Трансформаторы необходимы для эффективной передачи и распределения электроэнергии в электросетях. Трансформаторное масло, ключевой компонент этих устройств, выполняет множество важных функций, таких как изоляция, охлаждение и гашение дуги. При трансфоПри нагревании масла rme происходит ряд физических и химических изменений, которые могут существенно повлиять на производительность и срок службы трансформатора.

Физические изменения

1.Снижение вязкости

При нагревании трансформаторного масла его вязкость уменьшается. Вязкость является мерой сопротивления жидкости течению. При нормальных рабочих температурах трансформаторное масло имеет относительно низкую вязкость, что позволяет ему свободно циркулировать внутри трансформатора для эффективной передачи тепла. При нагревании молекулы в масле приобретают больше кинетической энергии, что уменьшает межмолекулярные силы, удерживающие их вместе. Это снижение вязкости позволяет маслу легче течь, улучшая его охлаждающие возможности. Например, в большом силовом трансформаторе, работающем под большой нагрузкой, температура масла может повышаться. Сниженная вязкость гарантирует, что масло может быстро достичь всех частей трансформатора, отводя тепло от горячих точек, таких как обмотки.

2.Расширение объема

Нагревание приводит к расширению объема трансформаторного масла. Это происходит из-за увеличения расстояния между молекулами по мере того, как они получают больше энергии. Коэффициент теплового расширения трансформаторного масла относительно невелик, но все же достаточно значителен, чтобы его учитывать при проектировании трансформатора. В герметичных трансформаторах это расширение может привести к увеличению внутреннего давления. Если давление становится слишком высоким, это может вызвать такие проблемы, как утечки масла или повреждение корпуса трансформатора. Чтобы учесть это, трансформаторы часто оснащаются устройствами, такими как расширители, которые могут компенсировать изменения объема масла по мере его нагрева и охлаждения.

Химические изменения

1.Окисление

При нагревании трансформаторного масла, особенно в присутствии кислорода, может произойти окисление. Кислород воздуха реагирует с углеводородами в масле, что приводит к образованию различных продуктов окисления. Эти продукты могут включать органические кислоты, пероксиды и шлам. Окисление не только ухудшает качество масла, но и снижает его диэлектрическую прочность. Со временем накопление продуктов окисления может засорить охлаждающие каналы в трансформаторе, затрудняя поток масла и снижая его охлаждающую эффективность. Для смягчения окисления в трансформаторное масло в процессе производства часто добавляют антиоксиданты. Эти антиоксиданты могут замедлить реакцию окисления, реагируя со свободными радикалами, образующимися в процессе окисления.

2.Разложение

При высоких температурах трансформаторное масло может разлагаться. Длинноцепочечные углеводороды в масле распадаются на более мелкие молекулы, такие как газы (например, метан, этан и водород) и летучие соединения. Это разложение представляет собой сложную химическую реакцию, которая может быть ускорена такими факторами, как присутствие металлических катализаторов (из компонентов трансформатора), высокое электрическое напряжение и длительность нагрева. Образование газов может привести к образованию пузырьков газа в масле. Эти пузырьки могут нарушить электроизоляционные свойства масла, увеличивая риск электрического пробоя. В экстремальных случаях разложение трансформаторного масла может привести к значительной потере его изолирующих и охлаждающих свойств, что может привести к отказу трансформатора.

Влияние на производительность трансформатора

1.Деградация изоляции

Физические и химические изменения в трансформаторном масле из-за нагрева могут привести к ухудшению изоляции. Снижение диэлектрической прочности, вызванное окислением и наличием пузырьков газа от разложения, означает, что масло менее способно выдерживать высокие перепады напряжения. Это увеличивает риск возникновения электрической дуги и коротких замыканий внутри трансформатора. Если изоляция полностью выйдет из строя, это может привести к серьезной электрической неисправности, ведущей к отключению электроэнергии и дорогостоящему ремонту.

2.Неэффективность охлаждения

Образование шлама в результате окисления и засорение каналов охлаждения может снизить эффективность масла как охлаждающей жидкости. По мере снижения эффективности охлаждения температура внутри трансформатора повышается еще больше. Это создает порочный круг, поскольку более высокие температуры ускоряют физические и химические изменения в масле. В конечном итоге трансформатор может перегреться, что приведет к повреждению его обмоток и других компонентов.

В заключение, нагревание трансформаторного масла вызывает ряд физических и химических изменений, которые могут иметь далеко идущие последствия для производительности и надежности трансформаторов. Понимание этих изменений имеет решающее значение для правильной эксплуатации, обслуживания и проектирования трансформаторов для обеспечения безопасной и эффективной поставки электроэнергии.