Univerzitet u Beogradu
ELEKTROTEHNIČKI FAKULTET
DIPLOMSKI RAD
Uticaj zagađenja čestica transformatorskog ulja
na njegovu električnu čvrstoću
Mentor:
Kandidat:
Dr Predrag Osmokrović
Beograd, 2008.
Uticaj zagađenja čestica transformatorskog ulja na njegovu električnu čvrstoću Diplomski rad
uređaja izolaciona tečnost je izložena uticaju električnog polja, povišene temperature, kiseonika
i vlage, čvrste izolacije, kao i katalitičkog delovanja metalnih konstrukcionih materijala. Da bi u
uslovima navedenih faktora izolaciona tečnost obavljala svoje funkcije, ona mora imati sledeće
osobine:
visoku dielektričnu čvrstoću,
nizak faktor dielektričnih gubitaka.
visoku električnu otpornost,
visoku specifičnu toplotu i toplotnu provodnost,
visoku hemijsku stabilnost,
nisku viskoznost i dobru tečljivost na niskim temperaturama,
malu isparljivost i visoku tačku paljenja,
malu sposobnost rastvaranja,
nisku gustinu,
dobru sposobnost gašenja luka,
da je nazapaljiva,
da je neotrovna,
da je jeftina i dostupna u potrebnim količinama.
Jasno je ni jedna tečnost nema sve ove osobine, koje su često kontradiktorne. U
zavisnosti od konkretnih zahteva primene (vrste električnog uređaja i uslova rada) bira se
tečnost koja najbolje odgovara datim uslovima. Kao izolacione tečnosti koriste se sledeće grupe
i tipovi tečnosti:
mineralna ulja,
sintetički ugljovodonici (polialkeni, alkilaromati),
halogenisani ugljovodonici (polihlorisani bifenili, polifluorisani i polihlorisani
alkani i alkeni),
poli-organo-siloksani (poli-dimetil siloksan),
esteri mono i di-karboksilnih kiselina (di-oktil ftalat, di-butil sebacat, poliol
estri),
Elektrotehnički fakultet Beograd
4
Uticaj zagađenja čestica transformatorskog ulja na njegovu električnu čvrstoću Diplomski rad
esteri fosforne kiseline (tri-krezil fosfat),
biljna ulja (ricinusovo ulje).
Kao elektroizolaciona tečnost, koja ispunjava najveći broj traženih osobina,
upotrebljava se mineralno ulje koje zato ima i najširu primenu, a s obzirom da se za punjenje
transformatora troše najveće količine, ova ulja se često nazivaju i transformatorska ili kraće
trafo ulja.
Mineralna izolaciona ulja se dobijaju rafinacijom destilata područja destilacije 300 –
400
0
C. Ovo područje destilacije obezbeđuje zadovoljavanje osnovnih fizičkih karakteristika
izolacionog ulja, koje su definisane internacionalnim i nacionalnim standardima.
Da bi se ispunili zahtevi za niskotemperaturske karakteristike, uglavnom se koriste
destilati nafte naftenske osnove, a rafinacijom i završnom doradom se odstranjuju nepoželjna
jedinjenja i poboljšavaju fizičko-hemijske i električne osobine proizvoda - izolacionog ulja.
Umesto klasičnih postupaka rafinacije, koji često nisu u stanju da zadovolje stroge zahteve
kvaliteta proizvoda, pogotovo kada su polazni destilati sa visokim sadržajem aromatskih i
sumpornih jedinjenja, uvode se katalitički procesi obrade sa vodonikom, koji u zavisnosti od
procesnih uslova vrše veću ili manju promenu hemijske strukture ulazne sirovine. Hidrokreking,
kao najoštriji proces obrade frakcija nafte sa vodonikom (stepen konverzije oko 50%).
omogućuje proizvodnju kvalitetnih izolacionih, turbinskih, belih tehničkih i baznih ulja.
U prošlosti su se samo naftenska bazna ulja upotrebljavala za proizvodnju
transformatorskih ulja jer imaju odlična niskotemperaturska svojstva bez deparafinacije. Zbog
sve manje raspoloživih naftenskih ulja, danas se i parafinska ulja upotrebljavaju kao ulja za
transformatore, ali je njih potrebno prethodno duboko deparafinirati što svakako povećava
troškove proizvodnje.
Treba optimizirati dubinu rafinacije da se ne otklone iz vretenskih uljnih frakcija i
prirodni inhibitori koji su važni u pogledu oksidacije, ispuštanja gasova i dr. Najpre se ulje
rafinira (hidrofinishing), a onda obrađuje sa zemljom za izbeljivanje. I kisela rafinacija se još
uvek uspešno primenjuje u proizvodnji ovih ulja.
Sintetička ulja se upotrebljavaju za transformatore samo u izuzetnim slučajevima,
zbog njihove velike cene. Kada se u pogonu transformatora traži naročita zaštita od požara
upotrebljavaju se vatrootporni hlorisani bifenili. Hlorisani bifenili se sve manje upotrebljavaju
zbog toksikoloških i ekoloških razloga.
Elektrotehnički fakultet Beograd
5
Uticaj zagađenja čestica transformatorskog ulja na njegovu električnu čvrstoću Diplomski rad
Karakteristika
JUS B.H3.561
IEC 296
Klasa I
Klasa II
Klasa III
Klasa I
Klasa II Klasa III
Kinematička
viskoznost (mm
2
/s)
40° C
-15° C
-30° C
-40° C
≤ 16.5
≤800
≤ 11.0
≤ 1800
≤ 3.5
≤ 150
≤ 16.5
≤ 800
≤ 11.0
≤ 1800
≤ 3.5
≤ 150
Tačka paljenja(
0
C)
≥ 140
≥ 130
≥ 95
≥ 140
≥ 130
≥ 95
Tačka tečenja (
0
C)
≤-30
≤-45
≤-60
≤-30
≤-45
≤-60
Gustina na 20
0
C
(kg/m
3
)
≤ 895
≤ 895
Međupovršinski
napon na 25
0
C
(N/m)
≥ 40-10"
ne zahteva se
Neutralization! broj
(mgKOH/g)
≤ 0.03
≤ 0.03
Korozivni sumpor
nekorozivno
nekorozivno
Oksidaciona
stabilnost IEC 74
-
neutralization
broj (mg KOH/g)
-
talog (% m/m)
≤ 0.30
≤ 0.06
≤ 0.40
≤ 0.10
Oksidaciona
stabilnost IEC 474*
- indukcioni period
(h)
≥ 120
nema ograničenja
Probojni napon
- isporučeno (kV)
- nakon sušenja (kV)
≥ 30
≥ 50
≥ 30
≥ 50
Faktor dielektričnih
gubitaka na 90* i 40
do 60 Hz
≤ 0.005
≤ 0.005
* Inhibirano ulje
Tabela 1. Zahtevi kvaliteta za neupotrebljavana mineralna izolaciona ulju za transformatore i
prekidače prema slandardima JUS B.H3.561 i IEC 296
Elektrotehnički fakultet Beograd
7
