Трансформаторное масло его способы очистки

Способы очистки трансформаторного масла

Восстановление масла

С течением времени, под влиянием температуры, солнечного света, контакта с воздухом характеристики масла ухудшаются. Поэтому для поддержания бесперебойной и безопасной работы трансформатора следует либо заменить масло, либо регенерировать его. Второй вариант представляется более предпочтительным. Он позволяет существенно сэкономить потребление природных ресурсов, а значит является более экологичным и экономически выгодным. Именно о нем и пойдет речь в данной статье.

Методов регенерации «отработки» существует немало. Они подразделяются на химические, физико-химические и физические.

Физические методы регенерации масла

Эти методы позволяют вывести из масла твёрдые механические примеси, небольшие объемы воды, некоторое количество смол и коксообразных веществ.

Одним из самых удобных методов восстановления масла является отстаивание. Его можно применять как самостоятельно, так и в качестве предварительного метода обработки. К недостаткам данного способа относится большие временные затраты и невозможность удаления более мелких примесей.

Другой широко используемый метод заключается в использовании центрифуги для очистки масла. При центрифугировании оно расслаивается на фракции: твёрдые вещества, само масло и вода.

Физико-химические способы обработки масла

Ниже представлены самые популярные методы данной категории.

Коагуляция — это процесс соединения небольших частичек в крупные при помощи коагулянта. После окончания коагуляции (она длится обычно меньше получаса) крупные частицы загрязнений извлекаются физическими способами: например, фильтрацией.

Селективная очистка представляет собой избирательное растворение тех примесей, которые наиболее негативно сказываются на характеристиках масла.

Адсорбция происходит за счёт способности некоторых веществ (адсорбентов) притягивать к себе загрязнения. Минусом этого способа является большое количество использованного адсорбента, которое необходимо потом утилизировать.

Химические методы обработки трансформаторного масла

К самым распространенным способам данной категории относятся:

Сернокислотная очистка (очищение масла концентратом серной кислоты. Трудно утилизируемым отходом данного метода является кислый гудрон. Другим минусом является то, что с помощью этого метода невозможно удалить из масла некоторые примеси);

Гидроочистка (пропускание через масло водорода, проходящее под высоким давлением и при высокой температуре. Этот метод отличается безопасностью, но при этом требует больших денежных затрат).

Выводы

Идеального способа регенерации использованного трансформаторного масла не существует, но оптимальная комбинация нескольких методов позволит добиться максимального результата.

Источник

Трансформаторное масло

Трансформаторные масла — минеральные масла высокой чистоты и низкой вязкости. Применяются для заливки силовых и измерительных трансформаторов, реакторного оборудования, а также масляных выключателей. Предназначено для изоляции находящихся под напряжением частей и узлов силового трансформатора, отвода тепла от нагревающихся при работе трансформатора частей, а также предохранения изоляции от увлажнения. Трансформаторные масла выполняют функции дугогасящей среды.

Свойства

Электроизоляционные свойства масел определяются в основном тангенсом угла диэлектрических потерь. Диэлектрическая прочность трансформаторных масел, в свою очередь, в основном определяется наличием волокон и воды, поэтому механические примеси и вода в таких маслах должны полностью отсутствовать.

Низкая температура застывания масел (-45°С и ниже) нужна для сохранения их подвижности в условиях низких температур. Для обеспечения эффективного отвода тепла трансформаторные масла должны обладать наименьшей вязкостью при температуре вспышки не ниже 95, 125, 135 и 150°С для разных марок.

Наиболее важное свойство трансформаторных масел — это их стабильность против окисления, то есть, способность сохранять свои параметры при длительной работе. Обычно все сорта таких отечественных масел содержат эффективную антиокислительную присадку.

Эксплуатационные свойства трансформаторного масла определяются его химическим составом, который зависит главным образом от химического состава сырья и применяемых способов его очистки. Применяемые марки трансформаторного масла отличаются химическим составом и эксплуатационными свойствами и имеют различные области применения. В новые масляные трансформаторы следует заливать только свежее трансформаторное масло, не бывшее в эксплуатации. Каждая партия трансформаторного масла, применяемая для заливки и доливки трансформаторов, должна иметь сертификат завода-поставщика масла. Свежее трансформаторное масло, поступающее с нефтеперерабатывающих предприятий, перед заливкой в силовые трансформаторы следует очистить от имеющихся механических примесей, влаги и газов.

Влага в трансформаторном масле может находиться в состоянии осадка, в виде эмульсии и в растворённом состоянии. Подготовленное для заливки трансформаторное масло полностью очищается от влаги, находящейся в эмульсионном состоянии и в виде отстоя. В растворённом состоянии влага не оказывает значительного влияния на электрическую прочность и тангенс угла потерь, однако способствует повышению окисляемости трансформаторного масла и снижению его стабильности. Поэтому достижение удовлетворительных значений пробивного напряжения и тангенса угла потерь трансформаторного масла не является окончательным критерием очистки.

