O óleo do transformador é uma fração do óleo refinado, ou seja, é um óleo mineral. É obtido pela destilação do óleo, onde esta fração ferve a 300 - 400°C. Dependendo do tipo de matéria-prima, as propriedades dos óleos de transformadores são diferentes. O óleo é caracterizado por uma composição complexa de hidrocarbonetos, onde o peso médio das moléculas varia de 220 a 340 amu. A tabela mostra os principais componentes e sua porcentagem na composição do óleo do transformador.

As propriedades do óleo do transformador como isolante elétrico são determinadas principalmente pelo valor de . Portanto, a presença de água e fibras no óleo é totalmente excluída, pois qualquer impureza mecânica piora esse indicador.

O ponto de fluidez do óleo do transformador é de -45°C e abaixo, isso é importante para garantir sua mobilidade em condições de operação de baixa temperatura. A dissipação de calor eficiente é facilitada pela menor viscosidade do óleo, mesmo em temperaturas de 90 a 150 ° C em caso de surtos. Para diferentes marcas de óleos, esta temperatura pode ser 150°C, 135°C, 125°C, 90°C, não inferior.

Uma propriedade extremamente importante dos óleos de transformador é sua estabilidade sob condições oxidantes; o óleo de transformador deve manter os parâmetros exigidos por um longo período de operação.

Quanto à Federação Russa especificamente, aqui todos os tipos de óleos de transformador usados ​​em equipamento industrial, são necessariamente inibidos por um aditivo antioxidante - ionol (2,6-diterciário butilparacresol, também conhecido como agidol-1). O aditivo interage com os radicais peróxidos ativos que aparecem na cadeia da reação oxidativa dos hidrocarbonetos. Assim, óleos de transformadores inibidos têm um período de indução pronunciado durante a oxidação.

A princípio, óleos suscetíveis a aditivos oxidam lentamente, pois as cadeias de oxidação resultantes são interrompidas pelo inibidor. Quando o aditivo é esgotado, o óleo oxida na taxa normal como sem o aditivo. Quanto maior o período de indução da oxidação do óleo, maior a eficácia do aditivo.

Muito da eficácia do aditivo está associada à composição de hidrocarbonetos do óleo, e à presença de impurezas não hidrocarbônicas que promovem a oxidação, que podem ser bases nitrogenadas, ácidos de petróleo e produtos de oxidação de óleos contendo oxigênio.

Quando o destilado de petróleo é purificado, o teor de hidrocarbonetos aromáticos é reduzido, as inclusões não hidrocarbonadas são eliminadas e, como resultado, a estabilidade do óleo do transformador inibida pelo ionol é aumentada. Enquanto isso, existe um padrão internacional "Especificação para Óleos Isolantes de Petróleo Fresco para Transformadores e Chaves".

O óleo do transformador é inflamável, biodegradável, quase não tóxico e não agride a camada de ozônio. A densidade do óleo do transformador varia de 840 a 890 quilos por metro cúbico. Um de as propriedades mais importantes- viscosidade. Quanto maior a viscosidade, maior a rigidez dielétrica. Ao mesmo tempo, para operação normal em e nos disjuntores, o óleo não deve ser muito viscoso, caso contrário, o resfriamento dos transformadores não será eficaz e o disjuntor não conseguirá interromper o arco rapidamente.

Uma compensação é necessária aqui em relação à viscosidade. Normalmente, a viscosidade cinemática a 20°C para a maioria dos óleos de transformadores está na faixa de 28 a 30 mm2/s.

Antes de encher o aparelho com óleo, o óleo é purificado por tratamento de vácuo térmico profundo. De acordo com o atual documento regulador "Escopo e normas para testes de equipamentos elétricos" (RD 34.45-51.300-97), a concentração de ar no óleo do transformador, derramado em transformadores com proteção de nitrogênio ou filme, em transformadores de instrumentos selados e buchas seladas, não deve ser superior a 0,5 (determinado por cromatografia gasosa), e o teor máximo de água é de 0,001% em peso.

Para transformadores de potência sem filme de proteção e para buchas não herméticas, o teor de água não é superior a 0,0025% da massa. Quanto ao teor de impurezas mecânicas, que determina a classe de pureza do óleo, não deve ser inferior a 11º para equipamentos com tensão até 220 kV, e não inferior a 9º para equipamentos com tensão superior a 220 kV. A tensão de ruptura, dependendo da tensão de operação, é dada na tabela.

Quando o óleo é abastecido, a tensão de ruptura é 5 kV menor que a do óleo antes do enchimento do equipamento. É permitido reduzir a classe de limpeza em 1 e aumentar a porcentagem de ar em 0,5%.

Condições de oxidação (método para determinar a estabilidade - de acordo com GOST 981-75)

O ponto de fluidez do óleo é determinado em testes quando um tubo de ensaio com óleo espesso é inclinado a 45 ° e o óleo permanece no mesmo nível por um minuto. Para óleos frescos, esta temperatura não deve ser inferior a -45°C.

Este parâmetro é de fundamental importância para . No entanto, em diferentes zonas climáticas os requisitos do ponto de fluidez são diferentes. Por exemplo, nas regiões do sul é permitido usar óleo de transformador com ponto de fluidez de -35°C.

Dependendo das condições de operação do equipamento, os padrões podem variar, desvios são possíveis dentro de certos limites. Assim, por exemplo, os graus árticos do óleo do transformador não devem solidificar a temperaturas acima de -60 ° C, e o ponto de fulgor cai para -100 ° C (ponto de fulgor - a temperatura na qual o óleo aquecido produz vapores que se tornam inflamáveis ​​​​quando misturados ao ar ).

Em geral, o ponto de fulgor não deve ser inferior a 135°C. Também são importantes características como temperatura de ignição (o óleo inflama e queima por 5 segundos ou mais) e temperatura de autoignição (a uma temperatura de 350-400 ° C, o óleo inflama mesmo em um cadinho fechado na presença de ar) .

