Версия для печати

22.10.07 17:21

Оценка состояния силовых трансформаторов

Введение
Как известно, при эксплуатации силовых трансформаторов трансформаторное масло
выполняет функции диэлектрика и охлаждающей среды. Но у трансформаторного масла
есть еще одна важная функция: оно является диагностической средой. Значительная доля
развивающихся дефектов, приводящих в дальнейшем к повреждению оборудования,
может быть определена своевременным контролем состояния трансформаторного масла.
Развитие таких дефектов, как локальные перегревы токоведущих соединений и элементов
конструкции остова, разряды в масле, искрение в контактных соединениях, загрязнение и
увлажнение изоляции, попадание воздуха, окисление и старение самого масла и твердой
изоляции в различной мере сказываются на изменении свойств трансформаторного масла.
Поэтому на протяжении многолетней практики эксплуатации силовых трансформаторов
применяются различные показатели состояния трансформаторного масла, расширяется их
перечень, совершенствуются методы измерений.
1. Физико-химические показатели состояния трансформаторного масла в
процессе эксплуатации силовых трансформаторов
В настоящее время в практике оценки состояния силовых трансформаторов в
эксплуатации применяется значительное количество физико-химических показателей
состояния трансформаторного масла. При этом наряду с показателями, имеющими
многолетний опыт применения и практически повсеместно используемыми, в последнее
время получили развитие новые физико-химические показатели, позволяющие в
различной мере оценивать состояние изоляции трансформаторов в процессе
эксплуатации.
В соответствии с требованиями «Объем и нормы испытаний электрооборудования» [1] в
процессе эксплуатации силовых трансформаторов предусмотрено измерение следующих
показателей масла: пробивное напряжение, содержание механических примесей, тангенс
угла диэлектрических потерь масла, температура вспышки в закрытом тигле, кислотное
число, содержание водорастворимых кислот и щелочей, влагосодержание, содержание
антиокислительной присадки, газосодержание масла, хроматографический анализ газов,
растворенных в масле, содержание фурановых производных. Остановимся на краткой
характеристике применяемых физико- химических показателей, которые используются
для оценки состояния трансформаторов в эксплуатации.
Кислотное число- это количество едкого калия (КОН), выраженного в миллиграммах,
которое необходимо для нейтрализации свободных кислот в 1 г масла. Данный показатель
свидетельствует о содержании в трансформаторном масле любых кислых веществ.
Увеличение значения кислотного числа свидетельствует об окислении масла, которое
может вызывать коррозию конструкционных элементов, образование мыл с ионами
металлов и развитие коллоидно-дисперсных процессов, ведущих к снижению
электрической прочности масла. Кислоты из-за своей полярности могут также
способствовать увеличению поглощения воды бумажной изоляцией.
Содержание водорастворимых кислот и щелочей свидетельствует о качестве масла. Они
могут образовываться в процессе изготовления масла или образовываться в результате его
окисления в процессе эксплуатации. Такие кислоты могут быть достаточно агрессивны и
способствуют развитию коррозии и старению бумажной изоляции.
Влагосодержание как показатель состояния масла и твердой изоляции контролируется в
эксплуатации. Увлажнение изоляции возможно в эксплуатации при попадании
атмосферной влаги в масло из-за неисправности или отсутствия осушителей у
трансформаторов со свободным дыханием, засасывания влажного воздуха или дождевой
воды в масло у трансформаторов с принудительной системой охлаждения при ее
негерметичности или засасывание через другие неплотности. Снижение электрической
прочности масла и маслобарьерной изоляции в целом у трансформаторов может быть
вызвано увлажнением масла и твердой изоляции как вследствие попадании атмосферной
влаги в масло, так и в следствии образования воды в результате процессов старения самой
изоляции, газовыделениием из изоляции.
Газосодержание масла контролируется в эксплуатации у трансформаторов с пленочной
защитой масла от окисления с целью оценки его герметичности. Повышение
газосодержания (в том числе воздуха) способствует более интенсивному окислению масла
и ухудшению электрической прочности изоляции активной части трансформатора.
