АНАЛИЗ ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА – НЕОТЪЕМЛЕМАЯ ЧАСТЬ ПРОГРАММЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
Автор : Анна Рейгетс
Перевод : Поляков А.С.
Хорошо известно, что регулярный анализ масла полезен для мониторинга состояния двигателей, турбин и другого маслонаполненного оборудования. То же самое можно сказать о трансформаторном масле, которое используется для изоляции трансформаторов и другого электрооборудования. Анализ изоляционного масла дает информацию не только о состоянии масла, но также возможность обнаружить другие возможные проблемы, в том числе наличие частичных разрядов, старение бумажной изоляции и других скрытых дефектов и является неотъемлемой частью экономичных электрических программы технического обслуживания.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Техническое обслуживание трансформаторов развивалось на протяжении последних 20 лет с учетом необходимых статей расходов по стратегическим инструментам управления передачи электрической энергии по распределительным сетям. Распределение электроэнергии требует чрезвычайной надежности, и даже при том, что риск отказа трансформаторов и другого маслонаполненного электрооборудования является невысоким, наличие отказа неизбежно приводит к высоким затратам на ремонт, длительному простою и возможным рискам безопасности. Кроме того, трансформаторы слишком дороги, чтобы регулярно производить их замену, поэтому их техническое состояние необходимо поддерживать должным образом, чтобы увеличить продолжительность работы.
При контроле состояния масла, вовремя могут быть обнаружены развивающиеся дефекты, что позволяет избежать внезапные отключения электроэнергии. Кроме того, при эффективном подходе к техническому обслуживанию может быть определено оптимальное время для вывода оборудования в ремонт. Некоторые виды провероки относительно просты: проверка работы газового реле, проверка переключателя РПН, проверка утечки масла, и т.д. Однако степень износа одного из наиболее важных элементов, бумажной изоляции, может быть достоверна определена при помощи обычного анализа трансформаторного масла.
ИНФОРМАЦИОННАЯ БАЗА
Измеряя физические и химические свойства масла, концентрацию определенных растворенных газов, могут быть определены множество дефектов, связанных или с состоянием масла или с элементами трансформатора. Ниже приводятся некоторые виды анализов изоляционного масла.
Влагосодержание
Одной из наиболее важных функций трансформаторного масла является обеспечение электрической изоляции. Любое увеличение влагосодержания может ухудшить изоляционные свойства масла, что может привести к диэлектрическому пробою. Это имеет большое значение при колебании температур, поскольку при изменении температуры трансформатора, любая растворенная влага ухудшает диэлектрические свойства изоляции и приводит к ее разрушению. Кроме того, в трансформаторах, основанная на целлюлозе бумага, используется в качестве изоляции обмоток, и чрезмерное содержание влаги может привести к износу бумажной изоляцией с последующей потерей диэлектрических свойств.
Кислотное число
Точно так же, как промышленное масло, масло трансформатора окисляется под влиянием температуры и кислорода, особенно в присутствии маленьких металлических частиц, которые действуют как катализаторы, приводящие к увеличению кислотного числа, из-за формирования карбоксильных кислот. В дальнейшем это может привести к шламу и масляному осадку. В худшем варианте масляные каналы становятся заблокированными, и трансформатор не достаточно хорошо, такой процесс способствует дальнейшему ухудшению состояния масла. Кроме того, увеличение кислотности усиливает разрушительный эффект бумажной изоляции. Износ масла способствует образованию продуктов старения, таких как кислоты и гидропероксиды, которые имеют тенденцию уменьшать изоляционные свойства масла. Увеличение кислотного числа часто сопровождается процессами уменьшения диэлектрической прочности масла и повышения влажности.
Диэлектрическая прочность
Диэлектрическая прочность трансформаторного масла определяется как максимальное напряжение, которое может быть приложено к жидкости без электрического пробоя. Так как трансформаторное масло предназначено для обеспечения электрической изоляции при высоких электрических полях, любое значительное сокращение диэлектрической прочности может означать, что масло уже не в состоянии выполнить эту важную функцию. Существует множество факторов, которые способствуют снижению диэлектрической прочности, такие как влага, продукты старения масла и бумажной изоляции.