O óleo do transformador tem uma condutividade térmica de 0,09 a 0,14 W/(m×K) e diminui com o aumento da temperatura. A capacidade térmica aumenta com o aumento da temperatura e pode ser de 1,5 kJ/(kG×K) a 2,5 kJ/(kG×K).

O coeficiente de expansão térmica está associado a padrões para o tamanho do tanque de expansão, e esse coeficiente está na faixa de 0,00065 1/K. A resistência específica do óleo do transformador a 90°C e sob condições de campo elétrico de 0,5 MV/m não deve exceder 50 Gom*m.

Como a viscosidade, a resistividade de um óleo diminui com o aumento da temperatura. A constante dielétrica está na faixa de 2,1 a 2,4. A tangente de perda dielétrica, conforme mencionado acima, está associada à presença de impurezas, portanto para óleo puro não ultrapassa 0,02 a 90°C em condições de frequência de campo de 50 Hz, e em óleo oxidado pode ultrapassar 0,2.

A rigidez dielétrica do óleo é medida durante um teste de ruptura de um centelhador de 2,5 mm com um diâmetro de eletrodo de 25,4 mm. O resultado não deve ser inferior a 70 kV, e então a rigidez dielétrica será de pelo menos 280 kV/cm.

Apesar de Medidas tomadas, o óleo do transformador pode absorver gases e dissolver uma quantidade significativa deles. Em condições normais, 0,16 mililitros de oxigênio, 0,086 mililitros de nitrogênio e 1,2 mililitros de dióxido de carbono se dissolvem facilmente em um centímetro cúbico de óleo. Obviamente, o oxigênio começará a oxidar um pouco. Se, ao contrário, forem liberados gases, isso é sinal de defeito no enrolamento. Assim, de acordo com a presença de gases dissolvidos no óleo do transformador, defeitos nos transformadores são detectados por meio de análises cromatográficas.

A vida útil dos transformadores e do óleo não estão diretamente relacionadas. Se o transformador puder funcionar sem problemas por 15 anos, é desejável limpar o óleo todos os anos e regenerá-lo após 5 anos. No entanto, para evitar o rápido esgotamento do recurso petrolífero, são fornecidas algumas medidas, cuja adoção prolongará significativamente a vida útil do óleo do transformador:

Instalação de expansores com filtros para absorção de água e oxigênio, bem como gases liberados do óleo;

Evitando o superaquecimento do óleo operacional;

Limpezas periódicas;

Filtração contínua de óleo;

A introdução de antioxidantes.

Altas temperaturas, reações do óleo com condutores e dielétricos - tudo isso contribui para a oxidação, que visa impedir o aditivo antioxidante mencionado no início. Mas a limpeza regular ainda é necessária. A limpeza de qualidade do óleo o devolve a uma condição utilizável.

O que pode servir como motivo para retirar o óleo do transformador de serviço? Pode ser contaminação do óleo com substâncias permanentes, cuja presença não provocou alterações profundas no óleo, bastando então realizar a limpeza mecânica. Em geral, existem vários métodos de limpeza: mecânico, termofísico (destilação) e físico-químico (adsorção, coagulação).

Se ocorreu um acidente, a tensão de ruptura diminuiu drasticamente, apareceu fuligem ou uma análise cromatográfica revelou problemas, o óleo do transformador é limpo diretamente no transformador ou na chave, simplesmente desconectando o dispositivo da rede elétrica.

Durante a regeneração do óleo de transformador usado, obtém-se até 3 frações de óleos básicos para a preparação de outros óleos comerciais, como motores, hidráulicos, óleos de transmissão, fluidos de corte e graxas. Em média, após a regeneração, obtém-se 70-85% do óleo, dependendo do método tecnológico utilizado. A regeneração química é, no entanto, mais cara. Ao regenerar o óleo do transformador, é possível obter até 90% do óleo básico de qualidade idêntica ao óleo novo.

25.1 Controle de qualidade de óleos de transformadores no recebimento e armazenamento
O lote de óleo de transformador que chega à usina deve ser submetido a testes de laboratório de acordo com os requisitos da Seção 5.14 do Regulamento operação técnica centrais Elétricas e redes Federação Russa(RD 34.20.501-95).
Os valores normativos dos indicadores de qualidade do azeite fresco, consoante a sua marca, são apresentados na Tabela. 25.1. A tabela foi compilada com base nos requisitos do atual GOST e TU para a qualidade de óleos de transformadores frescos no momento do desenvolvimento deste documento.

25.1.1 Inspeção do óleo do transformador após o transporte

Uma amostra de óleo é retirada do tanque de transporte de acordo com os requisitos do GOST 2517-85. Uma amostra de óleo de transformador é submetida a testes de laboratório em termos de indicadores de qualidade 2, 3, 4, 11, 12, 14, 18 da Tabela. 25.1.

Os indicadores de qualidade 2, 3, 4, 14, 18 são determinados antes de drenar o óleo do tanque de transporte e 11 e 12 podem ser determinados após a drenagem do óleo.

O índice 6 deve ser adicionalmente determinado apenas para óleos árticos especiais.

25.1.2 Controle do óleo do transformador drenado para os tanques

O óleo do transformador drenado para os tanques das instalações de óleo é submetido a testes de laboratório em termos de indicadores de qualidade 2, 3, 4, 18 da Tabela. 25.1 imediatamente após retirá-lo da embalagem de transporte.

25.1.3 Controle de óleo de transformador armazenado

O óleo armazenado é testado em termos de indicadores de qualidade 2, 3, 4, 5, 11, 12, 14, 18 da Tabela. 25.1 com frequência de pelo menos 1 vez em 4 anos.

25.1.4. Expansão do escopo de controle

Indicadores de qualidade do óleo da tabela. 25.1, não especificado nos parágrafos. 25.1.1-25.1.3 são determinadas, se necessário, por decisão do responsável técnico do empreendimento de energia.

