Книга рассчитана на подготовленного читателя, знакомого с теорией трансформаторов, конструкцией высоковольтных трансформаторов, а также со стандартами, регламентирующими основные требования к трансформаторам и, в первую очередь, с гост 11677-85 «Силовые трансформаторы.

Скачать 1.39 Mb.

Название	Книга рассчитана на подготовленного читателя, знакомого с теорией трансформаторов, конструкцией высоковольтных трансформаторов, а также со стандартами, регламентирующими основные требования к трансформаторам и, в первую очередь, с гост 11677-85 «Силовые трансформаторы.
страница	10/11
Тип	Книга

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Книга

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Стабильность против окисления. Ускоренные испытания масла на стойкость к окислению под действием комплекса факторов (повышенная температура, наличие катализаторов, повышенная концентрация окислителя и т.п.). Поскольку при испытаниях определяется комплекс показателей, характеризующих степень старения масла, то этот метод дает наиболее полное представление о сроке службы масла.

Перечисленные методы оценки состояния масла в эксплуатации являются общепринятыми и рекомендованы основополагающими нормативными документами. Наряду с ними в последнее время в отечественной и зарубежной практике для оценки степени старения масла используется ряд других методов:

Измерение поверхностного натяжения на границе раздела фаз между маслом и водой с помощью платинового кольца. При этом измеряется сила, требующаяся для того, чтобы вытащить кольцо, находящееся на границе раздела масло-вода. Эта сила зависит от количества поверхностно-активных полярных веществ, которые появляются при старении масла из-за образования омыленных веществ (карбоидные группы, сложные эфиры и т.п.). Для свежих масел величина поверхностного натяжения превышает 40·10^-3 Н/м и уменьшается при старении до 10·10^-3 Н/м. При значениях величины поверхностного натяжения ниже 25·10^-3 Н/м резко возрастает вероятность выпадения шлама, а при значениях (12-10)·10^-3 Н/м вероятность выпадения шлама близка к 100%.
ИК-спектрометрия масла. Заключается в измерении степени поглощения инфракрасного излучения при прохождении через слой масла. Установлено, что при наличии продуктов старения в масле возрастает поглощение в области ИК-спектра на длине волны 1700 см^-1. Результаты ИК-спектрометрни хорошо коррелируются с испытаниями масла на стабильность против окисления.
Измерение мутности масла. Используется эффект уменьшения светового потока, проходящего через коллоидно-дисперсную среду. Характеристикой способности системы к рассеянию света является мутность. Измерения проводятся на длине волны 490 нм при температуре 20 °С. Для свежих масел значения величины мутности не превышает 10-12 м ^-1. Процесс старения масла в результате окислительных процессов сопровождается образованием и ростом размеров коллоидных частиц. При достижении частицами размеров порядка 100 мкм значение величины мутности может составлять 40 м^-1 и более.
Измерение удельного объемного сопротивления масла. Удельное объемное электрическое сопротивление масла является чувствительным индикатором, реагирующим на появление в них продуктов старения (полярных соединении, мыл, смол, коллоидов, шлама, воды). Критерием оценки состояния масла является как абсолютное значение удельного объемного сопротивления, так и характер температурной зависимости в интервале 20-90 °С.

Электрическая прочность трансформаторных масел
Пробивное напряжение является важнейшим показателем качества трансформаторного масла, которое характеризует способность жидкого диэлектрика выдерживать электрическое напряжение без пробоя, т.е. определяет безаварийную работу всей системы изоляции оборудования. Определение значений пробивного напряжения по ГОСТ 6581-75 зависит от температуры испытуемого масла. В протоколе следует указывать температуру масла при данном испытании, и при прочих равных условиях результаты следует считать сопоставимыми, если разность температур при определении не превышает 2°С. Чем выше рабочее напряжение трансформатора, тем большей величиной должна быть электрическая прочность масла. Величина электрической прочности показывает степень увлажнения масла.

