Применение изолирующей жидкости FR3 в холодных климатических условиях
Опубликовано: 05.09.2018
1. Соответствует ли жидкость FR3 ограничениям IEEE для нормальных рабочих температур IEEE до -20° C?
Ответ: Да, во время проведения испытания ASTM D-97, температура застывания FR3, обычно была равна -21°C.2. Что происходит с FR3, когда она охлаждается?
Ответ: Как и у всех диэлектрических жидкостей, вязкость FR3 возрастает с падением температуры, и когда температура приближается к ее точке застывания, жидкость превращается в гель. Точка застывания FR3 обычно равна -21° C (-6° F). Для сравнения, стандартным пределом для минерального изолирующего масла является температура -40° C (-40° F). Точка застывания является самой низкой температурой, при которой жидкость еще будет течь. В отличие от воды, жидкость FR3 не имеет температурной границы четко различимого перехода из жидкого в твердое состояние. Но мы знаем, что и объем, и температура, и время воздействия этой температуры – все это оказывает влияние на увеличение вязкости при низкой температуре. Такой небольшой объем, как 15 галлонов (около 57 литров), подвергающийся воздействию средней температуры окружающей среды, равной -25° C (-13° F) в течение 11 дней, остается в жидком состоянии, в то время как кварта (чуть меньше литра) этой жидкости при той же температуре застывает за 48 часов. Более детальная информация приведена в презентации "Насколько холоден холод?"3. В нашем регионе морозы стоят долго. Могу ли я использовать жидкий диэлектрик FR3 в моих трансформаторах?
Ответ: Да, FR3 можно использовать даже там, где люди климат холоднее, чем наша температура застывания. При поставке трансформаторов, компания CPS проводит испытания холодом жидкости FR3 вместе с другими нашими компонентами, удерживая температуру -25° C (-13° F) в течение трех дней. Выключатели нагрузки CPS, обесточивающие выключатели, и штыковые предохранители Bay-O-Net, соответствуют оценкам, опубликованным в отчетах об испытаниях. Это позволяет монтировать и эксплуатировать поставляемые трансформаторы даже в очень холодных условиях, длящихся до недели. Особенно применимы трансформаторы CPS, допускающие возобновление подачи энергии (вне зависимости от того, содержат ли они соответствующие компоненты, или нет). Они работают даже в том случае, когда жидкость переходит в твердое состояние. Если трансформатор случайно откажет, то штыковые предохранители и изолирующие соединения все еще будут работать, как и проектировалось. Для силовых трансформаторов компания CPS проводит множество тестов, чтобы понять, как эти трансформаторы работают с жидкостью FR3 в качестве жидкого диэлектрика. В качестве электрического изолятора FR3 работает эффективно, даже в загустевшем состоянии. Трансформаторы, содержащие FR3, при температуре ниже ее точки застывания могут потерять возможность конвекционного охлаждения (когда тепло передается при помощи движения жидкости), но они будут использовать проводящее охлаждение (диэлектрик поглощает тепло) для вывода тепла из катушек. Когда жидкость нагреется, конвекционное охлаждение возобновится. Образование геля в основном корпусе может произойти только в обесточенном трансформаторе, в течение долгого времени находившимся при очень низкой температуре. Мы имеем данные, показывающие, что такая ситуация весьма маловероятна в граничных с США странах. За более подробной информацией обратитесь к презентации "Насколько холоден холод?".4. Можно ли подавать напряжение в трансформатор, в котором FR3 перешла в состояние геля?
Ответ: Как правило, да. Исключением могут быть ситуации, в которых устройства требуют механического движения для завершения их функций (например, выключатели и выключатели нагрузки). При очень высокой вязкости жидкость FR3 может препятствовать физическому движению элементов устройства. В таких случаях трансформатор должен быть прогрет до температуры не менее -10° C.5. Будет ли трансформатор нормально работать при холодной погоде?
Ответ: Да. До тех пор, пока на трансформатор подается энергия, диэлектрик будет оставаться в жидкой форме, даже при холодной погоде. Потеря энергии в обесточенном трансформаторе достаточна, чтобы жидкость FR3 застыла в основном корпусе. Полевые испытания показывают, что трансформаторы с напряжением 230 кВ выдерживают температуру окружающего воздуха до -40° C, продолжая нормально функционировать.6. Что произойдет, если жидкость FR3 окажется в радиаторах?
Ответ: Тесты, проведенные CPS, показывают, что загустевшая в радиаторах жидкость нагревается, восстанавливая свою текучесть. Это происходит еще до того, как верхняя температура масла превысит пределы IEEE, перечисленные в Руководстве по Заправке Трансформатора. Результаты этих тестов собраны в презентации "Насколько холоден холод?".7. Что произойдет, если в холодную погоду подача энергии прекратится на длительный период времени?
