Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жоғары тазартылған минералды май. Трансформатор майы немесе оқшаулағыш май – жоғары температурада тұрақты және электр оқшаулау қасиеттері өте жақсы май. Ол майға толы ылғалды трансформаторларда, кейбір жоғары кернеулі конденсаторларда, флуоресценттік шамдардың балластарында және жоғары кернеулі коммутаторлар мен автоматтардың кейбір түрлерінде қолданылады. Оның қызметтері – оқшаулау, корона разряды мен доғаның пайда болуын басу және салқындатқыш ретінде жұмыс істеу. Трансформатор майы көбінесе минералды май негізінде жасалады, бірақ әртүрлі техникалық немесе экологиялық қасиеттері бар баламалы құралымдардың танымалдылығы артып келеді.
Highly refined mineral oil
Transformer oil or insulating oil is an oil that is stable at high temperatures and has excellent electrical insulating properties. It is used in oil filled wet transformers, some types of high voltage capacitors, fluorescent lamp ballasts, and some types of high voltage switches and circuit breakers. Its functions are to insulate, suppress corona discharge and arcing, and to serve as a coolant. Transformer oil is most often based on mineral oil, but alternative formulations with different engineering or environmental properties are growing in popularity.
Функциясы мен қасиеттері
Трансформатор майының негізгі функциялары – трансформаторды оқшаулау және салқындату. Сондықтан оның жоғары диэлектрлік беріктігі, жылу өткізгіштігі және химиялық тұрақтылығы болуы керек, сондай-ақ жоғары температурада ұзақ уақыт сақталғанда да осы қасиеттерін жоғалтпауы тиіс. Әдетте, олардың тұтану температурасы 140 °C-тан (284 °F) жоғары, құю температурасы 40 °C-тан (40 °F) төмен, ал диэлектрлік түзілу кернеуі 28 кVRMS-ден жоғары болады. Үлкен қуатты трансформаторларды салқындатуды жақсарту үшін майға толы ыңыршақта табиғи конвекция арқылы май айналымын қамтамасыз ететін сыртқы радиаторлар орнатылуы мүмкін. Мыңдаған киловольт-ампер қуаттылығы бар қуатты трансформаторларда салқындатқыш желдеткіштер, май сорғылары және тіпті май-су жылу алмастырғыштары да болуы мүмкін. Қуатты трансформаторлар ұзаққа созылатын кептіру процесінен өтеді, онда электрлік өздігінен қыздыру, вакуум қолдану немесе екеуінің үйлесімі пайдаланылады, бұл трансформатордың оқшаулағыш май құйылғанға дейін су буынан толық босатылуын қамтамасыз етеді. Бұл коронаның пайда болуын және жүктеме астында электрлік бұзылудың алдын алуға көмектеседі. Майға толы трансформаторларда консерваторлық май резервуарымен жабдықталған Бухгольц релесі сияқты газды анықтау релесі болуы мүмкін. Бұл қауіпсіздік құрылғылары короналық разряд, қызып кету немесе ішкі электр доғасы нәтижесінде трансформатордың ішінде газдың жиналуын анықтайды. Газдың баяу жиналуы немесе қысымның күрт өсуі жағдайында бұл құрылғылар трансформатордан қуатты ажырату үшін қорғаныш автоматты ажыратқышын іске қоса алады. Консерваторы жоқ трансформаторлар әдетте Бухгольц релесімен ұқсас функцияны орындайтын кенеттен қысым релелерімен жабдықталады.
Transformer oil's primary functions are to insulate and cool a transformer. It must therefore have high dielectric strength, thermal conductivity, and chemical stability, and must keep these properties when held at high temperatures for extended periods. Typically, they have a flash point greater than 140 °C (284 °F), pour point less than 40 °C ( 40 °F), and a dielectric breakdown at greater than 28 kVRMS. To improve cooling of large power transformers, the oil filled tank may have external radiators through which the oil circulates by natural convection. Power transformers with capacities of thousands of kilovolt ampere may also have cooling fans, oil pumps, and even oil to water heat exchangers. Power transformers undergo prolonged drying processes, using electrical self heating, the application of a vacuum, or both to ensure that the transformer is completely free of water vapor before the insulating oil is introduced. This helps prevent corona formation and subsequent electrical breakdown under load. Oil filled transformers with a conservator oil reservoir may have a gas detector relay like a Buchholz relay. These safety devices detect the buildup of gas inside the transformer due to corona discharge, overheating, or an internal electric arc. On a slow accumulation of gas, or rapid pressure rise, these devices can trip a protective circuit breaker to remove power from the transformer. Transformers without conservators are usually equipped with sudden pressure relays, which perform a similar function as the Buchholz relay.
