Wilgoć w oleju: wpływ na cechy jakościowe cieczy izolacyjnych

Powszechnie wiadomo, że wilgoć znacząco pogarsza właściwości izolacyjne oleju transformatorowego. Wpływ wilgoci w oleju jest różny w zależności od temperatury i ilości wilgoci oraz stanu, w jakim jest ona obecna w płynie dielektrycznym.

Wilgoć w oleju może występować w trzech stanach: emulsyjnym, roztworze i osadzonym (osiadającym na dnie zbiornika). Zemulgowana woda znacznie zmniejsza wytrzymałość dielektryczną oleju. Rozpuszczona woda i osad nie wpływają na napięcie przebicia oleju transformatorowego, jednakże przy wysokich temperaturach wilgoć może się rozproszyć. Dlatego też maksymalna dopuszczalna zawartość wilgoci w oleju powinna wynosić poniżej 0,001%. Nie tylko sama woda ma wpływ na płyn izolacyjny. Woda wchodząc w interakcję z różnymi zanieczyszczeniami, produktami utleniania i rozkładu decyduje o stopniu wpływu na wytrzymałość dielektryczną oleju izolacyjnego.

Jednocześnie udowodniono, że cząsteczki węgla w oleju mają zdolność pochłaniania i zatrzymywania 30-40% wilgoci. Również wilgoć zawarta w oleju jest absorbowana przez substancje polarne zawarte w oleju. Zatem niemożliwe jest określenie dokładnej ilości wody w ciekłym dielektryku żadną znaną metodą.

Związana woda znacznie zmniejsza wytrzymałość dielektryczną oleju i odporność na wyładowania niezupełne w twardej izolacji.

Należy również pamiętać, że w ujemnych temperaturach woda przechodzi ze stanu skupienia ciekłego w stan stały, co może spowodować uszkodzenie uzwojeń wewnątrz zbiornika.

Metody oznaczania zawartości wilgoci w oleju

Oznaczanie wilgoci przeprowadza się trzema głównymi metodami. Pierwsza polega na ekstrakcji próbek oleju i analizie chemicznej. Metodę tę przeprowadza się na dwa sposoby:

• Test wodorku wapnia mierzy zawartość wilgoci w oleju reagującym z wodorkiem wapnia i uwalniającym gazowy wodór;
• Miareczkowanie Karla Fischera polega na oddziaływaniu wilgoci zawartej w oleju z titrantem (zawierającym jod i dwutlenek siarki rozpuszczony w metanolu). Zawartość wilgoci oblicza się na podstawie ilości wody zużytej podczas elektrolizy. Metoda jest dokładniejsza niż poprzednia, ale nie nadaje się do utlenionych olejów.

Drugą metodą jest chromatografia gazowa, która analizuje rozkład gazów w fazie ciekłej.

Trzecia metoda opiera się na przewodności elektrycznej, ponieważ woda jest bardziej przewodząca niż olej, a sprzęt AC/DC wykrywa zmiany w próbce spowodowane nasyceniem oleju wilgocią.

Suszenie oleju transformatorowego

Olej przed zalaniem do urządzeń energetycznych sprawdza się pod kątem zanieczyszczeń, produktów rozkładu, gazów i rozpuszczonej wody. I chociaż wieloletnie doświadczenie pokazało, że nie da się całkowicie pozbyć pierwiastków zanieczyszczających, wciąż można poprawić cechy jakościowe zużytych i świeżych olejów

Metody stosowane do usuwania wilgoci z oleju to termiczne odwadnianie próżniowe i oczyszczanie absorpcyjne.

Zasada pierwszej metody polega na oddzieleniu wilgoci od oleju pod próżnią. Olej zawierający wodę natryskuje się w kolumnie próżniowej, gdzie woda odparowuje, a wysuszony olej wytrąca się na dno komory.

Skuteczność tej metody zwiększa się po podgrzaniu oleju do wyższej temperatury. Ogrzewanie powoduje odparowanie większej ilości wilgoci i utratę mniej oleju.