При атмосферном давлении в трансформаторном масле может быть растворено 10 % воздуха. Перед заливкой в силовые трансформаторы, оборудованные азотной и плёночной защитой, трансформаторное масло должно быть дегазировано до остаточного газосодержания не более 0,1 % массы.

После очистки в масле должны отсутствовать механические примеси.

Способы очистки и регенерации

В современном трансформаторном оборудовании масло работает в достаточно жестких условиях: высокая напряженность электрического поля, высокая температура и др. В процессе эксплуатации трансформаторные масла подвергаются термохимическому и электрическому старению, что приводит к снижению их эксплуатационных характеристик. После замены отработанное масло подлежит либо утилизации, либо регенерации. Ниже приведены основные способы очистки и регенерации трансформаторных масел.

Отстаивание — один из наиболее простых методов очистки трансформаторных масел. Он заключается в выпадании из масла взвешенных твердых частиц и микрокапель воды под действием силы тяжести, если эти включения имеют достаточные размеры, а их плотность значительно превышает плотность масла.

Обработка центрифугированием — этот способ обработки трансформаторного масла заключается в удалении из масла влаги и взвешенных механических частиц при воздействии на них центробежной силы. Можно удалить из трансформаторного масла только влагу, находящуюся в состоянии эмульсии и твердые частицы, удельная масса которых больше удельной массы обрабатываемого трансформаторного масла. Центрифугирование применяется в основном при подготовке масла для заливки в силовые трансформаторы напряжением до 35 кВ, либо в качестве предварительной очистки масла. Длительная обработка масла способствует окисляемости чистого масла из-за возможного удаления антиокислительных присадок.

Обработка масла фильтрованием — обработка трансформаторного масла фильтрованием заключается в пропускании его через пористые перегородки, на которых задерживаются имеющиеся в нём примеси.

Адсорбционная обработка — процесс очистки трансформаторного масла при помощи адсорбции основан на поглощении воды и других примесей различными адсорбентами. В основном для этого применяются синтетические цеолиты, которые имеют высокую адсорбентную способность, особенно к молекулам воды. Обработка трансформаторного масла с помощью цеолитов позволяет удалить из него влагу, находящуюся в растворенном состоянии.

Обработка в вакуумных установках. Основным элементом является дегазатор. Сырое трансформаторное масло предварительно нагревается до температуры 50-60°С, после чего распыляется в первой ступени дегазатора. Затем оно тонким слоем стекает по поверхности колец Рашига. Одновременно первая ступень вакуумируется вакуум-насосом. Откачка выделяющихся паров влаги и газа осуществляется через цеолитовый патрон и воздушный фильтр. Из полости первой ступени дегазатора трансформаторное масло самотёком поступает в полость второй ступени, где происходит его окончательная осушка и дегазация. Далее трансформаторное масло через фильтр тонкой очистки подается в трансформатор или ёмкость.

При очистке и регенерации масел могут применяться комбинированные методы, основанные на одновременном использовании нескольких из вышеперечисленных подходов.

Источник

Способы регенерации трансформаторного масла и правила очистки

Масло в трансформаторе — рабочая жидкость. Передает тепло в систему охлаждения, служит изоляцией для ткани, бумаги или картона, повышая у них пробивное электронапряжение. Благодаря маслу агрегат работает в режиме высоких температур. Но постепенно жидкость снижает химические и электростатические свойства, загрязняется, окисляется. В ней скапливаются примеси, взвеси, шлаки, соли металлов от попадания влаги, прямых солнечных лучей. Если своевременно провести регенерацию (очистку) трансформаторного масла, то трансформатор не выйдет из строя раньше времени, не произойдет поломок в системе изоляции.

Зачем нужно восстановление

Восстановление очищающей жидкости производится путем нагревания в специальных установках. Если кислотное число опускается до 0,1 мг, значит, трансформаторная система забита продуктами старения, а отвод перегрева и тепла значительно снижен.

Рабочая жидкость по мере эксплуатации трансформатора неизбежно увлажняется, загрязняется, окисляется активными веществами. Также негативизм оказывают:

• воздействие электрического поля;
• постоянно высокие температуры;
• попадание кислорода, прямых солнечных лучей, солей, металлов, влаги, грязи в процессе усадки изоляционных материалов (целюлоза, лаки).

Восстановление параметров масла в процессе дегазации, дегидратации, прокачки, механической фильтрации:

• позволит повысить его оптимальные свойства;
• очистить от продуктов распада;
• увеличить межфазное напряжение до 40дн;
• снизить содержание влаги на 10 ppm, степень кислотности 0,02 мгм КОН;
• увеличить пробивное напряжение на 70 кВт.