Минералды майға балама
Минералды май трансформатор майы ретінде тиімді, бірақ оның бірнеше кемшіліктері бар, соның бірі – кейбір баламалармен салыстырғанда салыстырмалы түрде төмен тұтану температурасы. Егер трансформатордан минералды май ағып шықса, өрт қаупі туындауы мүмкін. Өрт қағидалары көбінесе ғимарат ішіндегі трансформаторлар үшін жақын тұтанбайтын сұйықтықты қолдануды немесе мүлдем сұйықтықсыз құрғақ типтегі трансформаторларды пайдалануды талап етеді. Минералды май сонымен қатар қоршаған ортаны ластайды, ал оның оқшаулағыш қасиеттері судың тіпті аз мөлшерімен де тез нашарлайды. Осы себепті трансформаторлар майдың ішіне судың кірмеуін қамтамасыз етуге жақсы жабдықталған. Пентаэритритол тетрамай қышқылының синтетикалық және табиғи эфирлері минералды майға ұқсас, жиі қолданылатын балама ретінде пайда болды, әсіресе 300 °C (572 °F) жоғары тұтану температурасы бар үй ішіндегі жоғары өрт қаупі бар жағдайларда. Олар биоразлагаюшы, бірақ минералды майдан қымбат. Табиғи эфирлердің 120°C температурадағы оттегіге қаныққан сынақтағы тотығуға төзімділігі шамамен 48 сағатты құрайды, ал минералды майлар үшін бұл көрсеткіш 500 сағатқа жетеді, сондықтан олар жабық трансформаторларда қолданылады. Үлкен трансформаторлар үшін герметикалық тығыздағыштар жылулық кеңею мен қысылуға байланысты маңызды. Орта және үлкен қуатты трансформаторлар әдетте консерватормен жабдықталған және табиғи эфирді қолдану арқылы оттегінің кіруін азайту және табиғи эфирдің минералды майларға қарағанда жылдам тотығуын болдырмау үшін резеңке қапшықты пайдаланады. Силикон немесе фторкөміртек негізіндегі майлар да қолданылады, олар тіпті жақын тұтанбайды, бірақ эфирлерге қарағанда қымбат және биоразлагаюшы емес. Қазіргі уақытта 3 миллионнан астам трансформаторлар қызметте, олардың құрамында соя немесе рапс негізіндегі формулалар бар, олар 500 кВ дейінгі трансформаторларда қолданылады. Дегенмен, кокос майы негізіндегі формулалар суық климатта немесе 230 кВ-тан жоғары кернеуде қолдануға жарамсыз. Зерттеушілер сондай-ақ трансформаторларды пайдалану үшін нано сұйықтықтарды зерттеп жатыр; олар майдың тұрақтылығын және жылулық және электрлік қасиеттерін жақсарту үшін қосымша ретінде қолданылады.
Mineral oil is generally effective as a transformer oil, but it has some disadvantages, one of which is its relatively low flashpoint versus some alternatives. If a transformer leaks mineral oil, it can potentially start a fire. Fire codes often require that transformers inside buildings use a less flammable liquid, or the use of dry type transformers with no liquid at all. Mineral oil is also an environmental contaminant, and its insulating properties are rapidly degraded by even small amounts of water. Transformers are well equipped to keep water outside the oil for this reason. Pentaerythritol tetra fatty acid synthetic and natural esters have emerged as an increasingly common mineral oil alternative, especially in high fire risk applications such as indoors due to their high fire point, which are over 300 °C (572 °F). They are biodegradable, but however are more expensive than mineral oil. Natural esters have lower oxidation stability in the 120C oxygen saturated test of approximately 48 hours compared to 500 hours for Mineral oils, and are therefore used in closed transformers. Hermetic seals are important for larger transformers due to thermal expansion and contraction. Mid size and large power transformers will typically have a conservator and employ a rubber bag with the use of natural ester to reduce oxygen ingress and prevent the natural ester from experiencing a faster oxidation than utilities are accustomed to with mineral oils. Silicone or fluorocarbon based oils, which are even less flammable, are also used, but they are more expensive than esters, and are not biodegradable. There are over 3 million transformers in service with vegetable based formulations, using soy or rapeseed based formulations in up to 500 kV transformers so far. However, coconut oil based formulations are unsuitable for use in cold climates or for voltages over 230 kV. Researchers are also investigating nanofluids for transformer use; these would be used as additives to improve the stability and thermal and electrical properties of the oil.