Электрическая прочность снижается за счет присутствия в масле механических примесей, в том числе мельчайших волокнистых веществ, незаметных при обычном освещении, они образуют проводящие мостики между электродами сосуда-разрядника и служат причиной резкого спада электрической прочности масла. На пробивное напряжение масла также влияет скорость движения масла. В мощных силовых трансформаторах, как известно, применяют принудительное охлаждение масла с помощью масляных насосов. Так, при возрастании скорости масла до 1 м/с пробивное напряжение уменьшается на 10%. Возможно уменьшение пробивного напряжения на 20% при скорости 15-20 см/с для старого масла из трансформатора, находившегося в эксплуатации.

Рис. 3.11. Внешний вид установки.

1- кнопка включения сети; 2- сигнал световой зеленый (включена сеть); 3- измерительный прибор; 4 -сигнал световой желтый (схема аппарата готова к включению ВН); 5 - сигнал световой красный (включено ВН); 6 - кнопка возврата стрелки прибора в нулевое положение после пробоя; 7 - кнопка автоматического возврата стрелки прибора в нулевое положение после пробоя; 8 - кнопка включения ВН.

Рис.3.12. Схема установки для определения пробивного напряжения масла.

1-электроды; 2- изоляционная панель; 3- трансформаторное масло.
Аппарат для испытания пробивного напряжения представляет собой подвижную тумбочку (рис. 3.12), в нижней части которой находится повышающий трансформатор мощностью 3 кВА. Трансформатор питается от осветительной сети переменного тока. В верхней части аппарата помещается фарфоровый сосуд для заливки испытуемого масла. В сосуде- разряднике находятся латунные электроды (плоские параллельные диски с закругленными краями диаметром 25 мм), присоединённые к выводам обмотки высокого напряжения трансформатора. Расстояние между плоскостями электродов должно быть равно 2,5 мм. Напряжение, подаваемое на электроды от трансформатора, может постепенно повышаться до 80 кВ. Пробой отмечается по образованию дуги между электродами в виде яркой искры - вспышки, отключению высокого напряжения и спаданию на нуль стрелки вольтметра.

Величина пробивного напряжения зависит от большого числа факторов:

1. Формы и размеров электродов,

2. Расстояния между ними,

3. Давления,

4. Температуры,

5. Характера приложенного напряжения (постоянное, переменное, импульсное),

6. Загрязнения водой, волокнами, кислотами и другими примесями. Поэтому с одной стороны для определения общего изменения качества масла необходимо придерживаться стандартных условий. С другой стороны это позволяет определить изменения в масле.
Тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла.
Определение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) трансформаторного масла проводится в соответствии с требованиями директивного документа «Объем и нормы испытаний электрооборудования» РД 34.45-51.300-97; правил технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ, раздел 5.14.

Тангенс угла диэлектрических потерь в свежих маслах характеризует качество и степень очистки масел на заводе, а в эксплуатации - степень загрязнения и старения их. В трансформаторных маслах, как в неполярных жидкостях при частоте 50 Гц, диэлектрические потери определяются потерями тока проводимости.

Повышение тангенса угла диэлектрических потерь в изоляционных маслах происходит за счет асфальто - смолистых веществ и мыл, которые образуют в масле коллоидные растворы; к повышению значения tg δ приводит присутствие воды в масле; высокое кислотное число; наличие свободных кислот (реакция водной вытяжки).

Для определения диэлектрических потерь проводят два измерения, для которых используют специально разработанные ячейки. Конструкция ячейки должна быть удобной для разборки и тщательной очистки, а ее электроды должны сохранять первоначальное положение относительно друг друга, чтобы собственная емкость ячейки не отличалась при очередных испытаниях более чем на 3 %.

Применяемые для изготовления ячеек материалы должны выдерживать требуемые температуры, а изменение температуры не должно влиять на взаимное расположение электродов. В качестве твердого электроизоляционного материала применяют плавленый кварц, фторопласт или соответствующую указанным требованиям керамику.

