V posledných rokoch sa priemyselné oleje, najmä mazacie oleje, výrazne zlepšili a zlepšili svoje vlastnosti a výkon použitím malého množstva prísad. Podobné vylepšenia možno dosiahnuť aj v prípade elektrického oleja, hoci priemysel transformátorov, najmä v Spojenom kráľovstve, sa zdráha používať prísady. Hlavnou úvahou je, ako dlho môže účinnosť tohto zlepšenia trvať. Veď ani tie najpokročilejšie aditíva nedokážu udržať olej v motore auta 30 rokov. Niektorí používatelia majú podozrenie, že ropné spoločnosti sa po použití aditív budú snažiť využiť ropu, ktorá je slabo rafinovaná alebo úplne nevhodná pre energetický priemysel.
1. Dôvody používania aditív
Pred diskusiou o aditívach a výkone, ktorý je možné dosiahnuť použitím aditív, je dôležité zvážiť nežiaduce vlastnosti oleja a ako minimalizovať vzniknuté problémy bez použitia aditív.
Ako už bolo spomenuté, izolačný olej podstúpi oxidáciu, ktorá bude generovať zrazeniny. Pred . 30 alebo viac rokmi sa pri vypnutí transformátora z dôvodu dlhšej prevádzky alebo predčasného zlyhania často zistilo, že celé železné jadro a cievka boli pokryté hrubou vrstvou tmavohnedého olejového kalu. Tieto usadeniny čiastočne blokujú priechod oleja, znižujú cirkuláciu oleja a znižujú účinnosť prenosu tepla medzi cievkou, oceľovým plechom so železným jadrom a olejom, čím spôsobujú zvýšenie teploty medi a železa. Samozrejme, ďalej podporuje oxidáciu a tvorbu ropných kalov, čo spôsobuje začarovaný kruh. Nadmerná teplota môže viesť k rýchlej degradácii izolácie a predčasnému ukončeniu životnosti transformátora.
Ako už bolo naznačené, ďalším výsledkom oxidácie je zvýšenie čísla kyslosti oleja. Kedysi sa predpokladalo, že kyselina je menej škodlivá ako sediment a v skutočnosti to tak môže byť. Ľudia si teraz uvedomujú, že zvýšenie hodnoty kyslosti v oleji môže byť veľmi škodlivé pre normálnu prevádzku transformátorov, takže sa mu treba vyhnúť. Kyselina je organická látka, ale nie je to korozívne činidlo, ako je kyselina sírová. Tieto kyseliny však môžu stále spôsobovať koróziu a urýchľovať degradáciu pevnej izolácie.
Bez použitia aditív však existuje aj veľa metód na zníženie oxidácie. Po prvé, mal by sa znížiť stupeň kontaktu medzi olejom a vzduchom. Existuje mnoho dôvodov, prečo človek nechce, aby bol olej úplne izolovaný od vonkajšieho vzduchu. Okrem najmenšieho distribučného transformátora je ekonomickejší prístup pozrieť sa na nádrž na skladovanie oleja. Tým sa nielen zmenšuje plocha kontaktu medzi olejom a vzduchom, ale je tiež zabezpečená nižšia teplota kontaktu medzi olejom a vzduchom ako pri veľkom objeme oleja. Samozrejme, dôležitým faktorom je teplota. Rýchlosť oxidácie oleja sa zdvojnásobí pri každom zvýšení teploty o 7 stupňov C. Okrem toho, ako už bolo spomenuté, existuje aj katalytický účinok, žiaľ, meď je silným katalyzátorom v oxidačnom procese. Železo je tiež katalyzátor, ale nie taký silný ako meď. Je takmer nemožné vyhnúť sa katalytickému efektu medi vinutia, hoci papierová izolácia môže obmedziť priblíženie oleja k medi a znížiť katalytický efekt. Čistá meď sa často používa pre nízkonapäťové vodiče a pripojenia elektród a možno ju izolovať pocínovaním, pretože cín nemá katalytický účinok. Vnútorný povrch palivovej nádrže aj svorka železného jadra môžu byť potiahnuté vrstvou žiaruvzdornej farby. Niekedy dochádza aj k autokatalytickému efektu. Na urýchlenie oxidácie majú vplyv aj samotné produkty oxidácie. Najmä pri oxidácii určitých aromatických zlúčenín. Preto, keď sa obsah aromatických uhľovodíkov v oleji zvýši o viac ako špecifikovanú hodnotu 5% -10%, olej je náchylnejší na oxidáciu.