Полихлорлы бифенилдер (PCB)
Полихлорлы бифенилдер (ПХБ) – синтетикалық диэлектриктер, бір ғасырдан астам бұрын жасалған және олардың кеңінен қолданылуына себеп болған қасиеттері анықталған. Бұрын ПХБ трансформатор майы ретінде қолданылды, себебі олардың диэлектрлік беріктігі жоғары және тұтанбайды. Алайда, олар уытты, биоаккумулятивті, биологиялық ыдырамайтын және қауіпсіз жоюы қиын. Оларды жаққанда хлорланған диоксиндер мен хлорланған дибензофурандар сияқты одан да уытты заттар түзіледі. 1970 жылдардан бастап көптеген елдерде ПХБ-ның жиналуы және олардың түйіндемелерінің уыттылығына байланысты ПХБ өндірісі мен жаңа қолданылуына тыйым салынды. Мысалы, АҚШ-та 1979 жылы Улы заттарды бақылау туралы заң бойынша ПХБ өндірісіне тыйым салынды. Көптеген елдерде ПХБ-мен ластанған жабдықтарды қайта өңдеу және қауіпсіз жою бойынша маңызды бағдарламалар іске асырылуда. ПХБ-мен ластанған трансформатор майын қайта өңдеудің бір әдісі – ПХБ-ны жою жүйесін қолдану, оны ПХБ-ны дехлорилеу жүйесі деп те атайды. ПХБ-ны жою жүйелері химиялық реакция кезінде хлор атомдарын басқа молекулалардан бөліп алу үшін сілтілік дисперсияны пайдаланады. Бұл ПХБ-сыз трансформатор майы мен ПХБ-сыз шламды құрайды. Одан кейін оларды центрифуга арқылы бөліп алуға болады. Шламды қалыпты ПХБ-сыз өнеркәсіптік қалдықтар ретінде жоюға болады. Өңделген трансформатор майы толыққанды қалпына келтіріліп, қажетті стандарттарға сай келеді және ПХБ қалдықтары анықталмайды. Осылайша, оны трансформаторларда оқшаулағыш сұйықтық ретінде қайта қолдануға болады. ПХБ және минералды май кез келген пропорцияда араласады, ал кейде бір жабдық (барабандар, сорғылар, шлангтар және т.б.) екі түрлі сұйықтық үшін де қолданылды, сондықтан трансформатор майының ПХБ-мен ластануы маңызды мәселе болып қалады. Мысалы, қазіргі заңнамаға сәйкес, ПХБ концентрациясы миллионға 5 бөліктен асса, май Калифорнияда қауіпті қалдық ретінде жіктелуі мүмкін.
Polychlorinated biphenyls (PCB) are synthetic dielectrics first made over a century ago and found to have desirable properties that led to their widespread use. Polychlorinated biphenyls were formerly used as transformer oil, since they have high dielectric strength and are not flammable. Unfortunately, they are also toxic, bioaccumulative, not at all biodegradable, and difficult to dispose of safely. When burned, they form even more toxic products, such as chlorinated dioxins and chlorinated dibenzofurans. Beginning in the 1970s, production and new uses of PCBs were banned in many countries, due to concerns about the accumulation of PCBs and toxicity of their byproducts. For instance, in the USA, production of PCBs was banned in 1979 under the Toxic Substances Control Act. In many countries significant programs are in place to reclaim and safely destroy PCB contaminated equipment. One method that can be used to reclaim PCB contaminated transformer oil is the application of a PCB removal system, also called a PCB dechlorination system. PCB removal systems use an alkali dispersion to strip the chlorine atoms from the other molecules in a chemical reaction. This forms PCB free transformer oil and a PCB free sludge. The two can then be separated via a centrifuge. The sludge can be disposed as regular non PCB industrial waste. The treated transformer oil is fully restored, meeting the required standards, without any detectable PCB content. It can, thus, be used as the insulating fluid in transformers again. PCBs and mineral oil are miscible in all proportions, and sometimes the same equipment (drums, pumps, hoses, and so on) was used for either type of liquid, so PCB contamination of transformer oil continues to be a concern. For instance, under present regulations, concentrations of PCBs exceeding 5 parts per million can cause an oil to be classified as hazardous waste in California.