25.2 Controle de qualidade de óleos de transformador durante o enchimento

Em equipamentos elétricos

25.2.1 Requisitos para óleo de transformador novo

Óleos de transformadores frescos preparados para despejar em novos equipamentos elétricos devem atender aos requisitos da Tabela. 25.2.

25.2.2 Requisitos para óleos regenerados e refinados

Os óleos operacionais regenerados e (ou) purificados, bem como suas misturas com óleos novos, preparados para enchimento em equipamentos elétricos após o reparo, devem atender aos requisitos da Tabela. 25.3.

25.3 Controle de qualidade de óleos de transformador durante sua operação

Em equipamentos elétricos

25.3.1 Escopo e frequência dos testes

O volume e a frequência dos testes de óleo são indicados nas seções para tipos específicos de equipamentos elétricos, os valores padrão dos indicadores de qualidade são fornecidos na Tabela. 25.4.

Com base nos resultados dos testes de laboratório do óleo, são determinadas as áreas de sua operação:

Área " Estado normalóleo" (o intervalo entre os valores máximos permitidos após derramar óleo em equipamentos elétricos, fornecidos na Tabela 25.2, coluna 4, e os valores que limitam a área do estado normal do óleo em operação, dado na Tabela 25.4, coluna 3), quando a condição da qualidade do óleo garante a operação confiável do equipamento elétrico e, ao mesmo tempo, o controle mínimo necessário dos indicadores 1-3 da Tabela 25.4 (análise abreviada) é suficiente;

Área de "risco" (o intervalo dos valores que limitam a área do estado normal do óleo, dado na Tabela 25.4, coluna 3, até os valores máximos admissíveis dos indicadores de qualidade do óleo em operação, dados em Tabela 25.4, coluna 4), quando a deterioração de pelo menos um óleo indicador de qualidade leva a uma diminuição na confiabilidade do equipamento elétrico e é necessário um monitoramento mais frequente e prolongado para prever sua vida útil e (ou) tomar medidas especiais para restaurar o funcionamento propriedades do óleo para evitar a sua substituição e levar os equipamentos elétricos para reparação.

Tabela 25.1

Indicadores de qualidade de óleos frescos para transformadores domésticos

Índice	Graus e números de óleo documentos normativos
	QUE 38.101.1025-85	QUE 38.401.978-93		QUE 38.401.58107-94	QUE 38.401.5849-92	QUE 38.401.830-90	GOST 10121-76	TU 38.401.1033-95	TU 38.101.1271-89	QUE 38.401.927-92	método de teste padrão
1. Viscosidade cinemática, mm/s (СSt), não superior a:
2. Índice de acidez, mg KOH por 1 g de óleo, não mais											GOST 5985-79
3. Ponto de inflamação em cadinho fechado, °C, não abaixo											GOST 6356-75
			Ausência	Ausência	Ausência	Ausência	Ausência			Ausência	GOST 6307-75
	Ausência	Ausência	Ausência	Ausência	Ausência	Ausência	Ausência	Ausência	Ausência	Ausência	GOST 6370-83
6. Ponto de fluidez, °С, não superior											GOST 20287-91
7. Teor de cinzas, %, não mais											GOST 1461-75
8. Teste de sódio, densidade óptica, pontos, não mais											GOST 19296-73
9. Transparência a 5°C			Transparente			Transparente	Transparente				GOST 982-80, cláusula 5.3
10. Teste de corrosão em placas feitas de cobre grau M1 ou M2 de acordo com GOST 859-78	resiste	resiste	resiste	resiste	resiste			resiste	resiste	resiste	GOST 2917-76
11. Tangente de perda dielétrica, %, máx. a 90°С											GOST 6581-75
12. Estabilidade contra a oxidação:
Peso ácidos voláteis, mg KOH por 1 g de óleo, não mais
			Ausência	Ausência		Ausência	Ausência		Ausência	Ausência
Índice de acidez do óleo oxidado, mg KOH por 1 g de óleo, não superior a
13. Estabilidade contra oxidação, método IEC, período de indução, h, não inferior a											IEC 1125(B)-92
14. Densidade a 20°С, kg/m3, não mais											GOST 3900-85
15. Cor no colorímetro CNT, unidades CNT, não mais											GOST 20284-74
											GOST 19121-73
											RD 34.43.105-89
18. Aparência	Limpo, transparente, livre de contaminantes visíveis, água, partículas, fibras										Controlo visual

___________________

___________________
* a 40°С,
** a -40°С.

(Edição alterada, Rev. No. 2)

Tabela 25.2

Requisitos de qualidade dos azeites frescos preparados para enchimento
em novos equipamentos elétricos

				Observação
			depois de derramar em equipamentos elétricos
6581-75, kV, não inferior a	Equipamento elétrico: até 15 kV inclusive
	até 35 kV inclusive
	de 60 a 150 kV inclusive
	de 220 a 500 kV inclusive
	Equipamento elétrico: até 220 kV inclusive
	acima de 220 kV
				Ao usar óleo ártico (AGK) ou óleo para interruptores (MW), o valor desse indicador é determinado pelo padrão da marca de óleo conforme Tabela. 25.1
GOST 1547-84 (qualitativamente)		Ausência	Ausência
		Ausência (11)	Ausência (12)
6. Tangente de perda dielétrica a 90°C de acordo com GOST 6581-75, %,	poder e
não mais*
	Equipamentos elétricos de todos os tipos e classes de tensão	Ausência	Ausência
				No controle de arbitragem, a determinação deste indicador deve ser realizada de acordo com padrão IEC 666-79 ou/e RD 34.43.208-95
9. Ponto de fluidez, GOST 20287-91, °С, não superior
11. Estabilidade contra oxidação de acordo com GOST 981-75:	Transformadores de potência e instrumentos de 110 a 220 kV inclusive			Condições do processo: 120°C, 14 h, 200 ml/min O2
índice de acidez do óleo oxidado, mg KOH/g de óleo, não mais;
	Transformadores de potência e instrumentos acima de 220 a 750 kV inclusive, buchas preenchidas com óleo de 110 kV e acima	De acordo com os requisitos da norma para uma marca específica de óleo aprovado para uso neste equipamento		Para óleo fresco, a determinação de acordo com IEC 474-74 ou 1125(B)-92 é aceitável