Za posledných 30 rokov len tieto opatrenia dokázali výrazne znížiť stupeň oxidácie. Od 70. rokov minulého storočia má prevádzková teplota transformátorov stúpajúcu tendenciu. Ako opatrenie na zníženie nákladov boli oslabené rôzne opatrenia na zníženie kontaktu medzi olejom a katalyzátormi, meďou a železom, najmä pre distribučné transformátory. To opäť povedie k tomu, že používatelia transformátorov budú čeliť vážnemu vplyvu oxidácie na mnohé transformátory.
2. Používajte prísady
V Spojenom kráľovstve sa stalo konvenciou, že aditíva nie sú povolené v izolačnom oleji. V iných krajinách sa aditíva používajú v transformátorovom oleji už mnoho rokov kvôli ich špeciálnemu účelu inhibovať oxidáciu. Oleje, ktoré používajú prísady, sa nazývajú antioxidačné oleje.
Inhibícia oxidácie sa dosiahne pridaním antioxidantov, pasivátorov kovov a deaktivátorov. Kovové pasivátory a aktivátory reagujú s kovmi, aby zabránili kovovej katalýze, zatiaľ čo inhibítory oxidácie reagujú s počiatočnými oxidačnými produktmi, ako sú voľné radikály alebo peroxidy, aby zastavili alebo prerušili oxidačnú reakciu. Niektoré prírodné zlúčeniny v oleji obsahujú najmä zlúčeniny-síry, ktoré týmto spôsobom pôsobia ako antioxidanty. Výsledky štúdie oxidačného procesu naznačujú, že určité organické kovové zlúčeniny medi rozpustené v oleji majú ešte silnejšie katalytické účinky ako samotný olej. Niektoré zlúčeniny podliehajú ďalším zmenám, znižujú aktivitu alebo „pasivujú“ medený povrch, čím v podstate bránia medi v rozpúšťaní v oleji a dokonca inhibujú katalýzu rozpustenej medi.
Väčšina transformátorových inžinierov má teraz znalosti o antioxidačných olejoch. Jeho použitie je však v Spojenom kráľovstve stále obmedzené. Okrem toho, že niektorí používatelia pochybujú o jeho výkone, môže to byť spôsobené aj stabilnou kvalitou a jednoduchým obstarávaním izolačného oleja bez antioxidantov, ako aj posilnenou údržbou izolačného oleja, vďaka čomu majú vo väčšine transformátorov dlhú životnosť. Používatelia preto nie sú ochotní investovať vysoké náklady na nákup antioxidačného oleja.
Antioxidačné oleje sú však bežné vo väčšine európskych krajín a Spojených štátoch. Ako už bolo spomenuté, v BS148:1998 je časť, ktorá špecifikuje antioxidačné oleje a dôvodom zahrnutia antioxidačných olejov do technických špecifikácií BS je len zachovanie konzistentnosti s Európou. Technickou charakteristikou antioxidačného oleja je samozrejme to, že je vhodný pre situácie, keď je prevádzková teplota oleja vyššia ako priemerná teplota oleja, ako napríklad v tropických oblastiach. Je však potrebné zvážiť vplyv tejto vysokej teploty na vláknité izolačné materiály.
3. Depresívum bodu naliatia
Ďalšími bežne používanými prísadami do transformátorového oleja sú látky znižujúce bod tuhnutia. Ich použitie sa datuje od 70. rokov minulého storočia, neskôr ako antioxidanty. Ľuďom to pripomína BS148, ktorý vyžaduje, aby transformátorový olej tiekol pri teplotách až -30 stupňov. Pri cyklických základových olejoch to nie je problém, takže nie sú potrebné žiadne zlepšovacie metódy. Začiatkom 70. rokov sa však zdalo, že svetové zdroje cyklickej alkylovej ropy sa blížia k vyčerpaniu (neskôr sa potvrdilo, že tomu tak nie je). Okrem toho existujú aj iné ekonomické dôvody na to, aby sme dúfali v extrakciu elektrického oleja z parafínovej ropy. Vzhľadom na to, že parafínové zložky obsiahnuté v týchto olejoch sú náchylné na tuhnutie pri vyšších teplotách, nemôžu dosiahnuť nízky bod tuhnutia cykloalkylových olejov. Hoci, ako už bolo spomenuté, olej na báze parafínu je možné odparafínovať a je možné vytvoriť proces rafinácie, vysoké náklady sú v rozpore s pôvodným zámerom použitia ropy na báze parafínu. Funkciou látok znižujúcich bod tuhnutia je zabrániť časticiam vosku zrážať sa a spájať sa za vzniku matrice pri nízkych teplotách, čo bude brániť toku oleja.
