Силіконові трансформаторні оливи

Силіконові трансформаторні оливи - синтетичні діелектричні рідини на основі полісилоксанів без пакетів присадок. Основний і найпоширеніший тип - полідиметилсилоксанові (ПДМС) рідини, що нормуються стандартом IEC 836 Type T-1 і ASTM D 4652. ПДМС-рідини класифікуються за IEC 1100 як клас K3 - найменша теплота згоряння у класі рідин з температурою займання вище 300°C. Нормовані параметри IEC 836 Type T-1: кінематична в'язкість при 40°C - 40±4 мм²/с; температура спалаху - не нижче 240°C (закритий тигель); температура займання - не нижче 330°C (відкритий тигель); температура застигання - не вище -50°C; пробивна напруга - не менше 40 кВ; tgδ при 90°C/50 Гц - не більше 0,001; діелектрична проникність при 90°C - 2,55±0,05; питомий об'ємний опір при 90°C - не менше 100 ГОм·м; нейтралізаційне число - не більше 0,02 мг КОН/г; вміст води (при поставці) - не більше 50 мг/кг. Теплофізичні характеристики ПДМС: теплопровідність 0,151 Вт/(м·К), питома теплоємність 1,51 кДж/(кг·К).

За складом виділяють два принципово різних класи продуктів.

• ПДМС-рідини (IEC 836 Type T-1) - стандартизований тип для силових і вимірювальних трансформаторів; робочий діапазон від -60 до +180°C; пожежобезпечна заміна мінеральних олив у трансформаторах у приміщеннях, тунелях і поблизу об'єктів з підвищеними вимогами до пожежної безпеки.
• Рідини на основі ПЕМС і ПФМС - полісилоксанові рідини з етильними й фенільними групами; мають принципово іншу хімічну структуру, інші показники в'язкості та густини порівняно з ПДМС; стандарт IEC 836 Type T-1 на них не поширюється - параметри й галуззю застосування визначаються індивідуальними TDS виробника; застосовуються у високотемпературних і спеціалізованих системах.

Ключові переваги ПДМС-рідин перед мінеральними оливами: значно вища температура спалаху й займання, мала зміна в'язкості під час термоциклювання, відсутність утворення осаду під час старіння, хімічна інертність до металів, целюлозної і полімерної ізоляції. Важливо під час ретрофіттингу: в'язкість ПДМС за кімнатної температури вища, ніж у мінеральної оливи, що знижує інтенсивність природної конвекції. Під час заміни мінеральної оливи на силіконову без модернізації системи охолодження рекомендується зниження номінальної потужності на 10-15% для запобігання перегріву обмоток. Вибір марки погоджують за TDS відповідно до вимог IEC 836 і класу обладнання.

Чим силіконова трансформаторна олива принципово відрізняється від мінеральної? Температура спалаху ПДМС-рідин Type T-1 за IEC 836 - не нижче 240°C закритим тиглем (у мінеральних олив 130-160°C), температура займання - не нижче 330°C (клас K3 за IEC 1100). Силіконові рідини не містять присадок, не утворюють осаду під час старіння, зберігають tgδ не більше 0,001 і питомий опір не менше 100 ГОм·м при 90°C протягом усього строку служби. Теплопровідність - 0,151 Вт/(м·К), питома теплоємність - 1,51 кДж/(кг·К).

Що потрібно врахувати під час переведення трансформатора з мінеральної оливи на силіконову? Обов'язкові промивання масляної системи, заміна ущільнень, сушіння активної частини й вакуумна дегазація. Критично важливо: в'язкість ПДМС за кімнатної температури вища, ніж у мінеральної оливи, що знижує інтенсивність природної конвекції. У трансформаторі без модернізації охолодження це призводить до зростання температури обмоток за номінального навантаження - тому необхідний дерейтинг потужності на 10-15%. Після заправлення контролюють пробивну напругу (норма не менше 40 кВ за IEC 836), tgδ і вміст води. Тип насосного обладнання підбирають з урахуванням того, що ПДМС не змащує ковзні пари деяких конструкцій насосів.

Як контролювати стан ПДМС-рідини в трансформаторі під час експлуатації? Плановий моніторинг за IEC 60944: пробивна напруга (норма не менше 40 кВ), tgδ при 90°C, вміст води й нейтралізаційне число (норма не більше 0,02 мг КОН/г). Норма 50 мг/кг встановлена IEC 836 для нової рідини при поставці; в обладнанні, що працює, ПДМС утримує вологу без критичного зниження діелектричної міцності до 80-100 мг/кг (за IEC 60944) - цей рівень є практичним порогом для регенерації. Розчинені гази аналізують хроматографічно для раннього виявлення дефектів ізоляції.

Для яких умов встановлення особливо переважні силіконові трансформаторні оливи? Насамперед там, де вимоги пожежної безпеки унеможливлюють застосування мінеральних олив: трансформатори в будівлях, тунелях, торгових центрах, житлових кварталах і поблизу об'єктів з підвищеним пожежним навантаженням. Клас K3 за IEC 1100 означає найменше тепловиділення під час горіння у своєму класі - це суттєво знижує ризик поширення пожежі.