Технология «зеленой» изоляции в силовых трансформаторах

Журнал «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» продолжает мониторинг глобальных технологических трендов. В фокусе внимания — стремительное развитие и внедрение биоразлагаемых трансформаторных масел на основе эфиров растительного происхождения, которые постепенно вытесняют традиционные минеральные масла в силовых трансформаторах США, Канады, Европы, а также других стран и регионов.

Эта технология стала активно внедряться в США и Европе с 2020-х годов, став ответом на ужесточение экологических норм и растущие требования к пожарной безопасности критической инфраструктуры. Вместо нефтепродуктов в оборудование теперь заливаются диэлектрики на возобновляемой основе, которые не только соответствуют современным стандартам устойчивого развития, но и интегрируются в новые проекты цифровых энергосетей, формируя новый отраслевой стандарт.

«Зеленое» масло производится преимущественно из натуральных растительных масел: рапса, сои, подсолнечника и пальмы. Существует и направление синтетических биоразлагаемых масел, производимых из органических кислот и спиртов. Вне зависимости от исходного сырья, такие масла имеют ряд неоспоримых преимуществ перед традиционными трансформаторными маслами, производимыми из нефтепродуктов:

• температура воспламенения биоразлагаемых жидкостей достигает 330–360°C против 150–160°C у традиционных масел, а процесс горения является неподдерживающимся, что радикально снижает риски возгораний на подстанциях;
• за 21–28 дней натуральные эфиры биодеградируют на 97–99%, в то время как минеральные продукты разлагаются лишь на 20–30% и сохраняют токсичность;
• натуральные масла обладают высокой влагоемкостью: они активно абсорбируют влагу из целлюлозной изоляции, замедляя ее старение и позволяя трансформаторам работать на 15–20°C выше номинальных температур с минимальной деградацией материалов;
• возможность размещения объектов электроэнергетики рядом с реками, озерами и природоохранными зонами.

Среди ограничений применения биоразлагаемых масел отмечается необходимость адаптации конструкции трансформаторов в связи с их повышенной вязкостью, и их более высокая стоимость (в среднем на 20–50% выше, в зависимости от производителя и региона). Тем не менее, отмечается, что данные расходы компенсируются сокращением расходов на экологическую защиту, минимизацией ущерба при аварийных разливах и увеличением ресурса оборудования.

Регуляторное давление усиливает переход на экологичное масло для зарубежных компаний. В ЕС действуют директивы Ecodesign и национальные ограничения на использование загрязняющих жидкостей вблизи водоемов, стандарты IEC 60076 и IEC 60296 регламентируют тесты на биодеградацию, а в США EPRI и IEEE продвигают концепцию EATF (Enhanced Accident Tolerant Fuel — усовершенствованное топливо, устойчивое к авариям), поддерживаемую региональными нормами Калифорнии, Нью-Йорка и Новой Англии, а также программами финансирования «green grid».

В России технология находится на стадии локальных пилотных проектов и научно-исследовательских работ. Разработан отечественный аналог зарубежного «зеленого» масла на основе растительных масел. Массовому внедрению пока препятствуют доминирование минеральных масел в нормативной базе, отсутствие жестких экологических требований для охранных зон и недостаточно развитая логистика регенерации «зеленых» диэлектриков. Однако по мере глобального ужесточения углеродного регулирования, развития экологических стандартов биоразлагаемые трансформаторные масла будут постепенно занимать все большую долю, формируя основу для устойчивой и безопасной энергетики будущего.

Подготовлено с использованием материалов: Electricaloilservices, Varelen, Turvooil, Electricaltrader, Intelmarketresearch, Bokrelec, Elec, EPRI