* É permitido o uso no abastecimento de transformadores de potência até 500 kV inclusive óleo de transformador TKp conforme TU-38.101.980-81 e até 220 kV inclusive óleo TKp conforme TU 38.401.5849-92, bem como suas misturas com outros óleos frescos, se o valor de tgd a 90°C não exceder 2,2% antes do enchimento e 2,6% após o enchimento e índice de acidez não superior a 0,02 mg KOH/g, com total conformidade de outros indicadores de qualidade com os requisitos da tabela .

Tabela 25.3

Requisitos para a qualidade dos óleos regenerados e refinados preparados para enchimento
em equipamentos elétricos após seu reparo1)

Índice de qualidade do óleo e número padrão do método de teste		Valor máximo permitido do índice de qualidade do óleo		Observação
		destinado a despejar em equipamentos elétricos	depois de derramar em eletro- equipamento
1. Tensão de ruptura de acordo com GOST	Equipamento elétrico:
6581-75, kV, não inferior a 2)	até 15 kV inclusive
	até 35 kV inclusive
	de 60 a 150 kV inclusive
	de 220 a 500 kV inclusive
2. Índice de acidez de acordo com GOST 5985-79, mg KOH/g de óleo, não mais
	Transformadores de medição até 220 kV inclusive
3. Ponto de inflamação em cadinho fechado, de acordo com GOST 6356-75, °С, não inferior	Transformadores de potência até 220 kV inclusive			Ao usar óleo ártico (AGK) ou óleo de disjuntor (MBT), o valor deste
				indicador é determinado pelo padrão para a marca de óleo de acordo com a tabela. 25.1
	Transformadores blindados de filme ou nitrogênio, transformadores de instrumentos selados			É permitido determinar este indicador pelo método Karl Fischer ou pelo método cromatográfico de acordo com RD 34.43.107-95
	Transformadores de potência e instrumentos sem proteção especial de óleo
de acordo com GOST 1547-842) (qualitativamente)	Equipamento elétrico, na ausência de requisitos dos fabricantes para a determinação quantitativa deste indicador	Ausência	Ausência
	Equipamento elétrico até 220 kV inclusive	Ausência (11)	Ausência (12)
RTM 34.70.653-83, %, não mais (classe de pureza de acordo com GOST 17216-71, não mais)	Equipamento elétrico acima de 220 a 750 kV inclusive
6. Tangente de perda dielétrica a 90°C de acordo com GOST 6581-75, %,	Transformadores de potência até 220 kV inclusive			A amostra de óleo não é submetida a processamento adicional
	Transformadores de medição até 220 kV inclusive
	Transformadores de potência e instrumentos St. 220 a 500 kV inclusive
	Transformadores de potência e instrumentos St. 500 a 750 kV inclusive
	Equipamentos elétricos de todos os tipos e classes de tensão	Ausência	Ausência
	Transformadores de potência até 220 kV inclusive			No controle de arbitragem, a definição desse indicador
4-metilfenol ou ionol), de acordo com RD 34.43.105-89, % em peso, não inferior a	Transformadores de potência e instrumentos até 750 kV inclusive			deve ser realizado de acordo com IEC 666-79 e/ou RD 34.43.208-95
9. Ponto de fluidez de acordo com GOST 20287-91, °С, não superior	Equipamento elétrico inundado com óleo ártico
	Transformadores protegidos por filme
11. Estabilidade contra oxidação de acordo com GOST 981-753)	Transformadores de potência e instrumentos acima de 220 a 750 kV inclusive			Condições do processo: 130°C, 30 h, 50 ml/min O2
índice de acidez do óleo oxidado, mg KOH/g de óleo, não superior a
fração de massa de sedimento, %, não mais		Ausência
	Equipamento elétrico:
73, %, não mais	até 220 kV inclusive
	St. 220 a 500 kV inclusive
	St. 500 a 750 kV inclusive

_____________________
1) Não é permitido o uso de óleos operacionais regenerados e purificados para enchimento de buchas de alta tensão após o reparo; este equipamento elétrico é abastecido após o reparo com óleos novos que atendam aos requisitos da Tabela 25.2.
2) Nos disjuntores a óleo, é permitido o uso de óleos operacionais regenerados ou purificados, bem como suas misturas com óleos frescos, desde que atendam aos requisitos desta tabela (seções 1 e 4) e possuam classe de pureza industrial não superior de 12 (GOST 17216-71).
3) Se necessário, por decisão do responsável técnico do empreendimento, é permitido o preenchimento de óleo operacional de transformador regenerado e purificado em transformadores de potência e instrumentos até 500 kV inclusive, desde que a estabilidade à oxidação corresponda à norma para óleo TKp (ver Tabela 25.1), e outros indicadores de qualidade atenderão aos requisitos desta tabela.