Druga metoda, czyli suszenie izolacji elektrycznej adsorbentami, jest dziś najpopularniejsza wśród energetyków. Adsorbentami stosowanymi do oczyszczania oleju są minerały sztuczne lub naturalne. Ze względu na swoje właściwości pochłaniające gromadzą wilgoć i niektóre zanieczyszczenia, które zanieczyszczają olej na ich powierzchni. Jednym z najpowszechniejszych adsorberów tej klasy jest zeolit.

Mikroporowata struktura powierzchni zeolitu pozwala na wchłonięcie i oddanie dużej ilości wilgoci. Powierzchnia pochłaniająca zeolit ​​stanowi ponad połowę jego całkowitej objętości.

Odwadnianie oleju transformatorowego zeolitem:

• Przestrzenie porów są określone przez strukturę zeolitu
• skuteczna interakcja z cząsteczkami wody;
• po podgrzaniu wykazuje wysoką absorpcję wilgoci;
• reaktywacja zeolitu pozwala na jego wielokrotne użycie;
• szybkie procesy adsorpcji;
• utrzymywanie wysokiego stopnia oczyszczenia w całym procesie;
• niskie zużycie energii.

Usuwanie wilgoci z oleju za pomocą sprzętu GlobeCore

Opracowano specjalne instalacje do oczyszczania olejów transformatorowych z produktów starzenia i rozkładu za pomocą zeolitu.

Firma GlobeCore opracowała specjalną wersję MCU – 4,3 instalacja do regeneracji oleju zeolitem. Czyści oleje izolacyjne o lepkości poniżej 70 cSt w temperaturze 50°C oraz usuwa wilgoć, a także produkty starzenia i utleniania (zanieczyszczenia mechaniczne, powietrze, produkty starzenia urządzeń).

Urządzenie składa się z części grzewczo-filtracyjnej oraz części z wkładami sorbentowymi. Jest również wyposażony w części zamienne:

• złącze krzyżowe;
• element grzejny;
• mankiety;
• Zawór zwrotny;
• Pompa uszczelkowa.

Jednostka MCU do suszenia oleju zeolitowego działa w dwóch trybach:

• ogrzewanie i filtracja;
• odkwaszenie.

Szybkość przetwarzania wynosi 4,3 m3 / h. Czystość oleju wyraża się w zawartości wilgoci poniżej 10 g/t (przy zawartości wilgoci początkowej poniżej 50 g/t) i stopniu filtracji 5 µm.

Działanie GlobeCore MCU-4.3 wymaga spełnienia następujących wymagań bezpieczeństwa:

• obsługa i konserwacja są wykonywane wyłącznie przez personel zaznajomiony z dokumentacją techniczną dotyczącą użytkowania tego sprzętu;
• właściwe uziemienie sprzętu;
• zawory wylotowe są zamknięte przed operacją;
• prace konserwacyjne i naprawcze są wykonywane wyłącznie na wyłączonym sprzęcie.

Urządzenia do suszenia zeolitu po adsorpcji

Przewagą zeolitu nad innymi adsorbentami usuwającymi wilgoć z oleju jest jego zdolność do reaktywacji i ponownego użycia. Sprzęt do reaktywacji zeolitu taki jak szafa susząca SSC-15 firmy GlobeCore służy do wstępnego suszenia zeolitu i głębokiego odwadniania.

Jest to szafka metalowa będąca komorą suszarniczą z grzejnikami zamontowanymi po obu stronach. Tylny panel wyposażony jest w wentylator. Przepuszcza powietrze z nagrzewnic elektrycznych z powrotem przez boczne otwory w ściankach szafy. Suszarka zeolitowa wyposażona jest w panel sterujący, który mocowany jest do szafy w osobnym pojemniku.

W każdym cyklu regeneracji zużywa się mniej niż 130 dm3 zeolitu.

GlobeCore stale pracuje nad udoskonalaniem swojego sprzętu i jest gotowa do współpracy z firmami zajmującymi się naprawą i konserwacją urządzeń transformatorowych, uwzględniając życzenia każdego klienta.