Strona
(4)

Badania oleju transformatorowego

1. Wstęp.

Dielektryki ciekle ze względu na ich pochodzenie można sklasyfikować następująco:

•    oleje mineralne, otrzymywane z przeróbki ropy naftowej

•    oleje syntetyczne np. poliizobutylen, fluorozwiązki organiczne, chlorowęglowodory, silikony

•    oleje roślinne, z których praktyczne zastosowanie w elektrotechnice ma wyłącznie olej rycynowy

•    roztwory w^;odne np. ekspanzyna

W zależności od zastosowania rozróżnia się oleje transformatorowe, kablowe, wyłącznikowe i kondensatorowe.

Stosowanie materiałów elektroizolacyjnych ciekłych ma miejsce w tych przypadkach, gdzie konieczne jest wypełnienie nieciągłości szczelin lub też odprowadzenie ciepła przez kanały o małym stosunkowo przekroju.

Użycie dielektryków ciekłych jako syciwa materiałów stałych pozwala wyraźnie zwiększyć wytrzymałość dielektryczną tych materiałów.

Własności fizyczne cieczy elektroizolacyjnych takie jak gęstość, współczynnik przewodzenia ciepła, ciepło właściwe czy też lepkość są funkcją przede wszystkim budowy cząsteczkowej co wiąże się z ich strukturą chemiczną. Natomiast charakterystyki dielektryczne są głównie funkcją zanieczyszczeń zawieszonych lub emulgowanych w cieczy, których źródłem może być proces technologiczny otrzymywania dielektryków lub też określone warunki ich eksploatacji. Wytrzymałość dielektryczna jest mianowicie bardzo silnie obniżona przez znikome ilości ciał obcych nierozpuszczalnych w cieczy izolacyjnej np. wodę lub drobne włókna materiałów stałych. Podobnie jest z obecnością gazu, który może powstawać pod wpływem działania pola elektrycznego. Wartość wytrzymałości dielektrycznej dla wszystkich materiałów izolacyjnych płynnych zmienia się w granicach od 50 do 300 kV/cm i zależy od stopnia czystości oraz metody badania. Zanieczyszczenia w stanie rozproszenia cząsteczkowego np. silnie polarnych produktów starzenia (szlaka), kwasów itp , również w ilościach śladowych, zwiększają przewodność i straty dielektryczne. Poza tym należy wyraźnie podkreślić, Ze dla zachowania się cieczy jako dielektryka, duże znaczenie ma stabilność gazowa w polu elektrycznym szczególnie przy wysokich napięciach. Zdolność absorpcji gazów zależy bardzo od zawartości w cieczy grup aromatycznych (pierścieni benzenowych).

Stratność dielektryczna i przewodność rosną na ogół z temperaturą, a dla cieczy o podobnej budowie chemicznej rosną wraz ze zmniejszeniem się lepkości cieczy, która również jest funkcją temperatury. Starzenie niektórych materiałów izolacyjnych spowodowane jest przede wszystkim działaniem powietrza. Powoduje ono utlenianie , które jest znacznie przyspieszone w obecności śladów rozpuszczonych metali w tym, przede wszystkim miedzi.

Utlenianie to można powstrzymać poprzez wprowadzenie odpowiednich odczynników chemicznych zwanych inhibitorami utleniania. Są to najczęściej związki typu fenoli. Efektywność działania inhibitora zwiększa się wraz z głębokością rafinacji ropy naftowej, Z tego względu oleje mineralne inhibitowane różnią sie składem grupowym od olejów nieinhibitowanych.

Wszystkie dielektryki ciekle rozkładają się bardzo szybko pod działaniem silnego przegrzania lub łuku elektrycznego. Zasadnicze produkty rozkładu termicznego to wodór acetylen i węgiel w przypadku olejów mineralnych, lub wodór, acetylen, chlorowodór, fluorowodór, fluor, krzemionka koloidalna, woda, dwutlenek w^ęgla w zależności od rodzaju oleju syntetycznego.

Należy zwrócić uwagę na fakt, że produkty rozkładu w przypadku olejów syntetycznych z reguły są silnie korozyjne i słabo toksyczne. Ponad to degradacja termiczna silikonów prowadzi do żelatynizacji produktów rozkładu.

Ciecze elektroizolacyjne mogą również rozmiękczać lub powodować pęcznienie pewnych materiałów izolacyjnych, zwłaszcza pewnych materiałów organicznych termoplastycznych Dielektryki ciekłe chlorowane lub fluorowane są znacznie bardziej agresywne niż węglowodory alifatyczne lub silikony.

2. Produkcja mineralnego oleju elektroizolacyjnego.

Proces przeróbki ropy naftowej można podzielić na trzy podstawowe etapy:

•    destylacja pod ciśnieniem atmosferycznym,

•    destylacja pod zmniejszonym ciśnieniem lub z dodatkiem pary wodnej,

•    rafinacja

Proces destylacji frakcyjnej pod ciśnieniem atmosferycznym prowadzony w instalacjach kotłowych lub rurowo-wieżowych prowadzi do otrzymania:

•    benzyny surowej,

•    nafty surowej,

•    lekkiego oleju wrzecionowego

Destylacja pod zmniejszonym ciśnieniem lub z dodatkiem pary wodnej, (umożliwia przebieg procesów w niższych temperaturach), przeciwdziała rozkładowymi procesom termicznym (między innymi powstawania olefm) prowadzi do otrzymania:

•    oleju wrzecionowego ciekłego,

•    oleju lekkiego,

•    oleju średniego,

•    oleju ciężkiego,

•    asfaltu bezparafinowego.

Lekkie oleje z rop bezparaftnowych lub destylaty wrzecionowe po odpowiednim zestawieniu są produktem wyjściowym do dalszej przeróbki na olej elektroizolacyjny.

Proses rafinacji składa się z kolei z następujących operacji technologicznych.

•    działanie chemikaliami przeważnie kwasem siarkowym,

•    ługowanie,

•    wymywanie wodą,

•    suszenie powietrzem,

•    wymieszanie oleju z ziemią aktywną,

•    przefiltrowanie mieszaniny.

Rafinacja ma na celu usunięcie z półproduktów kwasów naftenowych, smół, związków tlenowych, węglowodorów aromatycznych, siarki aktywnej i innych związków szkodliwych