Tabela 25.4

Requisitos para a qualidade dos óleos operacionais

Índice e número de qualidade do óleo		O valor do índice de qualidade do óleo		Observação
método de teste padrão		área limitante do estado normal	máximo permitido
1. Tensão de ruptura de acordo com GOST	Equipamento elétrico:
6581-75, kV, não inferior a	até 15 kV inclusive
	até 35 kV inclusive
	de 60 a 150 kV inclusive
	de 220 a 500 kV inclusive
2. Índice de acidez de acordo com GOST 5985-79, mg KOH/g de óleo, não mais
3. Ponto de inflamação em cadinho fechado de acordo com GOST 6356-75, °С, não inferior	Transformadores de potência e instrumentos, buchas cheias de óleo com vazamento	Redução de mais de 5°C em relação à análise anterior
	Transformadores com proteção de filme ou nitrogênio, buchas cheias de óleo seladas, transformadores de instrumentos selados			É permitido determinar este indicador pelo método Karl Fischer ou cromatografia.
	Transformadores de potência e de instrumentos sem proteção especial contra óleo, buchas cheias de óleo com vazamento			método físico de acordo com RD 34.43.107-95
de acordo com GOST 1547-84 (qualitativamente)	Equipamento elétrico, na ausência de requisitos dos fabricantes para a determinação quantitativa deste indicador	Ausência	Ausência
GOST 6370-83, % (classe de pureza de acordo com GOST 17216-71, não mais);	Equipamento elétrico até 220 kV inclusive	Ausência (13)	Ausência (13)
RTM 34.70.653-83, %, não mais (classe de pureza de acordo com GOST 17216-71, não mais)	Equipamento elétrico acima de 220 a 750 kV inclusive
6. Tangente de perda dielétrica de acordo com GOST 6581-75,%, não mais,	Transformadores de potência e instrumentos, buchas de alta tensão:			A amostra de óleo não é submetida a processamento adicional
a 70°C/90°C	110-150 kV inclusive			Norma tgd a 70°С
	220-500 kV inclusive			opcional
	Transformadores de potência, buchas de alta tensão seladas, transformadores de medição selados até 750 kV inclusive
	Buchas de alta tensão com vazamento e transformadores de instrumentos até 500 kV inclusive
	Transformadores sem proteção especial de óleo, buchas com vazamento de óleo acima de 110 kV
	Transformadores de potência e instrumentos, buchas de alta tensão com vazamento, acima de 110 kV			Este indicador é determinado de acordo com o RD 34.43.105-89
	Transformadores protegidos por película, buchas seladas preenchidas com óleo			É permitido determinar pelo método cromatográfico de acordo com RD 34.43.107-95
	Transformadores e buchas acima de 110 kV			Este indicador é determinado por métodos cromatográficos de acordo com RD 34.43.206-94 ou RD 34.51.304-94

_________________
* Indicador 11 é recomendado para ser determinado se quantidades significativas de CO e CO2 forem detectadas no óleo do transformador por análise cromatográfica de gases dissolvidos, que indicam possíveis defeitos e processos de destruição de isolamento sólido.

(Edição alterada, Rev. No. 1)

25.3.2 Testes estendidos de óleo de transformador

A necessidade de ampliar o escopo dos testes dos indicadores de qualidade do óleo e (ou) aumentar a frequência do controle é determinada por decisão do responsável técnico da empresa de energia.

25.3.3 Requisitos para óleos de transformadores complementados em equipamentos elétricos

Óleos transformadores adicionados a equipamentos elétricos durante sua operação devem atender aos requisitos da Tabela. 25.4, coluna 3.

Introdução

Qualquer engenheiro de energia sabe em primeira mão o que é um transformador e como ele funciona. O que é necessário para uma operação confiável do transformador? Um dos critérios é o óleo do transformador. Este trabalho ajudará a aprender mais sobre óleo de transformador. Ela contará não apenas sobre o óleo em si, mas também sobre os métodos de secagem, bem como sobre os requisitos técnicos para operação.

óleo de transformador

Indicadores físicos

A densidade dos óleos de transformador varia de 800-890 kg / m 3 e depende de sua composição química. Quanto mais hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e naftênicos no óleo, maior sua densidade. O peso molecular dos óleos de transformador varia de 230-330 e depende de sua composição fracionária e química. Com uma composição fracionada próxima, quanto mais hidrocarbonetos aromáticos no óleo, menor o peso molecular e a densidade, ou seja, à medida que a purificação do óleo se aprofunda, a densidade diminui e seu peso molecular aumenta.

O peso molecular dos óleos é determinado por métodos ebulioscópicos ou crioscópicos. Ambos os métodos são baseados nas leis das soluções diluídas: o primeiro na medição do aumento do ponto de ebulição solvente puro, e o segundo na medição de uma diminuição na temperatura de cristalização de um solvente puro. Uma vez que os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e naftenoaromáticos tendem a se associar, o peso molecular é determinado em diferentes concentrações de óleo no solvente e o verdadeiro peso molecular é calculado por extrapolação para concentração zero.

O índice de refração caracteriza a mudança na velocidade da luz durante a transição de um meio para outro e é medido pela razão entre o seno do ângulo de incidência da luz e o seno do ângulo de sua refração. O índice de refração depende do comprimento de onda da luz e da temperatura, e para determinados valores desses parâmetros é uma característica da substância. Como a densidade, o valor do índice de refração diminui à medida que a limpeza se aprofunda. Com composição fracionária e viscosidade semelhantes aos óleos, o índice de refração caracteriza satisfatoriamente o teor de hidrocarbonetos aromáticos.

A viscosidade caracteriza a propriedade de um líquido de resistir ao mover uma parte do líquido em relação a outra (Figura 1).

Normalmente eles usam o conceito de viscosidade cinemática, que é a razão entre a viscosidade dinâmica e a densidade; é tomado como unidade no sistema SI 1 m 2 / s.

A viscosidade às vezes é expressa em outras unidades - graus Engler. No exterior, eles usam os graus de Saybolt e Redwood.

Na prática, muitas vezes é importante conhecer a viscosidade de um óleo em Baixas temperaturas, o que é difícil de determinar experimentalmente. Para tanto, a viscosidade é determinada em duas temperaturas positivas, seus valores são conectados por uma linha reta no nomograma e extrapolados para a temperatura desejada (Figura 1).

Imagem 1

Deve-se levar em consideração que o nomograma é baseado na suposição de que na faixa de temperatura aceita, o óleo se comporta como um líquido newtoniano.

