Advanced

Grease-oil compatibility in tribological applications - supergrease

Von Krusenstierna, Anna LU (2016) KOO920 20161
Centre for Analysis and Synthesis
Abstract
A common reason to malfunctioning of tap-changers is wear of tribological contacts. In order to reduce wear, it would be desirable to lubricate the contacts. Since the tap-changer is working in transformer oil, it is necessary that whatever lubricant is added is compatible with transformer oil. In this work, the compatibility of lubricating grease in transformer oil has been investigated. A wide variety of greases have been studied in order to understand what chemical properties that is desirable for this type of application. Compatibility tests of grease in transformer oil at 80°C have been performed. A ball-on-plate tribological test was performed on the successful grease candidates from the compatibility test. The successful candidates... (More)
A common reason to malfunctioning of tap-changers is wear of tribological contacts. In order to reduce wear, it would be desirable to lubricate the contacts. Since the tap-changer is working in transformer oil, it is necessary that whatever lubricant is added is compatible with transformer oil. In this work, the compatibility of lubricating grease in transformer oil has been investigated. A wide variety of greases have been studied in order to understand what chemical properties that is desirable for this type of application. Compatibility tests of grease in transformer oil at 80°C have been performed. A ball-on-plate tribological test was performed on the successful grease candidates from the compatibility test. The successful candidates were also exposed to a vapour-phase dehydration process, in order to guarantee that the lubricant could be added to the transformer before delivering the tap-changer to clients. Finally, the transformer oil samples were analysed with FTIR, tan delta and surface tension measurements to evaluate if the greases had, by any means affected the oil. One polytetrafluoroethylene (PTFE) grease was successful in all tests and proved that introducing lubricating grease in the mechanical contacts could decrease the coefficient of friction. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Lika löser lika, ett gammalt känt begrepp som förklarar varför man kan blanda smör och olja men inte olja och vatten. Men vad ska man göra om man inte vill att fett ska lösa sig i olja? Går det?

Denna frågeställning är aktuell för mekaniska kontakter (ex. kugghjul) som arbetar i lättflytande olja, även kallad transformatorolja. Dessa kontakter kan man hitta i lindningskopplare; en elektrisk och mekanisk komponent som jobbare tillsammans med transformatorer. Precis som kedjan på en cykel behöver smörjas för att fungera behöver även dessa mekaniska kontakter smörjas. Man kanske ställer sig frågan om detta verkligen är ett problem, smörjer inte transformatoroljan? Nej tyvärr, är svaret på den frågan, den är endast till för att kyla... (More)
Lika löser lika, ett gammalt känt begrepp som förklarar varför man kan blanda smör och olja men inte olja och vatten. Men vad ska man göra om man inte vill att fett ska lösa sig i olja? Går det?

Denna frågeställning är aktuell för mekaniska kontakter (ex. kugghjul) som arbetar i lättflytande olja, även kallad transformatorolja. Dessa kontakter kan man hitta i lindningskopplare; en elektrisk och mekanisk komponent som jobbare tillsammans med transformatorer. Precis som kedjan på en cykel behöver smörjas för att fungera behöver även dessa mekaniska kontakter smörjas. Man kanske ställer sig frågan om detta verkligen är ett problem, smörjer inte transformatoroljan? Nej tyvärr, är svaret på den frågan, den är endast till för att kyla lindningskopplaren och isolera mot
elektriska överslag. Eftersom den ska vara ett effektivt kylmedel är det viktigt att den är lättflytande. Transformatoroljan är praktiskt taget lika lättflytande som vatten och den som harsmort sin cykelkedja vet att man aldrig skulle använda sig av en olja som är lika lättflytande som
vatten.

Detta arbete har gått ut på att smörja mekaniska kontakter som arbetar i transformatorolja. En effektiv smörjning av dessa kontakter skulle sänka utslitningen av kontakterna och därmed öka livslängden. Lindningskopplare arbetar tillsammans med transformatorn i anslutning till kraftnät. Transformatorns uppgift är att sammankoppla elledningar med olika spänning. Detta är nödvändigt när man ska ansluta högspänningsledningar till lågspännings nät, tex. så har stamnät som går långa distanser genom Sverige en högre spänning än de nät som finns i städerna.

En lite mindre välkänd komponent, men ack så viktigt, är lindningskopplaren som kopplas in när spänningen varierar i nätet. Denna variation kan bla bero på att vi använder mer el på kvällen när vi är hemma och lagar mat än vad vi gör på natten när vi sover. Denna ojämna användning av el skulle leda till sänkt spänning i nätet om det inte var för lindningskopplaren.

Transformatoroljan smörjer knappt de mekaniska kontakterna, vilket leder till att de slits ut i förväg och i värsta fall kan det leda till att lindningskopplaren slutar att fungera. För att råda bukt på detta
behöver dessa kontakter smörjas ytterligare. Att applicera fett på kontakterna bör vara en lösning till detta problem, fördelen med att använda sig av fett är att det lättare stannar kvar i kontakten än en
olja.

Avslutningsvis, framgångsrika resultat erhölls med två teflonfetter. Dessa fetter löste sig inte i transformatorolja, dessutom sänktes utslitningen (friktionen) av kontakterna när teflonfetterna tillsattes i kontakten. Dessa fett påverkade inte heller transformatoroljans isolerande egenskaperna. Det ska dock noteras att endast två typer av teflonfett har utvärderats, egenskaperna i fetterna skulle kunna skräddarsys bättre till applikationen. Fler utslitningstest borde utföras för att se trender i
reproducerbarhet, dessutom borde de kompletteras med test som gjorts under en längre tid. Sammanfattningsvis, det finns fetter som inte löser sig i transformatoroljan och som dessutom sänker friktionen i de mekaniska kontakterna. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Von Krusenstierna, Anna LU
supervisor
organization
alternative title
Kompatibilitet av oljor och fetter i tribologiska applikationer
course
KOO920 20161
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
tap-changer, lindingskopplare, fett, grease, transformer oil, grease-oil compatibility, materials chemistry, materialkemi
language
English
id
8883329
date added to LUP
2016-06-28 10:52:32
date last changed
2016-06-28 10:52:32
@misc{8883329,
  abstract     = {A common reason to malfunctioning of tap-changers is wear of tribological contacts. In order to reduce wear, it would be desirable to lubricate the contacts. Since the tap-changer is working in transformer oil, it is necessary that whatever lubricant is added is compatible with transformer oil. In this work, the compatibility of lubricating grease in transformer oil has been investigated. A wide variety of greases have been studied in order to understand what chemical properties that is desirable for this type of application. Compatibility tests of grease in transformer oil at 80°C have been performed. A ball-on-plate tribological test was performed on the successful grease candidates from the compatibility test. The successful candidates were also exposed to a vapour-phase dehydration process, in order to guarantee that the lubricant could be added to the transformer before delivering the tap-changer to clients. Finally, the transformer oil samples were analysed with FTIR, tan delta and surface tension measurements to evaluate if the greases had, by any means affected the oil. One polytetrafluoroethylene (PTFE) grease was successful in all tests and proved that introducing lubricating grease in the mechanical contacts could decrease the coefficient of friction.},
  author       = {Von Krusenstierna, Anna},
  keyword      = {tap-changer,lindingskopplare,fett,grease,transformer oil,grease-oil compatibility,materials chemistry,materialkemi},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Grease-oil compatibility in tribological applications - supergrease},
  year         = {2016},
}