Справка! В идеале лучше заменять отработанное масло в трансформаторе на свежее.

Это обходится дорого, поэтому в качестве выгоды и экономии можно сохранить ценное сырье известными эффективными способами. Главное — восстановить маcло вовремя, чтобы загрязнение не привело к сокращению охлаждающей способности, повышению вязкости и сбою работы силового электротехнического оборудования.

Выполнение анализа

Анализ на уровень загрязнения и окисления — неотъемлемая процедура, позволяющая:

• выявить причину, степень износа масла и изоляционных материалов;
• обозначить оптимальный способ для устранения неполадок;
• дать прогнозы на срок службы агрегата.

Анализ проводится полностью на предприятиях-изготовителях в ходе приемочных испытаний. Диагностике подлежат силовые агрегаты после капитального ремонта с мощностью 630 кВт и выше или неоснащенные термосифонными фильтрами. Берется на пробу 2 л масла.

Жидкость в ходе процедуры проверяется на:

• внешний вид;
• цвет;
• вязкость;
• кислотное число;
• температуру вспышки и застывания;
• содержание примесей (%);
• показатель пробивного напряжения;
• степень стабильности рабочей жидкости против диэлектрических потерь и окисления;
• зольность;
• содержание серы.

Для определения качества и цвета масла, температуры вспышки в закрытом тигле, реакции вытяжки воды может проводиться сокращенная диагностика с целью профилактики, контроля качества.

Способы регенерации трансформаторного масла

Используются разные методы очистки с учетом степени, характера загрязнения рабочей жидкости:

Физические способы

Удаляются исключительно механические твердые примеси: смолы, частицы металлов, взвешенная грязь). Варианты:

• вакуумная сушка;
• фильтрация под силовым давлением;
• обработка магнитными полями;
• центробежная очистка;
• гравитационное отталкивание;
• дистилляция;
• обезвоживание нефтяных масел.

Физико-химические

Способы, позволяющие удалить из рабочей жидкости как загрязнения, так и:

• мелкодисперсные крупные частицы;
• вещества химического происхождения;
• сернистые кислородные соединения, снижающие вязкость и температурные свойства масла.

Коагуляция

Используются специальные коагулянты (органические электролиты, гидрофильные соединения, коллоидные растворы) для растворения крупных мелкодисперсных частиц. Процедура по отстаиванию, коагуляции проходит за 30-40 минут.

Заметка! Хорошо прилипает грязь к неорганическим электролитам.

Благодаря им изменяются свойства двойного электрического поля, нейтрализуются на поверхности масла заряды. Другие неплохие коагулянты для регенерации отработанной жидкости — серная кислота (38%), алкилбензол – и, алкилтолуолсульфонаты. Хотя с их помощью невозможно удалить крупные примеси. В дополнение рекомендуется проводить отстаивание, центрифугу, фильтрацию.

Адсорбция

Способ основан на использовании природных и химических адсорбентов, притягивающих к себе грязные вещества. Вариант сорбционной очистки – перколяция заключается в:

• заливе адсорбента (до 200 л) в цилиндрический сосуд или термосифонный фильтр;
• пропуске очищающего масла через них;
• установке оптимальной температуры для снижения вязкости масла.

Рабочая жидкость начинает непрерывно циркулировать в системе, перемешивается с молотым сорбентом, постепенно очищается по мере повышения теплового движения сорбирующих молекул. Время для процедуры — 25 40 минут.

Селективная очистка

Применяются растворители: ацетон, фенол, фурфурол, нитробензол, метилэтилкетон. Они выборочно растворяют:

• химически сложные азотные, сернистые, кислородные соединения;
• кислотные загрязнения.

Химические способы

Для регенерации масла могут использоваться химические варианты с использованием реагентов (серная кислота, водород, карбонат натрия, гидроокись водород):

1. Сернокислотная очистка.
2. Щелочная очистка (карбонат натрия, тринатрийфосфат) для обработки нефтепродуктов.

Дополнительная информация! Бывает, что на производстве производители используют гашеную известь. Затем очищают масло горячим воздухом (t + 90 градусов) путем сушки в вакууме, продувания, прогона через центробежный сепаратор.

Сернокислотная

Концентрированная серная кислота обрабатывает:

Хотя вместо очистки кислота может образовывать соединения хлора и кислый гудрон, неподдающиеся утилизации.

Данный метод используется редко, т.к. не может удалять из трансформаторного масла высокотоксичные хлористые соединения, полициклические арены.

Гидрооочистка

Очищает рабочую жидкость водород под высоким давлением и температурой. Хотя его нужно много, поэтому использовать невыгодно.

