Dầu cách điện este tự nhiên như FR3 và este tổng hợp như MIDEL 7131 ngày càng được dùng cho máy biến áp phân phối, máy biến áp trong tòa nhà và trạm có yêu cầu cao về phòng cháy. Việc lọc dầu este khác đáng kể so với dầu khoáng về nhiệt độ, độ nhớt, cách đánh giá độ ẩm và yêu cầu với máy lọc. Bài viết so sánh các đặc tính chính và nêu các lưu ý khi chọn máy, vận hành máy lọc dầu cho dầu este.
Tổng quan về dầu este cách điện
Este tự nhiên
Este tự nhiên được tinh chế từ dầu thực vật (đậu nành, hạt cải…) với phụ gia chống oxy hóa. FR3 là tên thương mại phổ biến nhất. Tiêu chuẩn cho dầu mới là IEC 62770; hướng dẫn bảo trì dầu vận hành là IEC 62975. Ưu điểm nổi bật: điểm cháy cao, phân hủy sinh học tốt, khả năng hút ẩm cao giúp làm khô giấy cách điện và kéo dài tuổi thọ cách điện rắn.
Este tổng hợp
Este tổng hợp (pentaerythritol ester) được tổng hợp hóa học, MIDEL 7131 là đại diện tiêu biểu. Tiêu chuẩn dầu mới là IEC 61099, hướng dẫn bảo trì là IEC 61203. Este tổng hợp có độ bền oxy hóa tốt hơn este tự nhiên, điểm đông đặc rất thấp, phù hợp cả máy biến áp kín lẫn máy có bình dầu phụ.
So sánh với dầu khoáng
Bảng dưới đây nêu các giá trị điển hình để so sánh định tính. Số liệu chính xác cần tra theo bảng thông số của nhà sản xuất dầu cụ thể.
| Đặc tính (điển hình) | Dầu khoáng | Este tự nhiên (FR3) | Este tổng hợp (MIDEL 7131) |
|---|---|---|---|
| Tiêu chuẩn dầu mới | IEC 60296 | IEC 62770 | IEC 61099 |
| Độ nhớt ở 40°C | Khoảng 8–12 mm²/s | Khoảng 32–35 mm²/s | Khoảng 28–30 mm²/s |
| Điểm chớp cháy | Khoảng 140–170°C | Trên 300°C | Trên 250°C |
| Điểm cháy | Khoảng 160–180°C | Trên 350°C | Trên 300°C |
| Độ hòa tan nước bão hòa ở nhiệt độ phòng | Khoảng 50–60 ppm | Khoảng 1000 ppm | Khoảng 2500 ppm |
| Độ bền oxy hóa khi tiếp xúc không khí | Tốt (có ức chế) | Kém hơn, dễ polyme hóa | Tốt |
| Điểm đông đặc | Khoảng −40°C hoặc thấp hơn | Khoảng −20°C | Khoảng −55°C hoặc thấp hơn |
| Phân hủy sinh học | Kém | Dễ phân hủy | Dễ phân hủy |
Những khác biệt ảnh hưởng tới quá trình lọc
1. Độ nhớt cao gấp khoảng ba lần
Độ nhớt cao làm tăng tổn thất áp suất qua đường ống, lõi lọc và bộ gia nhiệt, đồng thời làm chậm quá trình tách khí, nước trong bình chân không. Hệ quả thực tế là lưu lượng hữu dụng của một máy thiết kế cho dầu khoáng thường phải giảm khi chạy với este, đặc biệt khi dầu còn nguội.
2. Độ ẩm phải đánh giá theo độ bão hòa tương đối
Do khả năng hòa tan nước rất lớn, cùng một giá trị ppm có ý nghĩa khác nhau ở dầu khoáng và este. Ví dụ, 50 ppm nước gần như bão hòa với dầu khoáng ở nhiệt độ phòng nhưng chỉ là mức thấp với este. Vì vậy, nên theo dõi thêm độ bão hòa tương đối (%RS) bên cạnh ppm đo theo IEC 60814, và áp dụng giới hạn ppm riêng cho este theo IEC 62975, IEC 61203 hoặc khuyến cáo của nhà sản xuất dầu, thay vì dùng giới hạn của dầu khoáng.
Đồng thời, nước trong este liên kết chặt hơn, nên việc khử ẩm tới mức rất thấp cần thời gian dài hơn, chân không sâu hơn và bề mặt màng dầu lớn hơn.
3. Nhạy với oxy, đặc biệt este tự nhiên
Este tự nhiên khi tiếp xúc với không khí ở nhiệt độ cao sẽ oxy hóa và polyme hóa, làm tăng độ nhớt và có thể tạo màng dính trên bề mặt. Vì vậy cần hạn chế tối đa tiếp xúc không khí trong quá trình xử lý: bồn trung gian phải kín, ống mềm đầy dầu, tránh tuần hoàn dầu nóng qua bồn hở, và không để lớp dầu mỏng phơi ngoài không khí lâu ngày trong máy sau khi dùng.
4. Giới hạn nhiệt độ xử lý
Nhiệt độ gia nhiệt cần đủ để giảm độ nhớt nhưng không được quá cao. Nhiều hướng dẫn của nhà sản xuất dầu este khuyến nghị dải nhiệt độ xử lý tương tự hoặc cao hơn chút so với dầu khoáng, và có giới hạn tối đa cụ thể; người vận hành cần tra tài liệu của hãng dầu trước khi đặt nhiệt độ. Mật độ công suất bề mặt của điện trở gia nhiệt cũng cần thấp để tránh quá nhiệt cục bộ, vì dầu nhớt lưu thông chậm sát bề mặt điện trở.