Для изготовления электродов используются металлы, устойчивые против коррозии, вызываемой испытуемой жидкостью или промывочным составом, и не оказывающие каталитического воздействия (окисления) на испытуемые жидкости.

Измерительные ячейки могут иметь разную конструкцию: плоские или цилиндрические, двух- или трехзажимные. На рис. 3.13. показана установка измерения диэлектрических потерь трансформаторного масла «Тангенс 3М» автоматизированная.

Рис.3.13. Установка измерения диэлектрических потерь трансформаторного масла «Тангенс 3М» автоматизированная.
Повышение тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла может привести к ухудшению всех изоляционных характеристик трансформатора. Поэтому, при повышении диэлектрических потерь масла сверх нормируемого предела нужно принять меры к его снижению или заменить масло.

Основные требования, предъявляемые к качеству эксплуатационных масел приведены в [2]. Требования по качеству эксплуатационных масел по пробивному напряжению и тангенсу диэлектрических потерь показаны в таблице 3.8.
Таблица 3.8. Требования по качеству эксплуатационных масел по пробивному напряжению и тангенсу диэлектрических потерь

Показатель качества масла и номер стандарта на метод испытания	Категория электрооборудования	Значение показателя качества масла		Примечание
	Категория электрооборудования	ограничивающее область нормального состояния	предельно допустимое	Примечание
1	2	3	4	5
1. Пробивное напряжение по ГОСТ 6581-75, кВ, не менее	Электрооборудование:	–	–	–
	до 15 кВ включительно	–	20	–
	до 35 кВ включительно	–	25	–
	от 60 до 150 кВ включительно	40	35	–
	от 220 до 500 кВ включительно	50	45	–
	750 кВ	60	55	–
6. Тангенс угла диэлектрических потерь по ГОСТ 6581-75, %, не более, при температуре 70°С/90°С	Силовые и измерительные трансформаторы, высоковольтные вводы:	–	–	Проба масла дополнительной обработке не подвергается
	110-150 кВ включительно	8/12	10/15	Норма tg при 70°С факультативна

Хроматографический анализ газов, растворенных в масле
Хроматографический анализ растворённых в трансформаторном масле газов (ХАРГ) - это эффективный способ контроля маслонаполненного электрооборудования, позволяющий получать информацию о его состоянии без вывода из работы. Отобранные из оборудования пробы трансформаторного масла обрабатываются в лаборатории по диагностике электротехнического оборудования на хроматографе и оформленные протоколы выдаются эксплуатационному персоналу.

Для этих целей успешно применяется газовый хроматограф, входящий в состав программно-аппаратного комплекса, используемого как в лабораторных, так и производственных условиях (Рис. 3.14).

Рис. 3.14. Анализ контрольной смеси газов — аналога состава выделяющихся из трансформаторного масла газов.
С помощью хроматографического анализа газов в силовых трансформаторах можно обнаружить следующие группы дефектов:

перегревы токоведущих соединений и элементов конструкции остова;
электрические разряды в масле.

Для этого определяются концентрации семи газов: водорода (Н₂), метана (СH₄), ацетилена (С₂Н₂), этилена (С₂H₄), этана (С₂Н₆), оксида углерода (СО) и диоксида углерода (СО₂). Используется подразделение газов на основные (ключевые) и характерные (сопутствующие).

При перегревах токоведущих соединений и элементов конструкции остова трансформатора основным газом является С₂H₄ - 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. Наличие суммарной концентрации СО и СО₂ более 1% может свидетельствовать о деградации целлюлозной изоляции.

Нужно отметить, что при анализе состава и концентраций растворенных в масле газов в целях диагностики эксплуатационного состояния силовых трансформаторов необходимо учитывать факторы, вызывающие их изменения.