Хроматографический анализ газов, растворенных в масле, , обладает высокой
чувствительностью к развивающимся дефектам в трансформаторе, связанных с такими
факторами, как электрические разряды в изоляции и локальные перегревы. Применение
анализа растворенных в масле газов основано на том, что при появлении местных
нагревов или электрических разрядов масло и соприкасающаяся бумажная изоляция
разлагаются, а образующиеся газообразные продукты растворяются в масле.
Содержание фурановых производных производных является показателем, который
косвенно может свидетельствовать о деструкции бумажной изоляции. Термолиз,
окисление и гидролиз изоляции, вызывая частичное разрушение макромолекул
целлюлозы, приводят к образованию компонентов фуранового ряда, которые выделяются
в трансформаторное масло.
Следует отметить, что такие физико-химические показатели, как кислотное число,
содержание водорастворимых кислот и щелочей, влагосодержание и газосодержание
масла являются традиционными в практике эксплуатации силовых трансформаторов на
протяжении многих лет, а различные аспекты их применения достаточно подробно
описаны в многочисленной литературе. Поэтому в дальнейшем остановимся на более
подробном рассмотрении применения хроматографического анализа газов, растворенных
в масле, и показателей оценки состояния бумажной изоляции силовых трансформаторов в
эксплуатации, которые впервые были введены в последнее издание РД «Объем и нормы
испытаний электрооборудования» [1].
2. Применение хроматографического анализа газов, растворенных в масле
силовых трансформаторов
Шестым изданием РД «Объем и нормы испытаний электрооборудования» [1], вышедшим
в 1998 г., для оценки состояния силовых трансформаторов введен хроматографический
анализ газов, растворенных в масле (ХАРГ). Метод ХАРГ применялся уже на протяжении
многих лет, и с 1989 г. оценка состояния трансформаторов и определение характера
возможных дефектов проводилась в соответствии с «Методическими указаниями по
диагностике развивающихся дефектов по результатам хроматографического анализа
газов, растворенных в трансформаторном масле» [2].
В России и за рубежом накоплен достаточно большой опыт применения
хроматографического анализа газов, растворенных в масле силовых трансформаторов
напряжением 110-750 кВ, для выявления дефектов в эксплуатации. Накопленный опыт
позволил сформулировать совокупность признаков, имеющих достаточно высокую
диагностическую ценность, и определить вид и характер выявляемых ими дефектов для
принятия решений по дальнейшей эксплуатации.
С помощью ХАРГ в силовых трансформаторах можно обнаружить две группы дефектов:
• перегревы токоведущих соединений и элементов конструкции остова
• электрические разряды в масле.
При этом определяются концентрации семи газов: водорода (Н2), метана (СH4), ацетилена
(С2Н2), этилена (С2H4), этана (С2Н6), оксида углерода (СО) и диоксида углерода (СО2).
При определении дефектов в силовых трансформаторах используется подразделение газов
на основные (ключевые) и характерные (сопутствующие).
При перегревах токоведущих соединений и элементов конструкции остова
трансформатора основным газом является С2Н4 - в случае нагрева масла и бумажно-
масляной изоляции свыше 500°С и С2Н2 - при дуговом разряде. Характерными газами в
обоих случаях являются Н2, СH4, и С2Н6.
При частичных разрядах в масле основным газом является Н2, характерными газами с
малым содержанием - СН4 и С2H2.
При искровых и дуговых разрядах основными газами являются Н2 или С2H2,
характерными газами с любым содержанием - СН4 и С2Н4 .
При перегревах твердой изоляции основным газом является СО2. Следует также отметить,
что сопутствующим показателем деструкции целлюлозной изоляции трансформатора
является рост содержания оксида и диоксида углерода, растворенных в трансформатором
масле. При этом в соответствии с рекомендациями СИГРЭ [3] наличие суммарной
концентрации СО иСО2 более 1% может свидетельствовать о деградации целлюлозной
изоляции.
Основной газ определяется по относительным концентрациям водорода и углеводородных
газов с учетом соответствующих граничных концентраций по формуле:
ai=Аi/Агрi
где ai - относительная концентрация 1-го газа;
Аi - измеренное значение концентрации 1-го газа, % об;
Агрi - граничная концентрация 1-го газа, % об.
По расчетным относительным концентрациям максимальное значение аi соответствует
основному газу (кроме СО2, СО2 - основной газ, если АCO2> 1% об). При этом:
ai > 1 — характерный газ с высоким содержанием;
0,1< ai< 1 - характерный газ с малым содержанием;
ai< 0,1 - нехарактерный газ.
