EntréeHuile de transformateur – caractéristiques d’application et de composition. Huiles isolantes électriques : types et propriétés
| Recalculer, connaître le poids volumétrique : propriétés physiques. | Quantités. | Quantité de kg dans 1 litre, kg/litre. | Pour les calculs, les données de référence ont été utilisées à partir de : | Vous pouvez maintenant savoir combien il pèse à l'aide d'un outil tel que : | Erreur de mesure. | - |
| Combien de kg pèse 1 litre d'huile de transformateur - un pot d'un litre. | Nous utilisons des données de référence sur la densité et la densité spécifique, en calculant à l'aide de la formule pour obtenir le poids volumétrique. | 0.89 - 0.90 | Annuaire propriétés physiques, GOST, TU. | Pot d'un litre. | jusqu'à 5% | - |
Très souvent, dans la pratique, nous rencontrons des situations où nous devons connaître le poids d'un litre d'huile de transformateur. Généralement, ces informations sont utilisées pour convertir la masse en d'autres volumes, pour les récipients dont le déplacement est connu à l'avance : canettes (0,5, 1, 2, 3 l), bouteilles (250 mm, 0,5 ml, 0,75, 1, 1,5, 2 , 5 l), verres (200 ml, 250 ml), bidons (5, 10, 15, 20, 25 l), flacons (0,25, 0,5, 0,75, 0,8, 1 l), seaux (3, 5, 7, 8 , 10, 12, 15, 18, 20, 25, 30 l), flacons et bidons (3, 5, 10, 22, 25, 30, 40, 45, 50, 51, 200 l), fûts (30, 50 , 60, 65, 75, 127, 160, 200, 205, 227, 900 l), réservoirs, cylindres, réservoirs (0,8 m3, 25,2, 26, 28,9, 30,24, 32,68, 32,7, 38,5, 38,7, 40, 44,54, 44,8, 4 6 , 46,11, 46,86, 50, 54, 54,4, 54,07, 55,2, 61, 61,17, 62,39, 63,7, 65,2, 73, 73,1, 73,17, 75,5, 62,36, 88,6 m3, 99 .2, 101,5 7, 140, 159 , 161,5 m3). En principe, même les casseroles et les bouilloires peuvent être estimées en poids si vous savez combien pèse un litre d'huile de transformateur. Pour usage domestique et certains travail indépendant, la question peut être posée différemment lorsqu'ils demandent non pas le poids de 1 litre d'huile de transformateur, mais combien pèse un pot (pot) d'un litre. Habituellement, les gens s'intéressent au nombre de grammes ou de kilogrammes contenus dans un pot d'un litre. Trouver de telles données : combien elles pèsent sur Internet n'est pas aussi simple qu'il y paraît. Le fait est que le format généralement accepté pour présenter des documents dans des ouvrages de référence, des tableaux, des spécifications techniques et des GOST revient à donner uniquement la densité et la densité de l'huile de transformateur. Dans ce cas, les unités de mesure spécifiées sont un m3, un mètre cube, un mètre cube ou un mètre cube. Moins souvent 1 cm3. Et nous nous intéressons au poids d'un litre. Ce qui nécessite une conversion supplémentaire des mètres cubes (m3) en litres. Ceci n'est pas pratique, bien qu'il soit possible de convertir vous-même correctement les cubes en nombre de litres. En utilisant le ratio : 1 m3 = 1000 l. Pour la commodité des visiteurs du site, nous avons effectué nos propres recalculs et indiqué combien pèse un litre d'huile de transformateur dans le tableau 1. Connaissant le poids de 1 litre d'huile de transformateur, vous déterminez non seulement la masse pot d'un litre, mais vous pouvez facilement calculer le poids de tout autre conteneur dont le déplacement est connu. Dans le même temps, vous devez comprendre le caractère indésirable et l'impossibilité d'estimations précises effectuées sur la base de tels recalculs pour les grands conteneurs ayant un volume de déplacement important. Le fait est qu'avec de telles méthodes de calcul, une erreur importante se produit, acceptable uniquement dans le sens d'une estimation approximative de la masse. Par conséquent, les professionnels utilisent des tableaux spéciaux qui indiquent combien pèse, par exemple, un réservoir routier ou ferroviaire ou un baril. D'autre part, à des fins appliquées et domestiques, pour les conditions domestiques, la méthode de calcul basée sur le volume en litres est tout à fait adaptée et peut être utilisée dans la pratique. Dans les cas où nous avons besoin de données plus précises, par exemple : lors d'une recherche en laboratoire, pour un examen, pour le débogage processus de production, ajustement de l'équipement et ainsi de suite. Il est préférable de déterminer expérimentalement le poids de 1 litre d'huile de transformateur, en pesant sur des balances précises, en utilisant une technique spéciale, plutôt que d'utiliser des données moyennes de référence, théoriques et tabulées sur la densité et sa densité.
