非効率的かつ非効果的であるため、実際には使用されていない。