Следует подчеркнуть, что при анализе состава и концентраций растворенных в масле
газов, при диагностике эксплуатационного состояния силовых трансформаторов
необходимо учитывать факторы, вызывающие их изменения.
К эксплуатационным факторам, вызывающим увеличение концентрации растворенных в
масле газов трансформаторов, относятся: остаточные концентрации газов от устраненного
ранее дефекта во время ремонта трансформатора (если не была проведена дегазация
масла); увеличение нагрузки трансформатора; доливка маслом, бывшим в эксплуатации и
содержащим растворенные газы; проведение сварочных работ на баке; переток газов из
бака расширителя контактора РПН в бак трансформатора и др.
К эксплуатационным факторам, вызывающим уменьшение концентрации растворенных в
масле газов трансформаторов, относятся: уменьшение нагрузки трансформатора;
дегазация масла; доливка дегазированным маслом; замена силикагеля и др.
Для диагностики развивающихся дефектов в силовых трансформаторах используются
следующие основные критерии:
• критерий граничных концентраций;
• критерий скорости нарастания газов;
• критерий отношения пар характерных газов.
Следует отметить, что основная суть заложенной идеологии в действующем РД «Объем и
нормы испытаний электрооразования» [ 1 ] заключается в том, что выход значений
параметров за установленные границы (предельные значения) следует рассматривать как
признак наличия дефектов, которые могут привести к отказу оборудования. В этом плане
метод ХАРГ имеет отличие от приведенной идеологии, т.к. нормативно устанавливаются
только граничные концентрации газов [4], достижение которых свидетельствует лишь о
возможности развития дефектов в трансформаторе. Такие трансформаторы берутся под
контроль с учащенным отбором проб масла и проведением ХАРГ.
Критерий граничных концентраций позволяет выделить из общего количества
трансформаторного парка трансформаторы с возможными развивающимися дефектами, а
степень опасности развития дефекта определяется по относительной скорости нарастания
газа (газов). При этом, накопленный опыт показывает, что если относительная скорость
нарастания газа (газов) превышает 10% в месяц, то это указывает на наличие
быстроразвивающегося дефекта в трансформаторе.
Характер развивающегося дефекта по результатам ХАРГ определяется по
критериальным отношениям концентраций различных пар газов. Принято различать
дефекты теплового и электрического характера. К дефектам теплового характера
относятся: возникновение короткозамкнутых контуров, повышенные нагревы изоляции,
контактов РПН и ПЕВ, отводов, шпилек и других металических конструкций остова и
бака трансформатора. К дефектам электрического характера относятся разряды в масле различной интенсивности. Естественно, что развитие дефекта в трансформаторе может иметь смешанный характер. Анализ существующих методик для оценки характера развивающихся дефектов (теплового или электрического характера) по результатам ХАРГ
показывает, что в них имеются значительные различия как по виду, так и по количеству
используемых отношений пар газов. В табл. 1 приведены используемые отношения пар
характерных газов основных существующих методик: Дорненбурга (Dornenburg s method),
Мюллера (Mailer's method), Роджерса (CEGB/Rogers Ratios), МЭК (IEC 60599), ВЭИ.
Методика Используемые отношения пар характерных газов
Дорненбурга CH2/H2,C2H2/C2H4,C2H6/C2H2,C2H2/CH4
Мюллера CH4/H2, C2H4/C2H6, CO/CO2, C2H6/C2H2
Роджерса CH4/H2,C2H2/C2H4,C2H4/C2H6,C2H6/CH4
МЭК CH4/H2,C2H2/C2H4,C2H4/C2H6
ВЭИ CH4/H2,C2H4/CH4,C2H6/CH4,C2H2/C2H4,C2H6/C2H2,C2H4/C2H6
При использовании ХАРГ для оценки состояния силовых трансформаторов получаемые
по отношению концентраций соответствующих пар газов признаки имеют условную
диагностическую ценность, т.к. они нацелены на определение характера развивающегося
дефекта (тепловой или электрический) после превышения установленных граничных
концентраций хотя бы у одного углеводородного газа или водорода.