5. Tránh lẫn với dầu khoáng
Este và dầu khoáng trộn lẫn được về mặt hóa học, nhưng tạp nhiễm dầu khoáng dù chỉ vài phần trăm có thể làm giảm điểm cháy của este, ảnh hưởng tới phân loại an toàn cháy (nhóm K theo IEC 61039). Máy lọc đã dùng cho dầu khoáng phải được xả sạch và súc rửa bằng dầu este trước khi xử lý, hoặc tốt nhất là dùng máy riêng cho este.
Yêu cầu đối với máy lọc dầu este
- Bơm: chọn bơm có khả năng hút dầu nhớt, tính toán lưu lượng danh định theo độ nhớt este; nên có biến tần để điều chỉnh lưu lượng.
- Gia nhiệt: điện trở mật độ công suất thấp, điều khiển nhiệt độ chính xác, có bảo vệ quá nhiệt và liên động lưu lượng tin cậy.
- Hệ chân không: hai cấp (bơm cánh gạt và Roots), bình tách có diện tích bề mặt lớn, thời gian lưu dầu đủ dài.
- Chống bọt: este có xu hướng tạo bọt khác dầu khoáng; máy cần cảm biến mức và phá bọt tin cậy.
- Lọc: diện tích lọc lớn để hạn chế chênh áp; vật liệu lõi lọc và gioăng tương thích với este (tham khảo nhà sản xuất; nhiều loại cao su thông dụng dùng được nhưng cần xác nhận).
- Kín khí: giảm tối đa tiếp xúc không khí; có thể dùng khí nitơ khô để phá chân không hoặc phủ bồn.
- Đo lường: nên trang bị cảm biến độ ẩm trực tuyến hiển thị %RS để theo dõi tiến trình khử ẩm.
- Vệ sinh: sau khi xử lý este tự nhiên, không để máy khô với lớp màng dầu mỏng lâu ngày; nên giữ đầy dầu hoặc súc rửa theo hướng dẫn.
Ví dụ ước tính lưu lượng khi chuyển sang dầu este
Một máy chân không danh định 6.000 L/h cho dầu khoáng được dùng để xử lý dầu este tự nhiên cho máy biến áp phân phối. Do độ nhớt este ở nhiệt độ làm việc vẫn cao hơn đáng kể so với dầu khoáng, chênh áp qua lõi lọc tăng nhanh và bình chân không cần thời gian lưu dài hơn. Trong thực tế, đơn vị vận hành thường phải hạ lưu lượng xuống khoảng một nửa đến hai phần ba danh định để giữ chênh áp lọc trong giới hạn và đạt chỉ tiêu độ ẩm. Con số cụ thể nên được xác nhận với nhà sản xuất máy dựa trên đường đặc tính bơm và độ nhớt thực tế của dầu.
Checklist trước khi lọc dầu este
- Xác định chính xác loại dầu (este tự nhiên hay tổng hợp, tên thương mại) qua nhãn máy biến áp hoặc hồ sơ.
- Thu thập bảng thông số và hướng dẫn xử lý của nhà sản xuất dầu.
- Kiểm tra máy lọc đã được súc rửa, không còn dầu khoáng; ghi nhận biên bản.
- Đặt nhiệt độ, lưu lượng theo khuyến cáo; bật chống bọt.
- Kiểm tra độ kín của bồn, ống mềm, hạn chế không khí.
- Lấy mẫu trước và sau xử lý: BDV theo IEC 60156, nước theo IEC 60814, trị số axit, hệ số tổn hao điện môi, độ nhớt.
- Đánh giá kết quả theo IEC 62975 hoặc IEC 61203 và khuyến cáo của hãng dầu.
Câu hỏi thường gặp
Có dùng được máy lọc dầu khoáng thông thường cho dầu este không?
Được, nếu máy là loại chân không hai cấp có đủ công suất và được súc rửa sạch. Tuy nhiên cần giảm lưu lượng, kiểm soát nhiệt độ và theo dõi chênh áp lọc sát hơn.
BDV của dầu este có đánh giá giống dầu khoáng không?
Phương pháp thử vẫn theo IEC 60156, nhưng giới hạn chấp nhận cần tra theo tiêu chuẩn dành cho este. Este giữ BDV cao hơn dầu khoáng ở cùng giá trị ppm nước nhờ khả năng hòa tan nước lớn.
Trị số axit của este cao có đáng lo không?
Este có trị số axit ban đầu và trong vận hành thường cao hơn dầu khoáng, và bản chất các axit cũng khác. Không áp dụng giới hạn axit của dầu khoáng cho este.
Có thể trộn FR3 với MIDEL 7131 không?
Không nên trộn tùy ý giữa các loại dầu khác nhau. Mọi việc bổ sung, thay thế cần có ý kiến của nhà sản xuất máy biến áp và nhà sản xuất dầu.
Thiết bị Trường Phát – tư vấn máy lọc cho dầu este
Thiết bị Trường Phát cung cấp máy lọc dầu máy biến áp chân không hai cấp các dòng TOP, NSH, ZANYO, HOPU, GlobeCore, Enervac… và tư vấn cấu hình phù hợp cho dầu este tự nhiên, este tổng hợp: bơm, gia nhiệt, cảm biến độ ẩm, lưu lượng. Chúng tôi hỗ trợ chọn model và hướng dẫn vận hành. Liên hệ Hotline/Zalo 0837 211 855.