Le poids volumétrique de l’huile pour transformateurs n’est pas une valeur fixe sur la plaque signalétique. Il est clair que cette huile, comme tout autre liquide, aura des volumes différents lorsqu’elle sera placée dans différents récipients. Parlons donc des caractéristiques du passeport, telles que le poids volumétrique de l'huile de transformateur.
Détermination du poids volumétrique
Commençons par une définition. Le poids volumétrique de l'huile est le rapport de son poids à une température de +20 ºС au poids de l'eau occupant le même volume, mais à une température de +4 ºС.
Indicateurs du poids volumétrique standard de l'huile pour transformateurs
Cet indicateur n'est pas standardisé. À une température de +20 ºC pour l'huile de transformateur, elle est de 0,856 à 0,886. Si vous chauffez, la valeur du poids volumétrique diminuera, et une fois refroidie, au contraire, elle augmentera.
Facteur de changement
Pour déterminer le poids volumétrique de l'huile à une température différente de +20 ºС, lorsqu'il augmente, vous devez soustraire et lorsqu'il diminue, ajouter le coefficient de variation du poids volumétrique pour chaque degré. Habituellement, pour les huiles isolantes électriques, la valeur numérique de cet indicateur est de 0,0007 pour 1 ºС.
GOST
Vous pouvez également utiliser une technique spéciale décrite dans GOST-3900-47 pour déterminer le poids volumétrique. Il existe également un tableau contenant des corrections pour les températures non égales à +20 ºС.
Instruments pour déterminer le poids volumétrique de l'huile de transformateur
En pratique, la plupart d'une manière simple La détermination du poids volumétrique est l'utilisation d'un densimètre (densimètre d'huile). Une partie de l'huile d'essai est prélevée dans un cylindre en verre, puis un densimètre y est placé. Le comptage est effectué le long du bord supérieur du ménisque.
Effet des températures
Si la température de l'huile change de +100 ºС, par exemple de -35 ºС à +65 ºС, son volume changera d'environ 7 %. Compte tenu du fait que pendant le fonctionnement, la température peut varier dans une plage plus large, le volume du détendeur doit être choisi à hauteur de 9 à 10 % du volume d'huile.
Il semblerait, où est le pétrole et où sont les appareils électriques ? Surtout les transformateurs, à l'intérieur desquels errent d'énormes courants et où se forment des hautes tensions. Néanmoins, de telles installations électriques fonctionnent avec des fluides techniques, et il ne s'agit en aucun cas d'antigel ou d'eau distillée.
Tout le monde a probablement vu d'énormes transformateurs dans les sous-stations et les unités électriques des entreprises industrielles. Tous sont équipés de vases d'expansion en partie haute.
C'est dans ces barils que l'on verse l'huile de transformateur. Cela semble assez familier au citoyen moyen : le boîtier de l'installation électrique (semblable au carter d'un moteur de voiture), avec des unités de travail situées à l'intérieur. Et toute cette richesse est remplie de pétrole jusqu’au sommet. Comme nous l’avons compris, nous ne parlons pas de lubrification de pièces : il n’y a pas de pièces mobiles dans le transformateur. 
Domaine d'application de l'huile de transformateur
Tout d’abord, dissipons quelques stéréotypes. Il existe une idée fausse persistante selon laquelle tous les liquides sont conducteurs. En fait, pas tous, et pas aussi évident que les métaux.
Une propriété importante de l’huile de transformateur est sa haute résistance au courant électrique. Si élevé que le liquide est en réalité un diélectrique (dans des limites raisonnables, bien sûr).
Une caractéristique telle que le pouvoir lubrifiant est la moins intéressante en électrotechnique. Mais la conductivité thermique, au contraire, est très importante.