Во ВНИИЭ была выполнена работа по оценке вероятностей совпадения прогнозируемого
характера дефекта по отношениям концентраций пар газов (по всем указанным выше
методикам с учетом соответствующих критериальных значений) с фактически
обнаруженными в более чем 300 трансформаторах, выведенных в ремонт. По результатам
ХАРГ [5, 6] оказалось, что наибольшую диагностическую ценность при определении
характера развивающегося дефекта имеет методика МЭК (ГЕС 60599), которая
рекомендована к применению в [4]. В табл. 2 приведена интерпретация определения
характера дефектов в силовых трансформаторов по отношению концентраций
используемых отношений пар газов.
Отношение
концентраций
п/н характерных газов
Характер
прогнозируемого
дефекта
C2Н2/С2Н4
CH4/
H2
С2Н4/
С2Н6
Типичные примеры
1
Частичные
разряды с
низкой
плотностью
энергии
<0.1 <0.1 <=1
Разряды в заполненных газом
полостях, образовавшихся
вследствие неполной пропитки
или увлажнения изоляции
2
Частичные
разряды с
высокой
плотностью
энергии
0.1-3 <0.1 <=1
То же, что и в п.1, но ведет к
оставлению следа или пробою
твердой изоляции
3 Разряды малой
мощности >0.1 0.1-
3 >=1<3
Непрерывное искрение в масле
между соединениями
различных потенциалов или
плавающего потенциала.
Пробой масла между твердыми
материалами.
4
Разряды
большой
мощности
0.1-3 0.1-
1 >=3
Дуговые разряды, искрение,
пробой масла между обмотками
или катушками или между
катушками на землю
5
Термический
дефект низкой
температуры
(менее 150°С)
<1 0.1-
1 1-3 Перегрев изолированного
проводника
6
Термический
дефект в
диапазоне
низких
температур (150-
300°С)
<0.1 >=1 <=1
Местный перегрев сердечника
из-за концентрации потока.
Возрастание температуры
«горячей точки»
7
Термический
дефект в
диапазоне
температур (300-
700°С)
<0.1 >=1 1-3
То же, что и в п.6, но при
дальнейшем повышении
температуры «горячей точки»
8
Термический
дефект высокой
температуры
(более 700°С)
<0.1 >=1 >=3
«Горячая точка» в сердечнике,
перегрев меди из-за вихревых
токов, плохих контактов,
циркулирующие токи в
сердечнике или баке
Условия прогнозирования "разряда":
C2H2/C2H4>=0,1 и CH4/H2<=0,5.
Условия прогнозирования "перегрева":
C2H2/C2H4<0,1 и CH4/H2>0,5.
Если при этом концентрация СО<0,05% об, то прогнозируется "перегрев масла", а если
концентрация СО>0,05%об,то "перегрев твердой изоляции".
Условия прогнозирования "перегрева" и "разряда" :
C2H2/C2H4>=0,1 и CH4/H2>0,5
или
C2H2/C2H4<0,1 и CH4/H2<=0,5.
Отношение СО2/СО дополнительно уточняет характер дефектов:
• если повреждением не затронута твердая изоляция, то 5<=СО2/СО<13;
• если повреждением затронута твердая изоляция, то СО2/СО < 5 или СО2/СО > 13.
Следует отметить, что при интерпретации полученных значений отношений СО2/СО
следует учитывать влияние эксплуатационных факторов:
• СО2 и СО образуются в масле трансформаторов при нормальных рабочих
температурах в результате естественного старения изоляции;
• содержание СО2 в масле зависит от срока службы трансформатора и способа
защиты масла от окисления;
• в трансформаторах со «свободным дыханием» СО2 может попасть из воздуха (до
0,03% об).
В совокупности, результаты ХАРГ являются показаниями для проведения внеочередных
измерений сопротивления изоляции обмоток, тангенса угла диэлектрических потерь
обмоток, сопротивления обмото к постоянному току, потерь холостого хода,
тепловизионного контроля поверхностей бака трансформатора и системы охлаждения, а
также проведения ХАРГ масла из бака контактора.
По совокупности результатов измерений принимаются решения:
• оставить трансформатор в работе с учащенным контролем по ХАРГ;
• проверить работу двигателей маслонасосов;
• проверить наличие перетока газов из бака контактора в бак трансформатора;
• провести дегазацию масла;
• вывести трансформатор в ремонт.
