近年、工業用油、特に潤滑油は、少量の添加剤の使用により、その特性や性能が大幅に向上・向上しています。同様の改善は電気油にも行うことができますが、変圧器業界、特に英国では添加剤の使用に消極的です。主に考慮すべき点は、この改善の効果がどれくらいの期間持続するかということです。結局のところ、最先端の添加剤を使用しても、自動車エンジン内のオイルを 30 年間維持することはできません。一部のユーザーは、添加剤を使用した後、石油会社は精製度が低い、または電力産業にはまったく不向きな石油を利用しようとするのではないかと疑っています。
1. 添加剤を使用する理由
添加剤と添加剤の使用によって達成できる性能について議論する前に、オイルの望ましくない特性と、添加剤を使用せずに生じる問題を最小限に抑える方法を考慮することが重要です。
前述したように、絶縁油は酸化を受けて沈殿物が生成されます。. 30 年以上前、長時間の運転や早期故障により変圧器が停止したとき、鉄心とコイル全体が濃い茶色のオイル スラッジの厚い層で覆われていることがよくありました。これらの堆積物は油の通路を部分的に塞ぎ、油の循環を阻害し、コイル、鉄心鋼板、油間の熱伝達効率を低下させ、銅や鉄の温度上昇を引き起こします。当然、さらに酸化が促進され、オイルスラッジの生成が進むという悪循環に陥ります。温度が高すぎると、絶縁が急速に劣化し、変圧器の寿命が早期に終了する可能性があります。
すでに示したように、酸化のもう 1 つの結果は、オイルの酸価の増加です。酸はかつては堆積物よりも害が少ないと考えられていましたが、実際にそうなのかもしれません。オイル中の酸価の増加は変圧器の通常の動作に非常に有害である可能性があるため、避ける必要があることが人々に認識されています。酸は有機物質ですが、硫酸のような腐食剤ではありません。ただし、これらの酸は依然として腐食を引き起こし、固体絶縁体の劣化を促進する可能性があります。
ただし、添加剤を使用せずに酸化を軽減する方法も数多くあります。まず、油と空気の接触度を下げる必要があります。石油を外気から完全に隔離したくない理由はたくさんあります。最小の配電変圧器のほかに、より経済的なアプローチは、石油貯蔵タンクに注目することです。これにより、油と空気の接触面積が減少するだけでなく、油と空気の接触温度が大量の油よりも低くなります。もちろん、温度は重要な要素です。油の酸化速度は、温度が 7 ℃上昇するごとに 2 倍になります。さらに、前述したように、触媒効果もありますが、残念なことに、銅は酸化プロセスにおいて強力な触媒です。鉄も触媒ですが、銅ほど強力ではありません。巻いた銅の触媒効果を避けることはほぼ不可能ですが、紙の絶縁によりオイルが銅に近づくのを制限し、触媒効果を減らすことができます。裸銅は低電圧リード線やリード接続によく使用されますが、スズには触媒効果がないため、スズめっきによって絶縁できます。燃料タンクの内面と鉄心クランプの両方を耐熱塗料の層でコーティングすることができます-。場合によっては自己触媒作用もある。酸化生成物自体も酸化の促進に影響を与えます。特に特定の芳香族化合物が酸化される場合。したがって、オイル中の芳香族炭化水素含有量が規定値の 5% ～ 10% を超えて増加すると、オイルは酸化しやすくなります。
過去 30 年間、これらの対策だけで酸化の程度を大幅に減らすことができました。 1970 年代以降、変圧器の動作温度は上昇傾向を示しています。コスト削減策として、特に配電変圧器について、オイルと触媒の銅や鉄との接触を減らすためのさまざまな対策が弱体化されてきました。これにより、変圧器ユーザーは再び多くの変圧器に対する酸化の深刻な影響に直面することになります。
2. 添加物を使用する
英国では、絶縁油に添加剤を使用することは認められていないのが慣例となっています。海外では、酸化を抑制するという特殊な目的のため、変圧器油に添加剤が長年使用されてきました。添加剤を使用したオイルを抗酸化オイルといいます。
酸化の抑制は、酸化防止剤、金属不動態化剤、および不活性化剤を添加することによって達成されます。金属不動態化剤および活性化剤は金属と反応して金属触媒作用を防ぎますが、酸化防止剤はフリーラジカルや過酸化物などの初期酸化生成物と反応して酸化反応を停止または中断します。油中の一部の天然化合物は主に硫黄を含む化合物です-。これらはこのように抗酸化剤として機能します。酸化プロセスの研究の結果は、油に溶解した銅の特定の有機金属化合物が、油そのものよりもさらに強力な触媒効果を持っていることを示しています。一部の化合物はさらに変化を起こし、銅表面の活性を低下させたり「不動態化」したりして、本質的に銅が油に溶解するのを防ぎ、さらには溶解した銅の触媒作用を阻害します。
現在、ほとんどの変圧器エンジニアは酸化防止油についての知識を持っています。しかし、英国ではその使用が依然として制限されています。性能に疑問を持つユーザーもいるほか、酸化防止剤を含まない絶縁油の品質が安定し入手が容易であること、絶縁油のメンテナンスが強化されているため、ほとんどの変圧器で長寿命化していることも要因と考えられる。したがって、ユーザーは抗酸化オイルを購入するために高いコストを投資することに消極的です。
ただし、抗酸化オイルはほとんどのヨーロッパ諸国と米国で一般的です。前述のように、BS148:1998 には酸化防止油を指定するセクションがあり、BS 技術仕様に酸化防止油を含める理由は、欧州との整合性を維持するためだけです。もちろん、熱帯地域など、オイルの使用温度が平均油温よりも高い状況にも適しているのが、酸化防止オイルの技術的特徴です。ただし、この高温が繊維断熱材に与える影響を考慮する必要があります。
3.流動点降下剤
変圧器油に一般的に使用されるその他の添加剤は流動点降下剤です。それらの使用は、抗酸化物質よりも後の 1970 年代にまで遡ります。これは、-30 度という低い温度でも変圧器油を流す必要がある BS148 を思い出させます。環状基油の場合、これを達成することは問題ではないため、改善方法は必要ありません。しかし、1970年代初頭、世界の環状アルキル原油の資源は枯渇に近づいているように見えました（後にそうではないことが確認されました）。さらに、パラフィン原油から電気油を抽出することを望む経済的理由は他にもあります。これらのオイルに含まれるパラフィン成分は高温で凝固しやすいため、シクロアルキルオイルの低い凝固点に達することができません。前述したように、パラフィン系原油は脱蝋して精製プロセスを形成することができるが、コストが高く、パラフィン系原油を使用する本来の意図に反している。流動点降下剤の機能は、オイルの流れを妨げるワックス粒子が低温で沈殿および合体してマトリックスを形成するのを防ぐことです。