Коэффициент мощности
Коэффициентом мощности изоляционного масла является отношение активной мощности к полной мощности. В трансформаторе, высокий коэффициент мощности свидетельствует о значительной потере энергии в изоляционном масле, как правило, в результате загрязнения, влаги, окисления масла и старения бумажной изоляции.
Газовая защита
Газовая защита используется для определения концентрации некоторых газов в масле, таких как азот, кислород, оксид углерода, углекислый газ, водород, метан, этан, этилен и ацетилен. Значение концентрации и соотношения этих газов могут быть использованы для диагностики некоторых эксплуатационных проблем в трансформаторе, которые могут быть связаны с изменением физико-химических свойств изоляционного масла. Например, высокий уровень окиси углерода по сравнению с другими газами может указывать на термический пробой бумажной изоляции, тогда как высокий уровень водорода в сочетании с метаном может указывать на наличие частичных разрядов в трансформаторе.
Фурановые соединения
При анализе фурановых соединений можно определить степень старения бумажной изоляции. При старении бумажной изоляции степень ее полимеризации уменьшается, и уменьшается её механическая прочность. Степень полимеризации может быть определена непосредственно путем взятия проб бумаги, что сопровождается очень сложной операцией, и почти никогда не выполняется на практике. Тем не менее, степень полимеризации бумаги может быть напрямую связана с концентрацией фурановых соединений в масле. Фурановые соединения образуются в результате прямого распада полимерной структуры целлюлозной бумаги. Содержание фурановых соединений сравнительно легко можно определить при анализе масла, таким образом, определяется степень старения бумаги.
Анализ электроизоляционного масла играет важную роль в процессе предотвращения незапланированных отключений в электрических сетях, и в процессе определения технического состояния электрооборудования, в частности состояния масляной и бумажной изоляции.
Для всех видов маслонаполненного электрооборудования, в том числе для трансформаторов, выключателей и регуляторов напряжения, анализ масла должен быть основой в любой программе определения технического состояния оборудования.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ОТБОРА ПРОБ МАСЛА
При определении фактического состояния маслонаполненного оборудования наряду с непосредственным анализом масла важную роль занимает качество образцов масла, которые отправляются в лабораторию. Место отбора проб на любом оборудовании, должно быть определено и четко маркировано для технического персонала. Как и место отбора проб в других видах оборудования, это место должно использоваться каждый раз при отборе образца, чтобы обеспечить типичность условий испытания. Эта точка должна быть расположена в месте, где образец масла может быть отобран, а так же, где масло статично.
Жидкости с удельным весом 1,0 и более, например аскарель, должны быть отобраны сверху, потому что вода будет находиться на поверхности. Для жидкостей с удельным весом менее 1,0, например основанные на минеральной основе трансформаторного масла, синтетические жидкости и силиконовые масла, необходимо производить отбор образцов со дна, так как в этих жидкостей вода имеет тенденцию оседать на дно.
Существует целый ряд экологических переменных, таких как температура, осадки и т.д., которые необходимо учитывать перед отбором образца. Идеальная ситуация для отбора проб из электрического оборудования составляет 95 °F (35 °C) или выше, 0% влажности и отсутствие ветра. Холодных условий или условий, когда относительная влажность превышает 70%, следует избегать, так как это приведет к увеличению влаги в образце. Отбор образцов в ветреную погоду, также не рекомендуется, так как пыль и мусор могут попасть в чистый образец легко и нарушить точные результаты анализа. Если отбор проб масла является неизбежным при наружной температуре ниже 32 °F (0 °C), то не рекомендуется анализировать содержание влаги или каких-либо свойства, которые зависят от влаги, такие как напряжение диэлектрического пробоя.
При анализе растворенных в масле газов процедура должна включать использование стеклянного шприца; со строгим следованием протокола осуществления отбора, чтобы гарантировать, что на концентрацию растворенных газов не влияет никоим образом сама процедура отбора пробы.