3. Физико-химические показатели оценки состояния бумажной изоляции
силовых трансформаторов в эксплуатации
В процессе эксплуатации силового трансформатора целлюлозная изоляция обмоток
претерпевает деградацию, обусловленную развитием процессов деструкции и
дегидратации, сопровождающихся ухудшением ее физико-химических свойств. Это
проявляется, в первую очередь, в снижении механической прочности, окислении и
образовании пор, хемосорбции кислых продуктов, образующихся в процессе старения
трансформаторного масла, а также соединений металлов переменной валентности.
Из-за достаточно сложной сетки параллельных и последовательных химических реакций,
приводящих к деградации, и множественности факторов влияющих на кинетику их
развития, не представляется возможным спрогнозировать с необходимой точностью
степень износа изоляции обмоток путем анализа воздействий эксплуатационных
факторов. Следует так же подчеркнуть, что электрическая прочность пропитанной маслом
бумаги в результате ее старения существенно не изменяется, поскольку разрушенные
участки целлюлозной изоляции немедленно заполняются маслом и в этой связи
электрические показатели (сопротивление и тангенс угла диэлектрических потерь
изоляции) не могут служить индикаторами старения. Оценка износа изоляции обмоток
для каждого конкретного трансформатора должна включать непосредственный анализ
физико-химического состояния целлюлозной изоляции и сопутствующих показателей,
свидетельствующих о степени развития ее деградации. При этом необходимо иметь набор
диагностических признаков, позволяющих не только объективно оценивать степень
износа изоляции, но и принимать решение о возможности и целесообразности дальнейшей
эксплуатации трансформатора.
Очевидно, что формирование множества диагностических признаков для оценки износа
изоляции обмоток должно основываться на глубоком анализе физико-химических
процессов, происходящих в целлюлозной изоляции под воздействием эксплуатационных
факторов, среди которых следует выделить наиболее значимые, в смысле влияния их на
скорость развития деградации. Таковыми являются: электрическое поле, температура,
наличие воздуха (кислорода), наличие химически активных примесей (продуктов
старения), наличие влаги.
К настоящему времени накоплен достаточно обширный фактический материал по
влиянию на целлюлозу различных факторов, позволяющий выделить основные физико-
химические процессы, приводящие к деградации изоляции обмоток в процессе
эксплуатации силовых трансформаторов. Это:
• каталитический кислотный алкоголиз;
• термическая деструкция и дегидратация;
• гидролиз целлюлозной изоляции;
• окислительная деструкция при воздействии кислых продуктов старения масла и
содержащихся в нем окислителей.
Необходимо отметить, что существенное влияние на ускорение старения целлюлозной
изоляции в среде жидкого диэлектрика оказывает электрическое поле. Оно усиливает
воздействие практически всех физико-химических факторов, а также способствует
адсорбции на поверхности целлюлозной изоляции продуктов старения
трансформаторного масла и конструкционных материалов.
Воздействие электрического поля ускоряет и другой важный процесс деградации
целлюлозы - каталитический кислотный алко-Голиз при действии гидроксилсодержащих
углеводородов (спиртов) в присутствии низкомолекулярных органических кислот и
других продуктов, образующихся в масле в процессе старения. Высокая значимость
вклада этого процесса в деградацию изоляции обмоток обусловлена тем, что
трансформаторное масло по своим физико-химическим характеристикам является лучшим
пластификатором для целлюлозной изоляции, чем вода. Содержание в целлюлозной
изоляции участков с сильным межмолекулярным взаимодействием, т.е. недоступных для
масла полностью «кристаллических» областей, в общем случае, составляет не более 20%
массы, и с увеличением времени эксплуатации будет уменьшаться под действием
электрического поля и других эксплуатационных факторов (температуры, наличия
химически активных примесей и др.).
Гидролиз целлюлозной изоляции, протекающий параллельно с процессом кислотного
алкоголиза, вносит, по сравнению с ним, существенно меньший вклад в общий процесс
деградации, что обусловлено, в частности, достаточно низким содержанием влаги в
изоляции трансформатора при нормальной его эксплуатации. Важным фактором старения
целлюлозной изоляции является ее термолиз, вызванный повышенной температурой. Под
воздействием высокой температуры (более 90 °С) в целлюлозной изоляции, помимо
ускорения перечисленных выше процессов, активизируются также процессы термической
деградации - деструкция и дегидратация в аморфных и мезоморфных областях с
образованием фурфурола и фурановых соединений.