Em temperaturas próximas ao ponto de fluidez, aparece uma anomalia de viscosidade. O nomograma pode ser usado até temperaturas de 10-15 °C acima do ponto de fluidez.

Na prática ampla aplicação encontrou o índice de viscosidade de acordo com Dean e Davis. Esses autores propuseram comparar a viscosidade do óleo testado com a viscosidade de destilados de óleo obtidos da Pensilvânia americana e Golfo do México. O índice de viscosidade do primeiro óleo é considerado 100 e o segundo é 0.

Todos os óleos a 98,9°C devem ter a mesma viscosidade.

A densidade, o índice de refração e a viscosidade dos óleos dependem da composição química e, em primeiro lugar, da composição de hidrocarbonetos dos óleos com uma composição fracionária próxima.

O ponto de fulgor dos óleos de transformadores é determinado em um cadinho fechado em um aparelho de Marten-Pensky.

O ponto de fulgor é a temperatura na qual as bolas de óleo aquecidas em condições padrão, acendem quando uma chama é trazida a eles.

O ponto de fulgor para óleos comerciais convencionais varia de 130--170, e para óleo ártico - de 90 a 115 ° C e depende da composição fracional, da presença de frações de baixo ponto de ebulição e, em menor grau, do produto químico composição.

Os pontos de inflamação dos óleos dependem da sua elasticidade. vapores saturados. Quanto menor a pressão do vapor, maior o ponto de fulgor, melhor o óleo pode ser desgaseificado e seco antes de ser colocado em equipamentos de alta tensão. O ponto mínimo de fulgor dos óleos é regulado não tanto por razões de proteção contra incêndio, mas do ponto de vista da possibilidade de sua desgaseificação profunda.

Em uma relação segurança contra incêndios A temperatura de auto-ignição desempenha um papel importante; É a temperatura na qual o óleo, na presença do ar, se inflama espontaneamente sem a aplicação de chama. Para óleos de transformadores, essa temperatura é de cerca de 350–400 °C.

Para óleos de transformadores domésticos, a pressão de vapor saturado a 60 °C varia de 8 a 0,4 Pa. Para óleos estrangeiros, via de regra, a pressão de vapor é menor e varia de 1,3 a 0,07 Pa.

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Observações, explicações interessantes para a pergunta "quantos kg pesa um litro de volume" e algumas Informações adicionais para referenciar dados sobre propriedades físicas.

Muitas vezes, na prática, nos deparamos com situações em que precisamos descobrir qual é o peso de 1 litro de óleo de transformador. Normalmente, essas informações são usadas para converter massa em outros volumes, para os recipientes cujo volume é conhecido antecipadamente: latas (0,5, 1, 2, 3 l), garrafas (250 mm, 0,5 ml, 0,75, 1, 1,5, 2 , 5 l), copos (200 ml, 250 ml), latas (5, 10, 15, 20, 25 l), frascos (0,25, 0,5, 0,75, 0,8, 1l) baldes (3, 5, 7, 8, 10, 12, 15, 18, 20, 25, 30 l), frascos e latas (3, 5, 10, 22, 25, 30, 40, 45, 50, 51, 200 l), barris (30, 50, 60, 65, 75, 127, 160, 200, 205, 227, 900 l), tanques, cilindros, cisternas (0,8 m3, 25,2, 26, 28,9, 30,24, 32,68, 32,7, 38,5, 38,7, 40, 44,54, 44,8 , 46, 46,11, 46,86, 50, 54, 54,4, 54,07, 55,2, 61, 61,17, 62,39, 63,7, 65,2, 73, 73,1, 73,17, 75,5, 62,36, 88,6 m3, 99,2, 3101). Em princípio, até mesmo panelas e frigideiras podem ser estimadas em peso, se você souber quanto pesa um litro de óleo de transformador. Para uso doméstico e alguns trabalho independente, a pergunta pode ser feita de forma diferente quando eles perguntam não o peso de 1 litro de óleo de transformador, mas quanto pesa uma jarra (jarra) de litro. Geralmente interessado em quantos gramas ou quilogramas em uma jarra de litro. Encontrar esses dados: quanto pesa, na Internet não é tão fácil quanto parece. O fato é que o formato geralmente aceito para apresentar material em qualquer livro de referência, tabelas, TU e GOST é reduzido para trazer apenas a densidade e Gravidade Específicaóleo do transformador. Neste caso, as unidades de medida indicadas são um m3, metro cúbico, metro cúbico ou metro cúbico. Menos de 1 cm3. E estamos interessados ​​​​em quanto pesa um volume de litro. O que leva à necessidade de conversão adicional de metros cúbicos (m3) em litros. Isso é inconveniente, embora seja possível fazer a conversão correta de cubos para o número de litros por conta própria. Usando a relação: 1 m3 = 1000 litros. Para conveniência dos visitantes do site, fizemos recálculos independentemente e indicamos quanto pesa um litro de óleo de transformador na Tabela 1. Conhecendo o peso de 1 litro de óleo de transformador, você não apenas determina a massa jarra de litro, mas você também pode calcular facilmente quanto pesa qualquer outro contêiner, para o qual o deslocamento é conhecido. Ao mesmo tempo, é necessário entender a indesejabilidade e impossibilidade de estimativas precisas feitas com base em tais recálculos para grandes contêineres com volume significativo de deslocamento. O fato é que com tais métodos de cálculo surge um grande erro, aceitável apenas no sentido de uma estimativa aproximada da massa. Portanto, os profissionais usam tabelas especiais que indicam quanto pesa, por exemplo, um carro ou tanque ferroviário, um barril. Por outro lado, para fins aplicados e domésticos, para condições domésticas, o método de cálculo baseado no volume de um litro é bastante adequado e pode ser aplicado na prática. Nos casos em que precisamos de dados mais precisos, por exemplo: em pesquisa de laboratório, para exame, para depuração do processo de produção, configuração de equipamentos e assim por diante. O peso de 1 litro de óleo de transformador é melhor determinado experimentalmente, pesando-se em balança de precisão, de acordo com técnica especial, e não usar dados médios de referência, teóricos e tabulares sobre densidade e sua gravidade específica.