Ответ: Когда трансформатор находится долгое время в выключенном состоянии из-за отсутствия подачи энергии, жидкость медленно охлаждается до температуры окружающего воздуха. Время, которое требуется для этого, зависит от многих факторов, в том числе, от объема жидкости, температуры воздуха, и скорости охлаждения. Если температура воздуха ниже точки застывания FR3, то, как показывают тесты, 15 галлонов (около 57 литров) жидкости внутри корпуса трансформатора при температуре окружающего воздуха в -25 °C (-13 °F) остаются в жидком состоянии в течение 11 дней. Детальная информация приведена в презентации "Насколько холоден холод?".8 Можно ли использовать предохранители CPS Bay-o-Net, переключатели выходных обмоток трансформатора и выключатели нагрузки при холодной погоде?
Ответ: Как правило, да. Сертифицированные испытания выключателей и предохранителей компании Cooper Power Systems (CPS) показывают, что оборудование компании, работающее при температуре -20° C, соответствует всем требованиям, предъявляемым CPS к поставляемым компанией трансформаторам.9. Будет ли FR3 выделять "избыточную влагу", как это может происходить с охлажденным минеральным маслом?
Ответ: Обычно, жидкость FR3 не содержит достаточного количества влаги, чтобы выделять ее в процессе охлаждения. Это связано с тем, что она имеет более благоприятную кривую отношения насыщения водой к температуре (См. рисунок "Кривая насыщения водой").
Рисунок. Кривая насыщения водой
10. Можно ли использовать FR3 в холодном окружении вместе с переключателями РПН?
Ответ: Потребитель должен проконсультироваться с производителем трансформатора или оборудования РПН, чтобы уточнить, как будет работать такое оборудование в жидкости FR3 в холодной среде. Компания CPS предлагает регуляторы напряжения с FR3, которые предотвращали бы работу при температуре ниже -10° C. Компании Reinhausen, и Waukesha Electric Systems, при определенных условиях предлагают использование жидкости FR3 в оборудовании РПН, при условии, что оно имеет герметичную конструкцию (не открыто внешней среде).11. Соответствует ли жидкость FR3 стандарту CSA 50, принятому в Канаде?
Ответ: Нет. Канадский стандарт CAN/CSA-C50 "Изолирующее масло, Электрические требования для Трансформаторов и Выключателей" относится только с минеральному маслу, и не применяется к другим типам жидких диэлектриков, таким как FR3, относящаяся к натуральным сложным эфирам.12. Можно ли перекачивать жидкость FR3 при помощи насоса в холодное время?
Ответ: Потребитель должен предоставить производителю насоса данные по вязкости жидкости FR3 в зависимости от температуры, чтобы производитель насоса мог обеспечить его работу при низких температурах. Следует быть осторожным, подавая питание на насос, когда температура жидкости близка к точке застывания. Дополнительная информация приведена в Руководстве CPS по Хранению FR3 и Обращению с ней (См. рисунок "Кривая вязкости").
Рисунок. Кривая вязкости
13. Я попытался взять образец жидкости из моего трансформатора, но жидкость FR3 не вытекает. Почему?
Ответ: Жидкость FR3 загустела до состояния желе из-за того, что небольшое ее количество в спускном клапане подверглось воздействию низкой температуры. В холодном климате не являются необычными ситуации, когда небольшие объемы FR3 застывают в сливных трубках, если ее температура снижается до температуры окружающего воздуха. При этом устройство вполне может работать в то время, когда делается попытка взять образец жидкости. Поскольку сливной клапан (который обычно располагается в месте самой низкой температуры трансформатора) содержит небольшое количество застоявшейся жидкости, а металл клапана "проводит" холод, то вероятность потери текучести жидкости в этом месте выше, чем в других местах трансформатора. В таких случаях, следует прогревать сливную трубку и клапан до тех пор, пока не потечет жидкость. Компания CPS рекомендует перед тем, как брать образец, слить небольшое количество жидкости через сливной клапан.14. Вам известно о полевых отказах установленных трансформаторов из-за охлаждения FR3?
Ответ: Нет. Мы не знаем ни об одном случае отказа, связанным с FR3 для установленных в количестве примерно 150 000 трансформаторов, включая и те, которые подвергаются воздействию мороза. Наши трансформаторы устанавливаются в США, в Канаде, в Норвегии, и в горных регионах. Кроме того, мы имеем более чем 30 лет опыта с диэлектриком R-Temp (температура застывания которого такая же, как и у FR3), в установленных трансформаторах. Мы не получали ни одного сообщения об отказах, связанных с низкой температурой, в том числе и в связи с трансформаторами, установленными вблизи Северного Полярного Круга.