Наряду с указанными процессами деградации, в процессе эксплуатации происходит
окислительная деструкция целлюлозной изоляции, при воздействии кислых продуктов
старения масла и содержащихся в них окислителей. Этот процесс приводит к образованию
в макромолекулах полимера окисленных (главным образом карбоксильных) групп и
нарушениям в ее структуре. Разрушение структуры целлюлозной изоляции и образование
окисленных групп приводит к хемосорбции низкомолекулярных продуктов деструкции, а
также кислых продуктов старения масла, ионов меди и железа, образующихся при
коррозии металлических компонентов трансформатора в процессе его эксплуатации.
Следует также отменить, что указанный процесс сопровождается выделением в масло
оксида и диоксида углерода, а визуальным признаком каталитической
термоокислительной деструкции целлюлозной изоляции обмоток является ее темно-
коричневый цвет.
Рассмотренные процессы деградации целлюлозной изоляции обмоток (каталитический
кислотный алкоголиз, термическая деструкция и дегидратация, гидролиз и окислительная
деструкция) являются наиболее значимыми и приводят к снижению механической
прочности бумаги и образованию воды.
В соответствии с [1] для оценки состояния бумажной изоляции обмоток предусмотрено
два метода:
• по наличию фурановых соединений в масле;
• по степени полимеризации образцов изоляции.
Следует отметить, что деструкция целлюлозной изоляции в процессе эксплуатации
трансформатора, может сопровождаться выделением в трансформаторное масло
фурановых соединений: фурфурол (2-фурфурол), 5-гидроксиметилфурфурол,
фурфуриловый спирт (2-фурфурилакогояь), 2-ацетилфуран, метилфурфурол (2 -метил-2 -
фурфурол) и ряд других, основными из которых следует считать фурфурол и
гидроксиметилфурфурол. При этом согласно полярности 80% фурфурола растворяется в
изоляционном масле, а гидроксиметилфурфурол адсорбируется в большей степени на
бумажной изоляции, чем переходит в трансформаторное масло.
В соответствии с [1] допустимое значение содержания фурановых соединений
(ограничивающего область нормального состояния) установлено не более 0,0015 % массы
(в том числе фурфурола 0,001 % массы).
Однако необходимо отметить, что выход этих соединений в процессе деградации
изоляции не является стехиометрическим в отношении числа разрывов в «средней по
массе» макромолекуле целлюлозы. Вследствие этого данный показатель не отражает
реально степень деструкции целлюлозы. Наличие в масле фурановых соединений может
свидетельствовать лишь о локально протекающем процессе деструкции, что не отражает
динамику деградации целлюлозной изоляции. К тому же фурановые соединения являются
лабильными и разлагаются в кислой среде с образованием продуктов нефуранового типа.
Кроме того, образующиеся фурановые соединения (при наличии в трансформаторе
термосифонного фильтра) адсорбируются на силикагеле и распадаются в кислой среды,
что необходимо учитывать в эксплуатации.
Объективным показателем, позволяющим оценивать степень износа изоляции обмоток,
является степень полимеризации, прямо характеризующая глубину ее физико-
химического разрушения в процессе эксплуатации. При этом снижение степени
полимеризации имеет монотонную зависимость и отражает монотонное уменьшение
механической прочности изоляции, что определяет детерминированную диагностическую
ценность использования данного показателя.
Как указывалось выше, в соответствии с РД «Объем и нормы испытаний
электрооборудования» [1] для оценки состояния бумажной изоляции обмоток силовых
трансформаторов предусмотрено измерение степени полимеризации образцов этой
изоляции. При этом указывается, что ресурс бумажной изоляции обмоток считается
исчерпанным при снижении значения степени полимеризации до 250 единиц.
