Awaria transformatora może oznaczać pożar, wybuch i skażenie gleby. Naukowcy z Politechniki Lubelskiej sprawdzają, czy tradycyjne oleje mineralne da się zastąpić bioolejami produkowanymi z surowców roślinnych. Badania prowadzą wspólnie z Politechniką Opolską oraz firmami Energo-Complex i Nynas ze Szwecji.

Transformator pracuje po cichu, ale bez niego sieć staje

Transformator to jedno z tych urządzeń, które rzadko zwracają uwagę, choć od jego pracy zależy codzienne działanie sieci energetycznej. Jego zadaniem jest zmiana napięcia, z wysokiego na niższe albo odwrotnie. Dzięki temu prąd może bezpiecznie trafiać do domów, firm, uczelni i miejskiej infrastruktury.

Wewnątrz takiego urządzenia pracują elementy pod wysokim napięciem. Do ich zabezpieczenia potrzebny jest specjalny olej. Oddziela części elektryczne, pomaga odprowadzać ciepło i chroni transformator przed przegrzaniem.

Transformator pracuje zwykle w zakresie 40–70°C. Wysokie temperatury i wysokie napięcie to niebezpieczne połączenie, dlatego niezwykle istotnie jest odpowiednie zabezpieczenie – podkreśla prof. dr hab. Tomasz Kołtunowicz z Wydziału Elektrotechniki i Informatyki Politechniki Lubelskiej.

Największy wróg ukrywa się w wilgoci

W transformatorach stosuje się izolację ciekło-stałą. Tworzą ją olej oraz preszpan, czyli specjalny papier elektroizolacyjny. Oba materiały muszą ze sobą dobrze współpracować, bo odpowiadają za bezpieczeństwo całego urządzenia.

Mamy więc izolację ciekło-stałą: olej i materiał celulozowy. Ich współpraca jest absolutnie kluczowa dla bezpieczeństwa urządzenia – tłumaczy badacz. – W tej technologicznej układance jest jeden cichy sabotażysta: wilgoć.

Gdy poziom zawilgocenia przekroczy około 5 proc., rośnie ryzyko awarii. W przypadku transformatora konsekwencje są poważne: wybuch, pożar i skażenie otoczenia. Właśnie w tym miejscu pojawia się przewaga bioolejów nad tradycyjnymi olejami mineralnymi.

Nawet jeśli dojdzie do awarii lub rozszczelnienia kadzi transformatora i olej zanieczyści glebę, to w przypadków stosowania bioolejów skutki środowiskowe będą znacznie mniejsze niż w przypadku olejów mineralnych. Bioolej roślinny jest całkowicie biodegradowalny, nie pozostawiając po sobie śladu – wyjaśnia ekspert z Politechniki Lubelskiej.

Roślinny płyn z pomocą zielonego wodoru

Biooleje badane przez naukowców to specjalne oleje izolacyjne produkowane z surowców roślinnych, z dodatkiem tak zwanego zielonego wodoru. W przyszłości mogłyby zastąpić oleje mineralne stosowane w transformatorach.

Zespół prof. Tomasza Kołtunowicza korzysta z oleju NYTRO® BIO 300X, stworzonego przez szwedzką firmę Nynas. Według badaczy jego właściwości mogą poprawić chłodzenie transformatora.

W naszych badaniach wykorzystujemy olej NYTRO® BIO 300X, stworzony przez szwedzką firmę NYNAS, z którą ściśle współpracujemy – tłumaczy prof. Kołtunowicz. – Jego parametry zapewniają lepsze chłodzenie transformatora, co prowadzi do obniżenia temperatury uzwojeń dzięki ultraniskiej lepkości w porównaniu do obecnie stosowanych olejów mineralnych.

Transformatory pracują nawet pół wieku

Nowe transformatory projektuje się zwykle na 25–35 lat pracy. W Polsce działają jednak urządzenia zbudowane 40–50 lat temu. Według naukowców ich dalsza praca zależy od regularnej i szybkiej diagnostyki.

Najważniejsze jest sprawdzanie kondycji celulozy oraz cieczy izolacyjnej. Wymiana oleju, filtracja i usuwanie wody mogą wydłużyć życie urządzenia. Badacze sprawdzają, czy bioolej ułatwi też ocenę stanu transformatora podczas serwisu.

Sekretem jest regularna i szybka diagnostyka, dająca informację o kondycji celulozy oraz cieczy izolacyjnej, które są kluczowymi czynnikami decydującymi o realnym czasie życia transformatora. Wymiana, filtracja, usuwanie wody: to potrafi znacząco wydłużyć życie urządzenia – przyznaje naukowiec.

Badania mają pomóc szybciej wykrywać ryzyko awarii

Lubelscy naukowcy analizują świeży olej, olej po eksploatacji oraz olej oczyszczony i odgazowany. Na tej podstawie tworzą charakterystyki referencyjne. Cel jest konkretny: szybciej i precyzyjniej określać stopień zawilgocenia cieczy izolacyjnej.

Analizujemy świeży olej, olej już eksploatowany oraz olej oczyszczony i odgazowany. Tworzymy charakterystyki referencyjne. Chcemy dojść do momentu, w którym w sposób szybki i precyzyjny będziemy mogli określić stopień zawilgocenia, niezależnie od stopnia degradacji chemicznej cieczy.

W zespole prof. Tomasza Kołtunowicza pracują: dr inż. Konrad Kierczyński, dr inż. Przemysław Rogalski, dr inż. Vitalii Bondariev, dr inż. Paweł Okal oraz dr inż. Piotr Gałaszkiewicz.

Jeśli badania potwierdzą przydatność bioolejów, energetyka zyska rozwiązanie bezpieczniejsze dla transformatorów i mniej obciążające dla otoczenia w razie awarii.