Nous parlerons des propriétés séparément ; elles proviennent de deux domaines d’application :
Les indicateurs de performance de tels appareils sont étonnants : la tension est de plusieurs centaines de milliers de volts et le courant peut atteindre 50 000 ampères.
L'huile contenue dans ces appareils a deux fonctions. Bien entendu, les propriétés isolantes sont les mêmes que celles des transformateurs. Mais l’objectif principal est d’éteindre efficacement l’arc électrique.
Lors de l'ouverture (fermeture) de contacts sur des appareils de commutation électriques avec de tels paramètres, un arc électrique se produit qui peut détruire le groupe de contacts en plusieurs cycles.
Arc électrique à l'ouverture des contacts (incident dans un poste) - vidéo
Cependant, les problèmes ne surviennent que dans les airs. Si la cavité interne est remplie d’huile de transformateur, aucune étincelle ni arc électrique ne se produira.
Pour votre information
Par souci d’objectivité, notons : il existe une autre solution. En plus des disjoncteurs à huile, des disjoncteurs à vide sont activement utilisés. Certes, ils ne remplissent efficacement qu’une seule fonction : éteindre l’arc. Les propriétés diélectriques du vide sont comparables à celles de l’air ordinaire.
Cependant, c'est un sujet pour un autre article.
Caractéristiques techniques de l'huile de transformateur
Tout comme l’huile moteur minérale, l’huile de transformateur est produite en distillant du pétrole brut préparé (raffiné) en faisant bouillir la matière première. Après sublimation à une température de 300°C à 400°C, il reste ce qu'on appelle le distillat solaire.
En fait, cette substance constitue la base de la production d’huile de transformateur. Lors du nettoyage, la saturation des carbones aromatiques et des composés non carbonés diminue. Le résultat est une stabilité accrue du produit.
Lors de la sublimation et de la séparation du distillat, des processus physiques et chimiques peuvent être contrôlés. En manipulant les matières premières et la technologie de base, il est possible de modifier les propriétés de l’huile de transformateur. Ils sont déterminés par le rapport résultant des composants : 
Fait intéressant, ce produit est respectueux de l’environnement. Lors de sa production, de son utilisation et de son élimination, l’impact sur la nature n’est pas supérieur à celui de la matière première (pétrole brut). La composition ne comprend pas d'additifs synthétisés artificiellement.
Comme le pétrole, l’huile pour transformateurs et interrupteurs est non toxique (en ce qui concerne les produits pétroliers), ne détruit pas la couche d’ozone et se décompose sans laisser de trace dans le milieu naturel.
L’une des caractéristiques importantes est la densité de l’huile de transformateur. Une valeur typique est comprise entre 0,82 et 0,89 * 10³ kg/m³. Les chiffres dépendent de la température : la plage de fonctionnement est de 0°C à 120°C.
Lorsqu'il est chauffé, il diminue ; ce facteur est pris en compte lors de la conception d'un système de refroidissement par radiateur pour transformateurs.
Les huiles étant relativement universelles, cette caractéristique peut varier en fonction des besoins du client. Les postes de transformation sont situés dans différents zones climatiques, souvent dans des conditions Extrème nord et la Sibérie.
Non seulement la densité change en fonction de la température
La viscosité de l'huile de transformateur peut changer radicalement indicateurs généraux installations électriques.
| Indicateurs | TKp | Huile raffinée sélectivement | T-1500U | merci | vg | AGK | MVT |
| Viscosité cinématique, im2/s* à température | |||||||
| 50°C | 9 | 9 | - | 9 | 9 | 5 | - |
| 40°C | - | - | 11 | - | - | - | 3,5 |
| 20°C | - | 28 | - | - | - | - | - |
| -30°С | 1500 | 1300 | 1300 | 1200 | 1200 | - | - |
| -40°С | - | - | - | - | - | 800 | 150 |
| Indice d'acide, mg KOH/g, pas plus | 0,02 | 0,02 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,02 |
| Température, °C | |||||||
| Clignote dans une tasse fermée, pas plus bas | 135 | 150 | 135 | 135 | 135 | 125 | 95 |
| Durcissement, pas plus | -45 | -45 | -45 | -45 | -45 | -60 | -65 |
Principe de fonctionnement d'un transformateur à huile - vidéo
- L'évacuation de la chaleur est possible avec un liquide de refroidissement suffisamment liquide. Autrement dit, pour un refroidissement normal de l'installation électrique, la viscosité doit être aussi faible que possible.