Справка! Гидроочистка с водородом при повышенном давлении – один из самых экологически чистых, но дорогих методов.

Комбинированные методы

Если знать природу и характер отработанных продуктов старения для удаления твердых механических примесей и воды, то можно регенерировать масло комбинированными вариантами:

• фильтрация и отстой;
• обезвоживание и отгон воды;
• обработка сорбентами, ПАВ, кислотами, щелочью.

Методы удаления влаги

Чтобы удалить излишки жидкости из масла проводится:

1. Гидровакуумная сушка.
2. Центрифуга.
3. Дегазация.
4. Ультразвуковая кавитация.

Именно вода часто попадает из окружающей среды, провоцирует быстрое старение трансформаторного масла и резкое увеличение уровня влаги.

Центрифуга

Установка центрифуги путем подачи центробежной силы позволяет удалять воду и механические примеси, разделяя их на фракции.

Стоит знать! Хорошо очищает центрифуга в сочетании с фильтром-прессом. Особенно, если рабочая жидкость функционирует в трансформаторах с напряжением до 110кВ.

Термовакуумная сушка

Для сушки используются цеолиты в составе алюмосиликат кальцием, натрием. Метод позволяет удалить воду, высушивать масло при пропускании через фильтрующий слой. Так жидкость начинает проникать в поры и удерживаться в цеолитах.

Ультразвуковая кавитация

Метод основан на применении ультразвука. По мере размещения в масле он начинают образовывать пузырьки, собирать излишки газа и воды. Затем они попросту всплывают вверх, выводятся совместно с примесями.

Чистка и дегазация

Чистка не восстанавливает естественный цвет масла до желтого, не растворяет кетоны, альдегиды и кислоты. Но если проводить в сочетании с другими методами, то позволяет вывести грязные осадки. При процессе масло нагревается, пока температура не достигнет точки растворения грязи в трансформаторе и целлюлозной изоляции.

В процессе дегазации используется вакуум, заполненный кислородом. Масло с его помощью продувается. Далее кислород заменяется азотом и попросту выветривается наружу. Азотная защита создает подвижную пленку на поверхности масла, изолирует в расширителе от соприкосновения с атмосферным воздухом, позволяет сохранять нормальное атмосферное давление в пространстве трансформатора.

Подпитывать рабочую жидкость азотом рекомендуется 1 раз в 2 месяца.

Справка! При очищении само масло становится растворителем собственных продуктов распада.

Если проводить на месте, то повышается пробивное напряжение на 70 кВт, снижается содержание грязей на 10 ррт и кислотность на 0,02мгм, увеличивается межфазное напряжение до 40дн.

Как выполнить замену

Замена масла проводится поэтапно:

1. Берутся пробы.
2. Жидкость сливается, полностью опустошается трансформатор с целью выведения скоплений грязи.
3. Промываются, продуваются внутренние узлы трансформатора через смотровое отверстие.
4. Материал регенерируется.

К сожалению, вывести всю грязь между обмотками в системе охлаждения простой заменой масла невозможно. Если останутся частицы, то даже при заливе новой жидкости осадочные загрязнения быстро окислятся вновь.

Важно! Замена очищает внутреннюю поверхность не более чем 10%. Для полного восстановления по масла стоит проводить регенерацию подходящим вышеописанным способом.

Техника безопасности

Масло очищается под напряжением или с использованием ядовитых, легко воспламеняющихся жидкостей. При работе важно соблюдать безопасность:

1. Проводить обслуживание оборудования, наполненного маслом, могут люди только с допуском, знакомые с устройством и принципом действия регенерационной установки.
2. Нельзя жечь спички во избежание взрыва смесей в камере выключателя. Даже после того, как масляный выключатель тока будет полностью отключен.
3. Соблюдать меры предосторожности при работе с серной кислотой.
4. Очищать масло под напряжением только, если невозможно отключить электроэнергию от трансформатора.
5. При проведении адсорбции проследить, чтобы бы уровень масла в расширителе не снизился более 50% по отношению к верхней первоначальной отметке.
6. Проводить работы исключительно в спецодежде из капронового пластика либо пропитанной раствором диаммонийфосфата. Иначе при движении масла под действием высоких температур возможно раздражение кожи, ожоги.
7. Надевать респиратор, противогаз, маслослойные резиновые перчатки при работе с высоковольтным оборудованием, заполненный маслом.

Регенерация рабочей жидкости обычно проводится на месте установки трансформатора. Масло выливается в технологическую емкость. Далее подключается оборудование, производится обработка до тех пор, пока рабочая жидкость не будет соответствовать нормам показателей качества. После ее можно вновь залить в бак трансформатора и использовать по назначению. Если проводить процесс по всем правилам, то на выходе даже самое загрязненное масло будет очищено и соответствовать свежему на 75-80%.

Источник