Результаты хроматографического анализа растворенных газов в масле силового трансформатора являются показаниями для проведения внеочередных измерений сопротивления изоляции обмоток, тангенса угла диэлектрических потерь обмоток, сопротивления обмоток постоянному току, потерь холостого хода, тепловизионного контроля поверхностей бака трансформатора и системы охлаждения, а также проведения хроматографического анализа растворенных газов в масле бака контактора. По совокупности результатов измерений принимается решение о проведении дальнейших мероприятий с данным трансформатором.
Применение оптической мутности масла для оценки состояния высоковольтных герметичных вводов
Основной причиной повреждения высоковольтных герметичных трансформаторов 110 – 750 кВ с длительным сроком эксплуатации является ухудшение состояния изоляции масляного канала, приводящее к перекрытию по внутренней поверхности нижней фарфоровой покрышки. Это приводит к тяжёлым повреждениям трансформаторного оборудования, работающего в области нормируемых параметров высоковольтных герметичных вводов.

Процесс ухудшения состояния трансформаторного масла герметичных вводов под влиянием эксплуатационных факторов связан с образованием в нём металлосодержащих коллоидных частиц, в первую очередь нафтенатов меди и железа. Наличие коллоидных частиц ввиду отсутствия во вводе интенсивной циркуляции масла позволяет образовываться зонам примесной неоднородности и, как следствие, значительно неравномерному по объёму изоляции изменению электрической прочности масляного канала. При этом в образовании осадков наибольшая роль принадлежит частицам размером более 100

. При дальнейшей активации процесса седиментации и происходит перекрытие изоляции.

Таким образом, наличие особого вида дефекта в высоковольтных герметичных вводах при их «нормальном» состоянии по нормам эксплуатации потребовало разработки нового метода диагностики. Этим методом стало определение оптической мутности масла высоковольтных вводов.

Применение оптических методов, основанных на явлении рассеяния света малыми частицами (Рэлеевское рассеяние), является универсальным и эффективным средством изучения коллоидно-дисперсных систем, позволяющим определять количественные показатели, характеризующие наличие коллоидных частиц в исследуемой жидкости. При прохождении света через коллоидно-дисперсную среду происходит уменьшение интенсивности проходящего светового потока на величину, равную общей интенсивности рассеянного во всех направления излучения. При этом характеристикой способности системы к рассеянию света является мутность τ, определяемая выражением:

, (3.1)

где n₀ – показатель преломления среды; n – показатель преломления частицы; N – концентрация частиц; V – объем частицы.

Как известно, показатель преломления зависит от длины волны света и температуры и при заданных значениях этих параметров является характеристикой вещества. Для трансформаторных масел диапазон показателя преломления составляет

= 1,47 – 1,5, что связано с различием содержания ароматических и нафтеноароматических углеводородов и имеет нормированное значение для заданной марки масла.

Таким образом, при измерениях на фиксированной длине волны и температуре в соответствии с уравнением (6,1) изменение мутности трансформаторного масла в процессе эксплуатации пропорционально концентрации коллоидных частиц и растёт при их укрупнении (коагуляции), т. е.

(3.2)

При измерениях, проводимых на длине волны λ = 490 нм и температуре масла 20° С, для свежих масел, используемых в высоковольтных вводах τ не превышает 10 – 12 м^-1. В процессе эксплуатации вводов происходит старение трансформаторного масла, являющееся результатом не только окислительных процессов, связанных с превращениями входящих в состав углеводородов и сернистых продуктов, но и следствием образования и роста размеров коллоидных частиц. При достижении частицами размеров порядка 100

в соответствии с уравнениями (3.1) и (3.2) мутность может составлять 40 м^-1 и более.

В маслах, применявшихся в высоковольтных вводах, и имеющих τ > 40 м^-1, отмечалось низкое массовое содержание антиокислительной присадки ионол (0,05% и менее), и снижение пробивного напряжения масла (в ряде случаев U_пр менее 45 кВ). При этом диагностическая ценность этого показателя составила 3,9, что указывает на его информативность.

