Способы восстановления масел силовых трансформаторов

способы восстановления масел

Трансформаторное масло в высоковольтном оборудовании используется с целью:

  • гашения дуги коммутационных аппаратов;
  • охлаждения нагревающихся частей трансформатора;
  • изоляции токоведущих частей от нетоковедущих;
  • защита от увлажнения твердой изоляции трансформатора;
  • контроля состояния твердой изоляции трансформатора.

Для того, чтобы хорошо справляться с задачей отвода тепла, трансформаторное масло должно иметь несколько отличительных особенностей. В частности, речь идет о низкой вязкости, которая позволяет веществу проникать во все без исключения полости и отлично справляться с функцией теплообмена.

Кроме того, пониженная вязкость хорошо сказывается на функционировании циркуляционных насосов, существенно облегчая их работу.

Также трансформаторное масло имеет высокую температуру вспышки (порядка 135-145ºС), что делает возможным безопасную работу в условии перегрузок. Также оно обладает высокой диэлектрической прочностью, которая определяется таким понятием, как «пробивное напряжение». Справедливо следующее утверждение: чем выше класс напряжения оборудования, тем выше требования к его пробивному напряжению.

Данный показатель очень сильно зависит от наличия в масле механических примесей, влаги и шлаков, которые сопровождают эксплуатацию высоковольтного оборудования. Такие факторы, как солнечный свет, высокая напряженность электрического поля, влажность воздуха, старение твердой изоляции и витковые замыкания приводят к усилению окисления трансформаторных масел. Со временем их свойства ухудшаются, и масла уже не могут в полной мере выполнять возложенные на них функции. Поэтому на практике пытаются восстановить свойства и характеристики трансформаторных масел до их исходных значений. Это позволяет использовать продукт многократно по прямому назначению.

Физические способы восстановления масел

Физические методы восстановления трансформаторных масел способствуют удалению твердых примесей, микрокапель воды и частично – смолистых и коксообразных веществ. Легкокипящие примеси убираются при помощи выпаривания.

Трансформаторные масла могут обрабатываться в силовом поле. При этом сами силы могут носить гравитационный, центробежный, электрический, магнитный или вибрационный характер. Также к физическим методам восстановления принадлежат фильтрование, вакуумная дистилляция и водная промывка.

Наиболее простым методом очистки трансформаторных масел можно считать отстаивание, поскольку избавление от воды и механических примесей в этом случае происходит путем естественного осаждения под действием гравитационных сил.

Отстаивание может выступать в качестве как самостоятельного метода очистки, так и промежуточного. Все зависит от исходной степени загрязнения нефтепродукта и времени, отведенного на его обработку. К главному недостатку данного подхода относят большую продолжительность процесса до полной очистки, а также возможность удаления только наиболее крупных частиц размером 50… 100 мкм.

Центробежная очистка – удаление механических примесей и воды с помощью центрифуг. Суть метода состоит в разделении различных фракций неоднородных смесей под действием центробежных сил.

Физико-химические способы восстановления трансформаторных масел

Физико-химические способы восстановления масел применяются достаточно широко. К ним принадлежат коагуляция, адсорбция и селективная очистка. Как разновидность адсорбционной очистки можно рассматривать ионно-обменную очистку.

Коагуляцией называют укрупнение мелких частиц загрязнений при помощи электролитов органического и неорганического происхождения, поверхностно-активных веществ и гидрофильных высокомолекулярных соединений. Смысл коагуляции понятен – крупные примеси гораздо проще отфильтровать от масла.

Эффективность такой очистки сильно зависит от количества вводимого коагулянта, длительности его контакта с маслом, текущей температуры, перемешивания и т.д.

На практике длительность коагуляции не превышает 20-30 минут. По истечении этого времени можно отделять укрупнившиеся частицы фильтрованием, отстаиванием или центробежной очисткой.

Адсорбционную очистку проводят, пользуясь свойством некоторых веществ (адсорбентов), которые удерживают загрязнения. В качестве них чаще всего используются как вещества природного происхождения (бокситы, цеолиты, отбеливающие глины), так и полученные искусственным путем (силикагели, алюмосиликаты, синтетические цеолиты, окись алюминия).

К недостаткам данного подхода относят необходимость утилизации большого количества отработанного сорбента, который является загрязняющим фактором для окружающей среды. Тем не менее, уже разработаны технологии, позволяющие реактивировать сорбент непосредственно в установках регенерации трансформаторных масел. Тут стоит отметить оборудование компании GlobeCore (блоки регенерации типа СММ-Р).

Интересно выглядит ионно-обменная очистка. Она базируется на способности ионно-обменных смол (ионитов) задерживать примеси, склонные к диссоциации в растворенном состоянии на ионы. Очистку реализуют за счет перемешивания ионитов с отработанным маслом или же перколяционным методом (пропускание отработанного нефтепродукта через заполненную ионитами колонну). Происходит ионообмен, в результате которого ионы в пространственной решетке ионита заменяются ионами загрязнений. Понятно, что иониты постепенно теряют свои свойства. Их восстанавливают промывкой растворителем, сушкой и активацией раствором едкого натра. Ионно-обменная очистка позволяет убрать из масла кислотные соединения, но в то же время не обеспечивает задержки смолистых веществ.

Селективная очистка – это избирательное растворение отдельных загрязняющих веществ, ухудшающих свойства трансформаторных масел. Растворителями могут выступать фурфурол, фенол, нитробензол, ацетон, метил этиловый кетон и др.

Химические способы восстановления масел

Химические методы восстановления масел базируются на взаимодействии вредных примесей с вводимыми реагентами. После завершения всех преобразований получают вещества, которые можно достаточно легко удалить из нефтепродукта. Данный подход включает в себя кислотную и щелочную очистки, окисление кислородом, гидрогенизацию, очистку и осушку с помощью окислов, карбидов и гидридов металлов. Рассмотрим наиболее распространенные методы очистки.

Сернокислотная очистка – обработка трансформаторного масла концентрированным раствором серной кислоты. Побочным продуктом данного процесса является кислый гудрон – достаточно опасный и трудно утилизируемый отход. Еще одним недостатком сернокислотной очистки является невозможность удаления из отработки полициклических аренов и высокотоксичных соединений хлора.

Гидроочистка характеризуется большей экологической чистотой в сравнении с сернокислотной и адсорбционной очисткой. Но одновременно имеет и свои недостатки: необходимость использования большого количества водорода и высокий порог экономически целесообразной производительности (порядка 30… 50 тыс. т/год).

На сегодняшний день достаточно сложно выделить один метод, который был бы универсален в каждом конкретном случае. Его попросту не существует. Поэтому оборудование, предназначенное для восстановления трансформаторных масел, как правило, работает на основе использования сочетания различных методов. Благодаря этому можно восстанавливать трансформаторные масла разных марок и с различной степенью снижения показателей качества.