Uleiul de Transformator

Uleiurile au o utilizare importantă în industria electrotehnică, prezentând avantajul, ca şi gazele, că ocupă toate spaţiile libere şi după străpungere se regenerează instantaneu, ajungînd la caracteristici dielectrice apropiate de cele iniţiale. Ele transmit mai bine căldura decât gazele atât prin conductibilitate, cât şi prin convecţie, factor foarte important în construcţia transformatoarelor.

Uleiul de transformator este fluidul care serveşte ca izolant în transformator şi la răcirea transformatorului. El izolează straturile ( între ele si faţă de miezul feromagnetic ) şi evacuează pierderile de căldură contribuind la răcirea lui. Graţie acestor proprietăţi, s-au putut ridica tensiunile transformatorului la peste 500kV.

Uleiul prezintă, în primul rând, o mare rezistenţă la străpungere. Fiind fluid această fluiditate crescând o dată cu temperatura de funcţionare, el umple toate spaţiile libere ale transformatorului, mărind izolaţia. Pe lângă aceasta, dacă într-un punct oarecare izolaţia cedează, uleiul intervine stingând imediat arcul şi umplând locul respectiv, care altfel ar rămâne neizolat. Uleiul mai are şi proprietatea de a prezerva complet materialele izolate ale transformatorului contra umezelii, inamicul cel mai important al izolaţiilor.

Uleiul de transformator prezintă neajunsul că este inflamabil, are o stabilitate chimică nesatisfăcătoare şi dă, prin descompunere, substanţe explozive. Inflamabilitatea uleiului de transfomator este periculoasă îndeosebi în instalaţiile transformatoarelor din mine, întreprinderi industriale, clădiri publice, metropolitane, vase de navigaţie şi alte spatii închise.

La asemenea instalaţii, pentru care prescripţiile de securitate prevăd, în scopul prevenirii incendiilor şi exploziilor, condiţii mai riguroase, se întrebuinţează uneori transformatoare umplute cu dielectrice lichide speciale, neinflamabile. Pericolul de incendii şi explozii fiind înlăturat, asemenea transformatoare pot fi instalate direct în centrul sarcinii (de exemplu în interiorul atelierelor), realizându-se astfel o mare economie prin reducerea cheltuielilor de instalare (lipsa necesităţi unor încăperi speciale şi un cost redus al reţelei electrice locale) şi prin micşorarea pierderilor în reţeaua locală de distribuţie.

Uleiurile minerale prezintă dezavantajul că, prin utilizare în timp, se oxidează. Această oxidare este accelerată de o presiune mărită a aerului sau de o proporţie mărită de oxigen şi de funcţionare la temperaturi ridicate.

Uleiurile minerale influenţează diversele materiale electroizolante şi metale cu care vin în contact. Acestea pot sau nu pot să influienţeze oxidarea uleiurilor şi formarea de gudroane. Materialele electroizolante si metalele care au un efect slab asupra uleiurilor minerale privind oxidarea sunt următoarele: pluta, silicon, hartie, carton, lemn, răşini, aluminiu, fier, magneziu , seleniu.

Materialele electroizolante şi metalele care favorizează oxidarea uleiurilor şi formarea de gudroane în uleiurile minerale sunt: cauciuc neopren, cauciuc natural , colofoniu, plumb, cupru şi aliaje din cupru.

Caracteristicile izolante ale uleiului se înrăutăţesc cu timpul sub influenţa a doi factori: umiditate şi oxigen. În consecinţă metoda cea mai simplă de protecţie a uleiului este izolarea lui de influenţa atmosferei. Acest lucru se realizează prin montarea unui conservator la transformator ce are în componenţă şi un filtru cu silicagel. Conservatorul are rolul de a micşora suprafaţa de contact între ulei si aer şi de a asigura o rezervă de ulei în cazul unor pierderi sau datorită modificărilor de volum apărute în cazul dilatărilor datorate variaţiilor de temperatură ale uleiului. Filtrul de silicagel împiedică intrarea uleiului în contact cu aerul.

În general, oxidarea (îmbătrânirea) uleiurilor minerale poate fi prevenită într-o oarecare măsură prin îndepărtarea completă a aerului cu ajutorul vidului înaintat şi prin utilizarea unui gaz inert care să înlocuiască aerul (modalitate utilizată mai ales în cazul transformatoarelor de forţă).

Prezenţa unor metale sub formă de electrozi favorizează prin cataliză reacţiile de oxidare ale uleiului. Din această cauză se obişnuieşte să se acopere suprafeţele de cupru care sunt în contact cu uleiul prin argintare.

Pentru îmbunătăţirea rezistenţei la îmbătrânire se adaugă uneori substanţe active sintetice, aşa numiţii inhibitori, a căror acţiune constă într-o captare a radicalilor din lanţul de oxidare şi în descompunerea catalitică a hidroperoxizilor (produse de reacţie ale auto-oxidării compuşilor organici). Îmbătrânirea accelerată prin compuşi metalici solubili în ulei, în special cei de cupru, se înlătură în mare măsură prin agenţii care formează o peliculă de protecţie împiedicând dizolvarea cuprului în ulei (pasivizatori).

Alte substanţe (agenţi de chelatizare) reacţionează cu compuşii metalo-organici

dizolvaţi în ulei şi îi fac inactivi formând compuşi complecşi, mai puţin dăunători (dezactivatori).

Caracteristica ce interesează cel mai mult este rigiditatea dielectrică a uleiului proaspăt livrat din rafinării, care poate atinge valoarea de 220kV/cm la uleiul uscat si filtrat.

Rigiditatea dielectrică scade foarte mult sub influenţa umidităţii şi a suspensiilor mecanice. Datorită fenomenelor tranzitorii din reţelele electrice care se propagă până la transformator (furtuni cu descărcări atmosferice, scurtcircuite, etc) în echipament pot apărea reziduri sub formă de cărbune sau alte impurităţi rezultate din descompunerea izolaţiilor înfăşurăriilor sau a înfăşurăriilor propriu zise.

Uleiul de transformator este foarte hidroscopic şi absoarbe apa , care poate exista în ulei atât sub formă dizolvată cât şi sub formă de apă liberă. Influenţa negativă a umidităţii şi oxigenului asupra uleiului din interiorul transformatorului. Capacitatea de absorbţie a uleiului pentru apă creşte foarte rapid cu temperatura, si anume de circa 4-5 ori mai mare la o temperatura de 80° C decât la o temperatura de 20°C. Influenţa negativă a umidităţii şi oxigenului asupra uleiului din interiorul transformatorului se poate înlătura prin folosirea ecranelor de azot care împiedică suprafaţa uleiului să vină în contact direct cu atmosfera. Durata de viaţă a unui transformator cu azot este de 3-4 ori mai mare decât a celorlalte tipuri.