Причинами появления коллоидов в трансформаторных маслах могут быть:

● условия работы трансформаторных масел в оборудовании;

● их химический состав, оказывающий существенное влияние на развитие процессов старения и характер образующихся продуктов;

● масла полученные из сернистых нефтей Западносибирских месторождений;

● смешение масел, химический состав которых различен;

● несовместимость применяемых материалов и масел

В этой работе проводившиеся для выявления «полимерных» коллоидов измерения электрических характеристик масел (объёмное электрическое сопротивление и тангенс диэлектрических потерь) показали, что характерным признаком образования в масле «полимерных» коллоидных соединений является резкое увеличение значений tgδ при температурах 50 – 70° С и дрейф этих значений в сторону увеличения под действием электрического поля. На коллоидный характер раствора и наличие в масле мыл указывает:

● нелинейное увеличение tgδ в интервале температур 50 – 70° С;

● аномальное снижение значений tgδ при температурах 90 – 100°С и аномальное изменение значений удельного объемного электрического сопротивления в диапазоне температур от 20 до 100°С – гистерезис значений при нагреве и охлаждении. Такие аномальные изменения tgδ наблюдались и ранее.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

	Инструкция по эксплуатации трансформаторов рд 34. 46. 501 Требования Инструкции распространяются на силовые трансформаторы (отечественные и импортные) и автотрансформаторы, регулировочные...		Обслуживание силовых трансформаторов Предисловие Силовые трансформаторы широко распространены и используются в различных отраслях народного хозяйства
	Российской Федерации Руководящий нормативный документ типовая технологическая... Инструкция предназначена для персонала электростанций, предприятий электрических сетей, ремонтных предприятий и организаций Минэнерго...		Российской Федерации Руководящий нормативный документ типовая технологическая... Инструкция предназначена для персонала электростанций, предприятий электрических сетей, ремонтных предприятий и организаций Минэнерго...
	Типовая технологическая карта монтаж силовых трансформаторов с естественным... Елены инструкцией "Транспортирование, хранение, монтаж и ввод в эксплуатацию силовых трансформаторов напряжением до 35 кВ включительно...		Тепловизионный контроль силовых трансформаторов и высоковольтных вводов Тепловизионный контроль силовых трансформаторов и высоковольтных вводов. Методические указания. 2000г с. 12
	Инструкция по проверке трансформаторов напряжения В инструкции приведены программа и методы проверки трансформаторов напряжения (ТВ) и их вторичных цепей. Даны основные сведения о...		Руководящий документ трансформаторы силовые РД) распространяется на силовые масляные трансформаторы, автотрансформаторы и реакторы (в дальнейшем именуемые трансформаторами)...
	Трансформаторы силовые сухие серии тсн, тсзн Трансформаторы силовые сухие серии тс(З)Н с обмотками, изготовленными из проводов с изоляцией «nomex» класса нагревостойкости н (180...		Учебного курса, содержание лекции Проверка силовых трансформаторов перед включением в работу Способы сушки изоляции трансформаторов
	С. Д. Лизунов сушка и дегазация трансформаторов высокого напряжения В предлагаемом обзоре зарубежной литературы последних лет рассматриваются вопросы сушки и вакуумной обработки изоляции трансформаторов...		Инструкция по монтажу и эксплуатации сухих трансформаторов с литой... Сухие распределительные трансформаторы ctr производятся в соответствии с E2 – C2 – F1, une-21. 538, une-20. 178y cenelec hd-464
	Инструкция по эксплуатации трансформаторов дата введения 2012-03-02 Гост 5-2001, правила построения, изложения, оформления и обозначения национальных стандартов Российской Федерации, общие требования...		Межгосударственный стандарт трансформаторы напряжения измерительные лабораторные Разработан открытым Акционерным Обществом «Свердловский завод трансформаторов тока»
	Контроль за состоянием трансформаторов Различное назначение, нередко связанное с различиями в конструкции, разнообразные условия работы и другие особенности требуют различного...		Межгосударственный стандарт трансформаторы тока измерительные лабораторные Разработан открытым Акционерным Обществом «Свердловский завод трансформаторов тока»

Похожие: