Сушка трансформаторного масла. Механическая сушка масла, сушка масла адсорбентами, термовакуумная сушка масла.

Трансформаторное масло выполняет в трансформаторе три основные функции:

Трансформаторное масло в электрооборудовании работает в условиях высокой напряженности электрического поля и повышенных температур, что оказывает негативное влияние на состав масла. Поэтому наряду с хорошей электрической прочностью трансформаторные масла должны обладать высокой термической стабильностью – устойчивостью против окисления при их длительном пребывании в маслонаполненном оборудовании и газостойкостью в электрическом поле. Кроме высокой термической стабильности, масла не должны разрушать твердую изоляцию трансформаторов, но обладать низкими значениями тангенса угла диэлектрических потерь и малой электропроводностью. Величина диэлектрической проницаемости трансформаторного масла должна быть близкой к величине диэлектрической проницаемости твердой изоляции электрооборудования.При эксплуатации в трансформаторах масла подвергаются термохимическому и электрическому старению, что способствует снижению их качественных и эксплуатационных показателей и изменению их состава; образованию кислородсодержащих соединений и воды. Трансформаторное масло способно поглощать воду из влажного воздуха, при этом электрическая прочность масла резко снижается. Кроме того, вода оказывает сильное каталитическое воздействие на процессы окисления углеводородов масла. Присутствие воды в масле в эмульгированном состоянии способствует возрастанию величины тангенса угла диэлектрических потерь и электропроводности масла.

Для восстановления эксплуатационных характеристик увлажненное трансформаторное масло подлежит осушке. В современном электрооборудовании трансформаторное масло должно содержать влаги не более 0,001%. (10 г/т)Для поддержания данных требований применяют различные методы осушки масла:

Механическая сушка масла - сушка масла в центрифугах.

Для освобождения трансформаторного масла от воды применяют центрифуги. Отделение масла от воды в центрифугах происходит под действием центробежных сил, которые возникают при вращении аппарата и направлены по радиусу его вращения. Центробежная сила создается в результате вращения сосуда с жидкостью, то есть в центрифугах, или при вращении в аппарате потока масла, вводимого в последний с большой скоростью, называемых циклонами.

При подаче трансформаторного масла, содержащего воду, в центрифугу под действием центробежной силы увлажненное масло будет двигаться вдоль к стенке центрифуги, при этом вода образует внешнее кольцо, а масло внутреннее. Разделившиеся трансформаторное масло и вода выводятся из центрифуги двумя раздельными потоками. Для осушки трансформаторного масла используют тарельчатые центрифуги. Внутрь барабана центрифуги помещают пакет с тарелками. Водно-масляная эмульсия разделяется центробежной силой в тонких слоях (0,5–1,5 мм) между тарелками. Использование тарелок в центрифугах ускоряет отделение воды от трансформаторного масла. Причем масло и вода выводятся из центрифуги на разных уровнях. Эффект очистки трансформаторного масла от воды зависит от разницы плотностей масла и воды: чем больше разница в плотностях, тем лучше происходит их разделение.В трансформаторном масле вода находится в виде истинного раствора и эмульсии. С использованием центрифуг из масла можно удалить только эмульгированную воду. Однако эмульгированная вода может частично остаться в масле в виде равномерно распределенной по всей массе тонкой пленки эмульсии. Поэтому центрифугированием удалить полностью воду из трансформаторного масла практически невозможно. С использованием осушки масла при помощи центрифуг очень трудно увеличить напряжение от 45–50 кВ до 60 кВ.

Для снижения влагосодержания масел широко используются адсорбенты, обладающие развитой поверхностью и способные поглощать воду.Процессы адсорбции относятся к избирательным и обратимым. Это означает, что каждый адсорбент способен поглощать определенные соединения или вещества из сложной смеси, не затрагивая другие. Причем, адсорбированное соединение или вещество легко может быть выделено из адсорбента путем десорбции – процесса обратного адсорбции. Адсорбенты отличаются высокой пористостью, вследствие чего их поверхность соприкосновения очень велика. Наиболее распространенными адсорбентами являются гели кремниевой кислоты – силикагели, а также активированные серной кислотой глины. Адсорбенты используются в виде зерен размером 2–8 мм или в пылевидном состоянии с размером частиц 50–200 мкм.Процессы адсорбции широко применяются для осушки газов и различного вида масел. Адсорбция влаги из трансформаторного масла происходит под действием электрических сил, обусловленных взаимодействием зарядов адсорбентов и поглощаемой воды из масла.Наиболее эффективно протекает осушка трансформаторного масла в аппаратах, заполненных синтетическими цеолитами типа CaA, NaA, LiA, CaX и NaX или молекулярными ситами 4А, 5А и 10X.Для осушки трансформаторных масел применяют специальные цеолитовые установки ЦУМ (пример https://oiltechclean.ru/#цеолитовые-установки-цум) или отдельные баки-адсорберы БРМ (пример https://oiltechclean.ru/#блок-регенерации-масла).

При этом на качество извлечения воды из масла влияют множество параметров. Основные из них: тип цеолита, высота засыпки, скорость потока масла через адсорбент, температура масла в процессе сушки.Ниже представлены графики зависимостей качества осушки:

Из данного графика мы видим, что наиболее эффективную адсорбцию вода дает цеолит LiA, наименее эффективен силикагель КСКГ.

Как видно из графика, максимально-эффективная высота засыпки адсорбента 120см.

На данном графике можно увидеть, что качество осушки масла уменьшается с увеличением скорости потока масла.

Из графика видно, что при увеличении температуры снижается степень извлечения влаги из масла.

В результате проеденных исследований определены оптимальные условия адсорбционной осушки трансформаторного масла на цеолитах.Скорость подачи масла в адсорбционную колонку – 0,3 г/с, количество цеолита – 0,1 г на 1 г масла. Насыпная высота цеолита – 120 см. Температура адсорбции – 40 °С.

Регенерацию цеолитов проводили при температуре 200–300 °С в муфельной печи

Сушка трансформаторного масла цеолитами довольно эффективная. но основной минус заключается в том. что после сушки адсорбент необходимо регенерировать для повторного использования. Для этого используют специальные печи в которых адсорбент регенерируется при 200–300 °С, что добавляет определенную сложность при работах с большим объемом масла, особенно при ремонтах маслонаполненного оборудования в "полевых" условиях.

В настоящее время все чаще применяют установки для вакуумной сушки масла. которые одновременно с удалением воды из масла извлекают из него растворенные газы (дегазация трансформаторного масла)

Данные установки (пример https://oiltechclean.ru/#установки-дегазации-масла-увсм) способны более эффективно производить сушку масла при меньших затратах на вспомогательное оборудование и расходные материалы.

Этот вид обработки использует принцип более раннего закипания воды в условиях разрежения. Наиболее яркую иллюстрацию этого принципа можно наблюдать в условиях высокогорья, где для закипания воды требуется температура меньше 100 °С.

При термовакуумной обработке масла сначала нагревается до температуры 55-65 °С, а затем подается в вакуумную колонну. Внутри вакуумной колонны за счет работы вакуумной системы поддерживается глубокий вакуум. Маслопоступает на фильтры-активаторы, и протекает с их внутренней стороны наружу тонкой пленкой, с поверхности которой под действием вакуума интенсивно выделяется вода и газы. Таким образом, термовакуумная обработка позволяет одновременно сушить и дегазировать трансформаторные масла без образования каких-либо отходов, требующих реактивации. Отходы при работе с данными установками - отработанное вакуумное масло и масляные фильтры.

Установки подобного класса могут поднимать пробивное напряжение масла на 25-35кВ за один проход, но благодаря своей производительности (Линейка оборудования ООО "ОИЛТЕХКЛИН" предлагает установки производительностью от 1 до 10 м3/час) https://oiltechclean.ru/#установки-дегазации-масла-увсм время на сушку и дегазацию масла кратно уменьшается.

Так же данное оборудование может производить нагрев и фильтрацию масла, что полезно в зимний период, когда есть необходимость прогреть оборудование для его последующих электрических испытаний.

Компания ООО "ОИЛТЕХКЛИН" производит широкую линейку маслоочистительного оборудования:

Всю линейку нашего оборудования вы сможете найти на нашем сайте https://oiltechclean.ru или получить каталог нашего оборудования по запросу на электронную почту OilTechClean@ya.ru

Для данной статьи были использованы материалы собственных исследований, а так же: