Marny olej - słaba elektroizolacja, wysokie koszty

Pracownia Zagrożeń Chemicznych i Produktów Naftowych od wielu lat prowadzi badania olejów elektroizolacyjnych, zarówno świeżych (pochodzących od producenta), jak i eksploatowanych, pod kątem spełnienia wymogów dotyczących własności fizykochemicznych i dielektrycznych, wynikających z obowiązujących dokumentów

"Nie każdy dostrzega konieczność i korzyści, które daje regularne badanie olejów elektroizolacyjnych stosowanych w urządzeniach elektroenergetycznych - zauważa Ewa Kania z Centrum Badań i Dozoru Górnictwa Podziemnego. - Okresowa kontrola laboratoryjna jest pomocna przede wszystkim w diagnostyce stanu technicznego urządzenia, a zatem gwarantuje lepszą jakość i długotrwałość jego pracy oraz bezpieczeństwo użytkowników".

Niewłaściwe funkcjonowanie urządzenia elektroenergetycznego, jego awaryjność, a co za tym idzie nieefektywność, związana z przestojami w pracy, kosztami napraw, niejednokrotnie spowodowana jest właśnie faktem, że oleje nie spełniają określonych wymogów, a więc tracą właściwości elektroizolacyjne. Bazując na swoich doświadczeniach w tym obszarze, Ewa Kania, kierownik Pracowni Zagrożeń Chemicznych i Produktów Smarnych CBiDGP, stała się orędowniczką idei rozpowszechniania wiedzy i świadomości w zakresie wagi i znaczenia badań olejów elektroizolacyjnych, tak często pomijanego czynnika, gwarantującego bezpieczną i długotrwałą pracę urządzenia.

Oleje elektroizolacyjne stosowane są w urządzeniach elektroenergetycznych jako układy izolacyjne transformatorów, łączników elektrycznych, kondensatorów oraz kabli. Są to mineralne lub syntetyczne oleje transformatorowe, które spełniają dwie podstawowe funkcje: izolacyjną (dielektryk) i chłodzącą (medium odprowadzające ciepło). Ponadto chronią one izolację stałą przed dostępem wilgoci i powietrza, chronią przed korozją, poprawiają wytrzymałość izolacji celulozowych przez ich nasycenie oraz ułatwiają gaszenie łuku elektrycznego.

Zalecenie regularnego badania olejów elektroizolacyjnych dotyczy urządzeń eksploatowanych we wszystkich sektorach gospodarczych. W górnictwie oleje te występują przede wszystkim w urządzeniach pracujących na powierzchni: w transformatorach o mocy najczęściej poniżej 100 MVA, przekładnikach prądowych i napięciowych, wyłącznikach. W podziemiach kopalń stosuje się oleje elektroizolacyjne w wyłącznikach małoolejowych, a stacje transformatorowe posiadają wyłącznie transformatory suche.

Urządzenia elektroenergetyczne wymagają stosowania olejów o doskonałych właściwościach elektroizolacyjnych oraz odpowiednich parametrach fizycznych i chemicznych. Powinny zatem spełniać takie warunki, jak:
• dobre właściwości izolacyjne - wysokie napięcie przebicia, niska stratność dielektryczna,
• stosunkowo mała lepkość, zapewniająca efektywne chłodzenie,
• niska temperatura płynięcia,
• bardzo dobra odporność na utlenianie,
• brak zanieczyszczeń,
• możliwie wysoka temperatura zapłonu,
• bardzo dobra odporność na starzenie,
• bardzo dobre właściwości demulgujące.

Pracownia Zagrożeń Chemicznych i Produktów Naftowych od wielu lat prowadzi badania olejów elektroizolacyjnych, zarówno świeżych (pochodzących od producenta), jak i eksploatowanych, pod kątem spełnienia wymogów dotyczących własności fizykochemicznych i dielektrycznych, wynikających z obowiązujących dokumentów. I tak w przypadku olejów świeżych punktem odniesienia jest międzynarodowa norma PN-EN 60296:2012, a w przypadku olejów eksploatowanych - Ramowa Instrukcja Eksploatacji Transformatorów Energopomiar-Elektryka 2012.

Okresowa diagnostyka oleju elektroizolacyjnego umożliwia stwierdzenie niekorzystnych zmian, które zachodzą podczas jego pracy, oraz daje możliwość wczesnego wykrywania szkodliwych procesów fizycznych i chemicznych zachodzących w transformatorze. Wiedza o zachodzących procesach pozwala na podjęcie odpowiednio wcześnie środków zaradczych, zapobiegających negatywnym skutkom takim, jak awaria urządzenia elektroenergetycznego.

Jednym z takich zjawisk zachodzących w trakcie eksploatacji jest naturalne zjawisko starzenia oleju elektroizolacyjnego. Obejmuje ono całokształt zmian, którym podlega olej pod wpływem działania temperatury, tlenu z atmosfery i pola elektrycznego. Związki powstające w czasie reakcji utleniania węglowodorów wpływają szkodliwie na izolację stałą transformatora, powodując destrukcję celuloz, natomiast inne związki chemiczne zwiększają stratność dielektryczną. W sytuacji gdy proces starzenia oleju jest mocno zaawansowany, może dojść do wytrącenia osadu, który zanieczyszcza część aktywną w transformatorze, pogarszając wytrzymałość napięciową oraz utrudniając oddawanie ciepła.

Kluczowe informacje o stanie technicznym transformatora otrzymywane są w trakcie badania właściwości fizykochemicznych oleju pracującego w transformatorze. Wieloletnie doświadczenia eksploatacyjne wykazały znaczące zmiany własności zarówno fizykochemicznych, jak i dielektrycznych oleju eksploatowanego względem jego właściwości pierwotnych.

W zakresie diagnostyki technicznej stosowane są coraz nowocześniejsze metodybadawcze. Wśród nich jest metoda wykrywania uszkodzeń wewnętrznych oparta na analizie chromatograficznej składu i koncentracji kluczowych gazów, rozpuszczonych w badanym oleju transformatorowym. Umożliwia ona wykrycie źródła wolno rozwijającego się uszkodzenia, powodującego degradację oleju lub materiałów izolacyjnych. To z kolei pozwala podjąć odpowiednie działania zatrzymujące rozwój procesu, gwarantujące bardziej długotrwałe eksploatowanie urządzenia.

Szczegółowe informacje na temat badania i diagnostyki olejów elektroizolacyjnych można uzyskać w Pracowni Zagrożeń Chemicznych i Produktów Naftowych (www.cbidgp.pl) oraz podczas zbliżających się Międzynarodowych Energetycznych Targów Bielskich ENERGETAB 2014 na stoisku Centrum Badań i Dozoru Górnictwa Podziemnego Sp. z o.o. (stoisko T13).