- Extinction de l'arc électrique. Comment ça fonctionne? Dans un environnement aérien normal, lorsque les contacts sont ouverts (fermés) sous une charge élevée, un arc similaire à celui d'un soudage se produit.
Une huile épaisse ne pourra pas mécaniquement remplir rapidement l’espace lorsque les contacts bougent. Les cavités d'air qui en résultent provoqueront des arcs électriques. En revanche, une litière suffisamment liquide maintiendra à tout moment un environnement sans bulles.
Flash et allumage
Un paramètre intéressant du point de vue de la physique du procédé est le point d’éclair de l’huile de transformateur. Pour tout produit pétrolier, il s'agit de la température d'inflammation du milieu liquide au contact d'une source de flamme nue.
Cependant, les conditions de combustion ne sont pas créées à l’intérieur du transformateur en raison du manque d’oxygène suffisant. Mais une flamme nue est théoriquement possible : si un arc de courte durée se forme à l'ouverture des contacts.
Par conséquent, les propriétés des huiles incluent une augmentation du point d’éclair. Cette valeur diminue progressivement en raison de défauts dans l'équipement du transformateur. En fonctionnement normal, le point d'éclair augmente au contraire. Valeur admissible– plus de 155°C.
L'arc électrique ou comment les transformateurs brûlent - vidéo
Pour comprendre le mécanisme, le point d’éclair est lié à l’évaporation de l’huile. Autrement dit, il devrait être assez liquide, mais ne pas se transformer en état gazeuxà conditions normales opération.
En plus du paramètre traditionnel, il existe une température d'auto-inflammation, caractéristique spécifiquement des transformateurs. Dans notre cas, cette valeur est de 350°C – 400°C.
Si les enroulements chauffent jusqu'à une telle température, une combustion incontrôlée et une explosion du transformateur se produisent. Heureusement, de tels cas se produisent extrêmement rarement. Bien entendu, sous réserve du respect des conditions d’exploitation.
Par conséquent, parallèlement à la sélection d’une huile de haute qualité, il est nécessaire de surveiller en permanence l’état des installations électriques. En effectuant des échantillons de test de liquide, vous pouvez comprendre quels problèmes existent dans le transformateur lui-même ou dans l'interrupteur haute tension. 
Après la recherche, des indicateurs tels que la viscosité de réfraction, la densité, les propriétés diélectriques, etc. sont évalués. Les résultats sont comparés aux valeurs tabuléesétablies par la norme d'utilisation des huiles.
Le tableau présente les principaux indicateurs de l'huile de transformateur :
| Température t, °C | Densité p, kg/m3 | Cp, kJ/(kgK) | λ, W/(m"K) | a-10**8, m2/s | μ-10**4, réussite | v-10**6, m2/s | ß-10**4, K"1 | Rg |
| 0 | 892,5 | 1,549 | 0,1123 | 8,14 | 629,8 | 70:5 | 6,80 | 866 |
| 10 | 886.4 | 1,620 | 0,1115 | 7,83 | 335,5 | 37,9 | 6.85 | 484 |
| 20 | 880,3 | 1,666 | 0,1106 | 7,56 | 198,2 | 22,5 | 6,90 | 298 |
| 30 | 874,2 | 1,729 | 0,1008 | 7,28 | 128,5 | 14.7 | 6.95 | 202 |
| 40 | 868,2 | 1,788 | 0,1090 | 7,03 | 89.4 | 10,3 | 7,00 | 146 |
| 50 | 862,1 | 1,846 | 0,1082 | 6,80 | 65.3 | 7,58 | 7,05 | 111 |
| 60 | 856,0 | 1,905 | 0,1072 | 6,58 | 49,5 | 5,78 | 7,10 | 87,8 |
| 70 | 850,0 | 1,964 | 0,1064 | 6,36 | 38.6 | 4,54 | 7,15 | 71.3 |
| 80 | 843,9 | 2,026 | 0,1056 | 6,17 | 30.8 | 3,66 | 7,20 | 59,3 |
| 90 | 837.8 | 2.085 | 0,1047 | 6,00 | 25,4 | 3,03 | 7,25 | 50,5 |
| 100 | 831,8 | 2,144 | 0,1038 | 5,83 | 21.3 | 2,56 | 7,30 | 43.9 |
| 110 | 825,7 | 2,202 | 0,1030 | 5,67 | 18.1 | 2,20 | 7,35 | 38,8 |
| 120 | 819,6 | 2,261 | 0,1022 | 5,50 | 15.7 | 1,92 | 7,40 | 34,9 |
- cp est la capacité thermique massique spécifique, sans modifier la pression de fonctionnement ;
- λ – conductivité thermique : coefficient général ;
- a – conductivité thermique : coefficient général ;
- µ - coefficient de viscosité dynamique ;
- ν - coefficient de viscosité cinématique ;
- β - dilatation volumétrique : coefficient général ;
- Critère Pr-Prandtl.