Следует подчеркнуть, что для объективной оценки износа изоляции обмоток
трансформатора необходимо проводить измерение степени полимеризации образца
витковой изоляции, отобранной в одной из верхних катушек [7]. Отбор образца витковой
изоляции может быть выполнен на отключенном трансформаторе, как при капитальном
ремонте, так и при осуществлении подслива масла через люки. Представительность
заложенного в трансформатор образца целлюлозной изоляции, а также образцов
барьерной изоляции в отношении достигнутого уровня деструкции изоляции обмоток не
обеспечивается в полной мере, поскольку такие образцы расположены в баке
трансформатора в условиях, не отвечающих наиболее нагретой зоне.
В отношении деструкции витковой изоляции обмоток необходимо отметить, что
достижение значения 250 ед. может оцениваться как не менее чем 4-кратное снижение
механической прочности изоляции в сравнении с исходной. Это, в свою очередь, резко
повышает риск возникновения витковых замыканий и повреждения трансформатора при
возникновении механических усилий, в первую очередь при протекании сквозных токов
коротких замыканий.
Значимость процесса дегидратации напрямую связана со степенью износа бумажной
изоляции обмоток. Если оценка выхода воды из бумаги, имеющей степень полимеризации
более 300 ед., составляет порядка 10-3 - 10-2 % массы и не оказывает существенного
влияния на обеспечение работоспособности изоляции трансформатора, то при достижении
значений степени полимеризации ниже 250 ед. выход воды из-за дегидратации может
составлять более 6% массы, что приводит к снижению электрической прочности изоляции
[8].
Измерения степени полимеризации для получения объективной оценки износа изоляции
обмоток силовых трансформаторов необходимо проводить посредствам определения
вязкостных характеристик растворов целлюлозной изоляции в кадмийэтилендиаминовом
комплексе. Это позволяет обеспечить отсутствие значимых деструктивных изменений в
испытуемых образцах целлюлозы, в том числе и окисленных. В то же время применение
других растворителей, как правило, вызывает химическую деструкцию целлюлозы.
Проведение анализа степени полимеризации изоляции путем перевода ее в эфиры может
привести к завышенным значениям показателя вследствие растворения
низкомолекулярной фракции и, как следствие, к ошибочным выводам.
Литература
1. Объем и нормы испытаний электрооборудования. РД 34.45-51.300-97. -М.:Энас,
1998.
2. Методические указания по диагностике развивающихся дефектов по результатам
хроматографического анализа газов, растворенных в трансформаторном масле. РД
34.45-51.300-97. - М, 1989.
3. Moflmann A., Pahlavanpour В. New guidelines for interpretation of dissolved gas
analysis in oil-filled transformers // ELECTRA, №186, October, 1999.
4. Методические указания по диагностике развивающихся де¬фектов
трансформаторного оборудования по результатам хроматографического анализа
газов, растворенных в масле. РД 153-34.0-46.302-00. -М., 2001.
5. Касаткина Т.Е., Львов М.Ю. Опыт применения хроматографического анализа газов
для оценки состояния силовых трансформаторов // Новое в российской
электроэнергетике, 2001, № 7.
6. Львов М.Ю. Оценка информативности показателей контро¬ля технического
состояния изоляции трансформаторного оборудования //Электрические станции,
2002, № 12.
7. Ванин Б.В., Ланкау Я.В., Львов Ю.Н. и др. Методологические аспекты оценки
степени старения изоляции обмоток силовых трансформаторов по измерению
степени полимеризации // Электрические станции, 2001, № 1.
8. Львов М.Ю., Чичинский М.И., Львов Ю.Н, и др. Нормирование показателей для
оценки износа изоляции обмоток силовых1рансформаторов // Электрические
станции, 2002, №
Полное содержание статьи Вы можете найти в первоисточнике
Источник: © Львов М.Ю., Кутлер П.П. Физико-химические методы в практике оценки
состояния силовых трансформаторов в условиях эксплуатации: Учебно-методическое
пособие. - М.: ИУЭ ГУУ, ВИПК-энерго, ИПК госслужбы, 2003. - 20 с.
Материал размещен на www.transform.ru: 09.02.2006

редактировано

Комментарии:

30/01/08 Ирина

Уважаемые господа! Подскажите, пожалуйста, где можно найти нормы по ХАРГ трансформаторного масла из РПН автотрансформатора или диагностику дефектов РПН по результатам ХАРГ.В РД, к сожалению, про РПН ничего не нашли. С уважением. Ирина.