Ao que parece, onde está o óleo e onde estão os eletrodomésticos? Principalmente os transformadores, dentro dos quais circulam enormes correntes e se forma alta tensão. No entanto, essas instalações elétricas funcionam com o uso de fluidos técnicos, e isso não é anticongelante ou água destilada.

Provavelmente todo mundo já viu enormes transformadores em subestações e unidades de energia empresas industriais. Todos eles são equipados com tanques de expansão na parte superior.

É nesses barris que o óleo do transformador é derramado. Parece bastante familiar para o leigo: o corpo da instalação elétrica (semelhante ao cárter do motor de um carro), dentro dele existem unidades de trabalho. E toda essa riqueza está cheia de petróleo até o topo. Como entendemos, não estamos falando de lubrificação de peças: não há peças móveis no transformador.

Escopo do óleo do transformador

Primeiro, vamos dissipar alguns estereótipos. Há um equívoco persistente de que todos os líquidos são condutores. Na verdade, nem todos, e não tão óbvios quanto os metais.

Uma propriedade importante do óleo do transformador é sua alta resistência à corrente elétrica. Tão alto que o líquido é na verdade um dielétrico (dentro de limites razoáveis, é claro).

Uma característica como lubricidade é a última coisa interessante em eletricidade. Mas a condutividade térmica, ao contrário, é muito importante.

Falaremos sobre propriedades separadamente, elas decorrem de duas áreas de aplicação:

O desempenho desses dispositivos é incrível: a tensão é de várias centenas de milhares de volts e a intensidade da corrente é de até 50 mil amperes.

O óleo nesses dispositivos tem duas funções. Claro, propriedades isolantes, como em transformadores. Mas o objetivo principal é a extinção efetiva do arco elétrico.

Ao abrir (fechar) contatos em dispositivos elétricos de comutação com tais parâmetros, ocorre um arco elétrico que pode destruir o grupo de contatos em vários ciclos.

Arco elétrico ao abrir contatos (incidente em subestação) - vídeo

No entanto, os problemas só surgem em ambiente aéreo. Se a cavidade interna for preenchida com óleo de transformador, não ocorrerão faíscas e arcos.

Para a sua informação

Por uma questão de objetividade, notamos: existe outra solução. Além dos disjuntores a óleo, os disjuntores a vácuo são usados ​​ativamente. É verdade que eles desempenham qualitativamente apenas uma função: extinguir o arco. As propriedades dielétricas do vácuo são comparáveis ​​às do ar comum.

No entanto, este é um assunto para outro artigo.

Especificações do óleo do transformador

Assim como o óleo de motor mineral, o óleo de transformador é produzido pela destilação do óleo bruto preparado (refinado), pela fervura das matérias-primas. Após a sublimação a uma temperatura de 300°C - 400°C, permanece o chamado destilado solar.

Na verdade, essa substância é a base para a obtenção do óleo de transformador. Durante a purificação, a saturação de carbonos aromáticos e compostos não carbonados é reduzida. Como resultado, a estabilidade do produto é melhorada.

Durante a sublimação e separação do destilado, os processos físicos e químicos podem ser controlados. Manipulando as matérias-primas básicas e a tecnologia, é possível alterar as propriedades do óleo do transformador. Eles são determinados pela proporção resultante de componentes:

Curiosamente, este produto é ecologicamente correto. Durante sua produção, uso e descarte, o impacto ambiental não é superior ao da matéria-prima (petróleo bruto). A composição não inclui aditivos sintetizados artificialmente.

Assim como o óleo, o óleo para transformadores e interruptores não é tóxico (no que diz respeito aos derivados de petróleo), não destrói a camada de ozônio e se decompõe no ambiente natural sem deixar vestígios.

Um de características importantesé a densidade do óleo do transformador. Um valor típico está na faixa de 0,82 - 0,89 * 10³ kg/m³. Os números dependem da temperatura: a faixa de operação está entre 0°C - 120°C.

Quando aquecido, diminui, esse fator é levado em consideração ao projetar o sistema de resfriamento do radiador dos transformadores.

Como os óleos são relativamente versáteis, essa característica pode variar de acordo com a necessidade do cliente. As subestações transformadoras estão localizadas em várias zonas climáticas, geralmente nas condições do Extremo Norte e da Sibéria.

Não apenas a densidade muda com a temperatura

A viscosidade do óleo do transformador pode alterar drasticamente o desempenho geral de uma instalação elétrica.

Indicadores	TKp	óleo seletivo	T-1500U	gk	vg	AGK	MW
Viscosidade cinemática, im2/s* à temperatura
50°С	9	9	-	9	9	5	-
40°C	-	-	11	-	-	-	3,5
20°С	-	28	-	-	-	-	-
-30°C	1500	1300	1300	1200	1200	-	-
-40°C	-	-	-	-	-	800	150
Número de acidez, mg KOH/g, não mais	0,02	0,02	0,01	0,01	0,01	0,01	0,02
Temperatura, °С
Flashes em um cadinho fechado, não abaixo	135	150	135	135	135	125	95
Congelamento, não superior	-45	-45	-45	-45	-45	-60	-65

Esta opção é o produto de um compromisso. Para garantir a resistência elétrica do óleo, a viscosidade deve ser alta. Quase como um dielétrico sólido. Mas o isolamento de condutores não é a única finalidade do líquido em questão.

O princípio de operação de um transformador de óleo - vídeo

• Remoção de calor - possível com um refrigerante suficientemente líquido. Ou seja, para resfriamento normal da instalação elétrica, a viscosidade deve ser a mais baixa possível.
• Extinção do arco elétrico. Como funciona? Em um ambiente de ar normal, ao abrir (fechar) contatos sob alta carga, ocorre um arco semelhante à soldagem.