Les fluides techniques destinés à assurer le fonctionnement des postes de transformation sont achetés en grandes quantités, ce qui coûte assez cher. Chaque lot est testé avant utilisation et pendant le fonctionnement.
Test de panne de l'huile de transformateur - vidéo
Chaque année, les fluides techniques nécessitent un nettoyage approfondi. Voilà ce qu'ils font services spéciaux. Et tous les 5-6 ans, une régénération est nécessaire (presque remplacement complet huiles dans les installations électriques). La procédure n'est pas bon marché, mais sans elle, le fonctionnement du transformateur deviendra dangereux.
En guise de compromis, la restauration immobilière est largement utilisée. Les déchets sont livrés à une usine pétrochimique, où le pétrole acquiert ses propriétés originales. Le coût des additifs ajoutés est plusieurs fois inférieur à celui du remplacement complet du matériau.
Caractéristiques mineures de l'huile de transformateur
La résistance de l’huile à l’oxydation n’est rien d’autre qu’un anti-âge. Il y a deux côtés négatifs à ce phénomène :
- Liaison des additifs actifs par des molécules d'oxygène, qui fournissent les paramètres de base du liquide.
- Dépôt de produits d'oxydation sur les surfaces des pièces du transformateur : bobinages, conducteurs, groupes de contact. Cela entraîne une diminution de la dissipation thermique, suivie d'une ébullition de l'huile aux points de contact.
- La teneur en cendres est la présence d'impuretés étrangères et la raison de leur apparition. Après le lavage de l'huile neuve, des détergents chimiques restent dans sa composition (cela s'applique également à la régénération de l'ancien fluide).
S'ils ne sont pas éliminés, des fractions de cendres se forment et se déposent sur les parties actives des transformateurs et des interrupteurs. Pour lutter contre ce phénomène, des additifs sont ajoutés à l'huile pour neutraliser les dépôts de sel et de savon.
Le point d'écoulement (pour point) caractérise la transformation d'un liquide en graisse. Cet indicateur (de - 35°C à - 50°C) est applicable uniquement lors d'un démarrage à froid de l'installation électrique. Un transformateur en état de marche est lui-même une source de chaleur et maintient le liquide en état de fonctionnement.
Dans le même ordre d'idées, il y a le fait expérimental qu'avec une diminution de la viscosité de l'huile de transformateur lorsqu'elle est chauffée, le coefficient d'absorption ne diminue pas (comme il devrait l'être pour des ondes de petite amplitude), mais augmente.
Concernant le changement de viscosité de l'huile lorsque basses températures 1, donc, comme suit du tableau. 11, emprunté au même ouvrage, une forte augmentation de la viscosité de l'huile de transformateur est déjà observée à des températures inférieures à moins 30 C, et pour l'huile de turbine à une température de moins 5 C.
Pour être utilisé dans les transformateurs de puissance en URSS, ils utilisent principalement le Sovtol-10, qui est un mélange de 90 % de pentachlorobiphényle et de 10 % de trichlorobenzène, qui a une viscosité dans la plage de température de fonctionnement proche de la viscosité de l'huile de transformateur. Cependant, en termes de propriétés viscosité-température, le Sovtol-10 est nettement inférieur à l'hexol, qui est un mélange de 20 % de pentachlorobiphényle et de 80 % d'hexachlorobutadiène. Gek-sol ne durcit pas à des températures allant jusqu'à - 60 C et est moins sensible à l'influence de la pollution.
Deux séries d'expériences ont été réalisées. La viscosité de l'huile de transformateur a été réduite en y ajoutant un solvant - le kérosène - et en y dissolvant du gaz naturel.
La viscosité de l'huile de transformateur est strictement standardisée. L'huile de transformateur fournie aux entreprises est soigneusement séchée dans des installations spéciales et filtrée à plusieurs reprises. La tension de claquage de l'huile avant de la verser dans le transformateur doit être d'au moins 50 kV avec une distance entre deux électrodes dans un poinçon standard de 2 à 5 mm.
Dans la plupart des cas, de l'huile sèche pour transformateur (GOST 982 - 56), qui possède de bonnes propriétés d'isolation électrique, est utilisée à cette fin. La viscosité de l'huile de transformateur est faible, de sorte que sa convection et sa circulation assurent un bon refroidissement de l'équipement, ce qui est particulièrement important pour les appareils dont les éléments chauffent pendant le fonctionnement. L'huile protège également l'équipement de influences atmosphériques et des effets nocifs d'un environnement chimiquement agressif.
Le principal avantage de l’huile de transformateur réside dans ses propriétés isolantes élevées et sa capacité à protéger le chemin refroidi de la corrosion. Cependant, la viscosité de l’huile de transformateur est bien supérieure à la viscosité de l’eau. Par conséquent, pour créer une circulation d’huile comparable en efficacité à la circulation de l’eau, des diamètres de pipeline plus grands et une pression plus élevée sont nécessaires. La pression du pétrole dans le pipeline est limitée à 3 - 4 kgf/cm2, car en raison de la bonne mouillabilité des surfaces métalliques, à haute pression, il peut fuir par des fuites mineures, qui se produisent presque toujours dans les joints du pipeline.
Dans les normes techniques, la valeur v20 est indiquée comme l'un des paramètres caractérisant cette huile, mais sur la Fig. Par conséquent, nous déterminerons la viscosité de l’huile de transformateur purifiée à 20 C environ en utilisant, par exemple, la formule de Gross (I, 56).
| Efficacité de dissipation thermique. / - liquide organosilicié de haute viscosité. 2 - huile de transformateur. 3, 4 et 5 - liquides organofluorés (C4P9 zM, CSF16O et C6F120.| Utilisation d'un groupe frigorifique pour refroidir un transformateur. |
Cela peut être particulièrement utile pour les transformateurs de limitation de puissance qui ne seraient autrement pas transportables. Il convient de noter que la viscosité de l'huile de transformateur augmente avec la diminution de la température, de sorte que le coefficient de transfert de chaleur des enroulements vers l'huile sera inférieur à celui des systèmes de transformateur à huile conventionnels.
Si la cavité du stator est remplie d'huile de transformateur, alors pendant le démarrage heure d'hiver il est nécessaire de créer une charge minimale ou, si cela est autorisé, de démarrer en mode ralenti et de continuer à faire fonctionner le moteur électrique dans ce mode pour réchauffer tout le volume d'huile à 15 - 20 C sans fournir de liquide de refroidissement au système de refroidissement. Ceci est nécessaire car la viscosité de l'huile de transformateur à basse température est élevée et sa circulation dans tout le circuit sera difficile, ce qui peut entraîner une surchauffe locale et une carbonisation de l'isolation des enroulements même lorsque la température de l'huile aux points de mesure n'a pas encore atteint les valeurs limites .
Le fonctionnement des moteurs électriques dont la cavité du stator est remplie d'huile de transformateur ou de refroidissement par eau est utilisé pour évacuer la chaleur, en hiver dans des espaces ouverts ou dans des pièces non chauffées présente un certain nombre de caractéristiques distinctives. En effet, à basse température, la viscosité de l'huile du transformateur augmente et l'eau présente dans le système de refroidissement peut geler si les précautions appropriées ne sont pas prises.
Une réduction de la viscosité à un point d'éclair donné est obtenue en rétrécissant composition factionnelle; la mise en œuvre de cette mesure est limitée, car elle réduit le rendement en pétrole. DANS dernières annéesÀ l'étranger, on observe une tendance à réduire la viscosité des huiles de transformateur même avec une légère diminution du point d'éclair.