Исследование влияния влажности на диэлектрические свойства трансформаторного масла

Первые упоминания о нефтяных маслах были ещё в 1745. В этом году был построен первый в мире нефтеперегонный завод, перерабатывающий нефть на осветительное масло. Однако развитие нефтяных промыслов на юге России привело к сокращению, а затем к окончательному прекращению добычи нефти на Европейском Севере. Но уже в начале 20-го века присутствует упоминание о трансформаторном масле.

Трансформаторное масло используется в основном в масляных трансформаторах

1. Общие диэлектрические свойства трансформаторного масла

Трансформаторное масло - это горючая жидкость. Его получают из нефти посредством её ступенчатой перегонки с выделением на каждой ступени определённой (по температуре кипения) фракции и последующей тщательной очистки от химических нестойких примесей в результате обработки серной кислотой, а затем щёлочью, промывки водой и сушки.

Старение или ухудшение изоляционных свойств трансформаторного масла, обычно связывается с окислением. При появлении в масле кислорода и воды, изоляционное масло окисляется даже при идеальных условиях.

Основным показателем трансформаторного масла является электрическая прочность масла.

Электрическая прочность масла - величина, чрезвычайно чувствительная к его увлажнению. В зависимости от содержания влаги в трансформаторном масле вода может находиться в трёх состояниях: растворённом, эмульсионном и свободном. Пробивное напряжение трансформаторного масла определяется не общим содержанием воды, а концентрацией ее в эмульсионном состоянии. Незначительная примесь воды в масле резко снижает его электрическую прочность. Это объясняется тем, что содержание воды (около 80%), что намного больше, чем масла (чистого масла содержится около 2,1%).

Под действием электрического поля капли эмульгированной в масле воды втягиваются в места, где напряжение электрического поля более высоко и где и начинается появление пробоя. Ещё больше понижается электри-ческая прочность трансформаторного масла, если в нём, кроме воды содержатся волокнистые примеси. Волокна бумаги, хлопчатобумажной пряжи, легко впитывают в себя влагу из масла. Под действием сил поля увлажнённые волокна не только втягиваются в места, где поле сильнее, но и располагаются по направлению силовых линий, что весьма облегчает пробой масла.

1. 1. Особенности изменения диэлектрических свойств трансформаторного масла.

Электрическое поле ускоряет процесс старения масла, ухудшает его диэлектрические свойства и изменяет характер продуктов окисления, при этом наблюдается интенсивное накопление воды. Влага может легко проникнуть в масло при его переливки в плохо просушенную емкость, из этого следует, что для сушки трансформаторного масла имеется несколько способов: пропускание под давлением сквозь фильтровальную бумагу в фильтропрессах; воздействием центрифуги, причём вода, имеющая плотность больше, чем у масла, отжимается с сосуда и отделяется от масла; обработка адсорбентами; распыление нагретого масла в камере, заполненной азотом и т. д. При повышении температуры до некоторого предела растворимость влаги повышается.

В жидких неполярных диэлектриках (например, в нефтяных электроизоляционных маслах) диэлектрические потери обусловлены только удельной электропроводностью и имеют небольшие значения, которые мало зависят от частоты напряжения и температуры, но существенно зависят от природы и концентрации примеси. Наличие ионогенной примеси (например, влаги, свободных органических кислот и т. п. ) приводит к существенному увеличению удельной электропроводности и, следовательно, диэлектрических потерь.

Эксплуатационно-технические характеристики трансформаторного масла нормируются стандартом. В табл. 1 приведены предельно допустимые значения основных характеристик нефтяного трансформаторного масла, подготовленного к заливке, а также находящегося в эксплуатации (в электрооборудовании).

1. 2. Исследование параметров трансформаторного масла в процессе эксплуатации.

Старение ухудшает рабочие параметры масла:

Поэтому, при получении масла в эксплуатацию , при его хранении и перед заливкой в электрооборудование, а также в процессе эксплуатации следует производить систематический контроль в соответствии с РД 34. 43. 105—89

Исследуя влияния влажности на диэлектрические свойства трансформаторного масла хочется отметить , что важно учитывать все особенности изменения влажности и вязкости трансформаторного масла, так как на территории Вологодской области при изменении температуры окружающей среды от +30 С до - 35 С

2. Влияние влажности на изменение диэлектрических свойств трансформаторного масла

Рис. 3 Влияние влажности на изменение диэлектрических свойств трансформаторного масла при различных температурах.

Молекулярная вода оказывает на величину электрической прочности трансформаторного масла незначительное влияние. А эмульсионная вода сильно снижает пробивную прочность. Если такую зависимость проследить у одного и того же увлажненного масла при разных температурах, то величина Епр при более высокой температуре располагается выше. Это объясняется тем, что при высокой температуре часть воды из эмульсионной перешла в молекулярную.

Заключение. Социальная оценка исследования.

Выполняя теоретическое исследование по теме : « Исследование влияния влажности на диэлектрические свойства трансформаторного масла» мною была проведена работа по подбору технической информации , с последующей ее анализам и систематизацией. Исследуя влияние влажности на диэлектрические свойства трансформаторного масла , я выяснил ,что влажность окружающей среды влияет на следующие свойства трансформаторного масла:

1. Электрическое поле ускоряет процесс старения масла, ухудшает его диэлектрические свойства и изменяет характер продуктов окисления.

2. Незначительная примесь воды в масле резко снижает его электрическую прочность.

3. Наличие ионогенной примеси (например, влаги, свободных органических кислот и т. п. ) приводит к существенному увеличению удельной электропроводности и, следовательно, диэлектрических потерь.

4. Пробивное напряжение трансформаторного масла определяется не общим содержанием воды, а концентрацией ее в эмульсионном состоянии.

В заключении, хочу сказать, что задача исследований влияния влажности на диэлектрические свойства трансформаторного масла выполнена частично, учитывая современные тенденции развития электрооборудования. Кроме того, я рассмотрел перспективы применения трансформаторного масла. В целом я считаю, что актуальность рассматриваемой темы требует внимания специалистов промышленных предприятий, так как трансформаторное масло из всех жидких электроизоляционных материалов наиболее широко применяется в электротехнике. Особенно хотелось бы обратить внимание на то, что в настоящее время трансформаторное масло превосходит по некоторым показателям синтетические жидкие диэлектрики.

Моя гипотеза: Если ограничить влияние влажности на диэлектрические свойства трансформаторного масла, то эти свойства не будут иметь тенденции к ухудшению, подтверждается частично ,т. к. старение или ухудшение изоляционных свойств трансформаторного масла, обычно связывается с окислением , а при появлении в масле кислорода и воды, изоляционное масло окисляется даже при идеальных условиях.

Социальная оценка исследования состоит в следующем:

1. Трансформаторное масло получают из нефти посредством её ступенчатой перегонки с выделением на каждой ступени определённой фракции, т. е. стоимость данного продукта зависит от стоимости нефти на мировом рынке;

2. Трансформаторное масло используется в основном только в масляных трансформаторах, не применяется в масляных выключателях или другом оборудовании, имеющем дугагасительные камеры;

3. В процессе эксплуатации масла следует производить систематический контроль в соответствии правилами;

4. Эксплуатационно-технические характеристики трансформаторного масла нормируются стандартом.

Исследуя влияния влажности на диэлектрические свойства трансформаторного масла хочется отметить , что на территории Вологодской области при изменении температуры окружающей среды от +30 С до - 35 С важно учитывать все особенности изменения влажности и вязкости трансформаторного масла. Суровая экономическая необходимость заставляет продолжать исследования по совершенствованию свойств синтетических масел.