O óleo espesso, mecanicamente, não conseguirá preencher rapidamente o espaço quando os contatos se moverem. As cavidades de ar resultantes se tornarão o motivo do arco. Por outro lado, um enchimento suficientemente líquido manterá constantemente um ambiente livre de bolhas.

Flash e ignição

Um parâmetro interessante do ponto de vista da física do processo é o ponto de fulgor do óleo do transformador. Para qualquer produto petrolífero, esta é a temperatura de ignição do meio líquido, em contato com Código aberto chama.

No entanto, as condições para a combustão não são criadas dentro do transformador, devido à falta de oxigênio suficiente. Mas uma chama aberta é teoricamente possível: se um arco de curto prazo for formado quando os contatos forem abertos.

Portanto, as propriedades dos óleos são baseadas no aumento do ponto de inflamação. Este valor diminui gradualmente devido a defeitos no equipamento do transformador. Durante a operação normal, o ponto de fulgor, ao contrário, aumenta. Valor permitido - mais de 155°C.

Arco elétrico ou como os transformadores queimam - vídeo

Para entender o mecanismo, o ponto de fulgor está relacionado à volatilidade do óleo. Ou seja, deve ser suficientemente líquido, mas ao mesmo tempo não passar para o estado gasoso quando condições normais Operação.

Além do parâmetro tradicional, existe a temperatura de autoignição, típica dos transformadores. No nosso caso, este valor é 350°C - 400°C.

Se os enrolamentos forem aquecidos a tal temperatura, ocorre uma combustão descontrolada e explosão do transformador. Felizmente, esses casos são extremamente raros. Claro, sujeito aos termos de uso.

Portanto, junto com a seleção de óleo de alta qualidade, é necessário monitorar constantemente o estado das instalações elétricas. Ao conduzir amostras de fluido de teste, pode-se entender quais problemas existem no próprio transformador ou no disjuntor de alta tensão.

Após os estudos, são avaliados indicadores como refração de viscosidade, densidade, propriedades dielétricas, etc.. Os resultados são comparados com os valores tabulares estabelecidos pela norma para uso de óleos.

A tabela mostra os principais indicadores do óleo do transformador:

temperatura t, °С	Densidade p, kg/m3	Cp, kJ/(kgK)	λ,W/(m"K)	a-10**8, m2/s	μ-10**4, Aprovado	v-10**6, m2/s	ß-10**4, K"1	Rg
0	892,5	1,549	0,1123	8,14	629,8	70:5	6,80	866
10	886.4	1,620	0,1115	7,83	335,5	37,9	6.85	484
20	880,3	1,666	0,1106	7,56	198,2	22,5	6,90	298
30	874,2	1,729	0,1008	7,28	128,5	14.7	6.95	202
40	868,2	1,788	0,1090	7,03	89.4	10,3	7,00	146
50	862,1	1,846	0,1082	6,80	65.3	7,58	7,05	111
60	856,0	1,905	0,1072	6,58	49,5	5,78	7,10	87,8
70	850,0	1,964	0,1064	6,36	38.6	4,54	7,15	71.3
80	843,9	2,026	0,1056	6,17	30.8	3,66	7,20	59,3
90	837.8	2.085	0,1047	6,00	25,4	3,03	7,25	50,5
100	831,8	2,144	0,1038	5,83	21.3	2,56	7,30	43.9
110	825,7	2,202	0,1030	5,67	18.1	2,20	7,35	38,8
120	819,6	2,261	0,1022	5,50	15.7	1,92	7,40	34,9

• cp é a capacidade calorífica específica da massa, sem alterar a pressão de operação;
• λ - condutividade térmica: proporção geral;
• a - condutividade térmica: coeficiente geral;
• μ é o coeficiente dinâmico de viscosidade;
• ν é o coeficiente cinemático de viscosidade;
• β é a expansão volumétrica: coeficiente global;
• Pr é o critério de Prandtl.

Os fluidos técnicos para garantir a operação das subestações transformadoras são adquiridos em grandes volumes, o que é bastante caro. Cada lote é testado antes do uso e durante o trabalho.

Teste de quebra de óleo de transformador - vídeo

Todos os anos, o fluido técnico requer limpeza em grande escala. Eles fazem isso Serviços especiais. E a cada 5-6 anos, a regeneração é necessária (quase substituição completaóleos em instalações elétricas). O procedimento não é barato, mas sem ele a operação do transformador se tornará insegura.

Como meio-termo, a restauração de propriedades é amplamente utilizada. A mineração é entregue a uma empresa petroquímica, onde o petróleo adquire suas propriedades originais. O custo dos aditivos adicionados é muitas vezes menor em comparação com a substituição completa do material.

Características Secundárias do Óleo de Transformador

A resistência de um óleo à oxidação nada mais é do que uma resistência ao envelhecimento. Há duas desvantagens nesse fenômeno:

1. A ligação de aditivos ativos por moléculas de oxigênio, que fornecem parâmetros básicos líquidos.
2. Deposição de produtos de oxidação nas superfícies das partes do transformador: enrolamentos, condutores, grupos de contato. Isso leva a uma diminuição na dissipação de calor, seguida da ebulição do óleo nos pontos de contato.
3. Teor de cinzas - a presença de impurezas e o motivo de sua aparência. Após a lavagem do óleo novo, ele contém produtos químicos detergentes(isso também se aplica à regeneração do fluido antigo).

Se não forem removidos, formam-se frações de cinzas, que se depositam nas partes de trabalho de transformadores e interruptores. Para combater esse fenômeno, são adicionados ao óleo aditivos que neutralizam os depósitos de sal e sabão.

O ponto de fluidez (pour point) caracteriza a transformação de um líquido em uma graxa. Este indicador (de -35°C a -50°C) é aplicável somente durante a partida a frio da instalação elétrica. Um transformador em funcionamento é em si uma fonte de calor e mantém o líquido em condições de funcionamento.