Как продлить жизнь трансформатора

Основным критерием долговечности и надежности работы трансформаторного оборудования является состояние изоляции. Основная изоляция изготавливается из электротехнического картона, на его состояние наибольшее влияние оказывает количество влаги, содержащейся в нем, и чем выше влажность, тем короче межремонтный период и срок службы трансформатора.

Кудрявцев В.В., руководитель проектов ООО «Автотрансформатор»

Риск превышения влажности в трансформаторе нельзя недооценивать, так как влага в изоляции вызывает три опасных тенденции: снижение диэлектрической прочности, ускорение старения твердой изоляции и снижение температуры выделения пузырьков водяного пара.

Атмосферная влага и влага, выделяемая из твердой изоляции и масла в результате процесса старения, являются основными источниками воды в трансформаторе. Вода растворяется в трансформаторном масле в небольших количествах, но растворимость зависит от температуры и химического состава масла.

Увлажнение твердой изоляции при эксплуатации трансформатора происходит путем миграции влаги из масла. Скорость миграции влаги из масла в твердую изоляцию низкая и зависит от многих условий, одним из которых является температура. Предельное влагонасыщение масла зависит от многих факторов, таких как содержание ароматических углеводородов и температура масла, в то время как у твердой изоляции температура не является значащим фактором, который влияет на ее предельное влагонасыщение. Так как равновесие распределения воды в изоляции и масле подчиняется закону равновесия, то равновесие не может быть достигнуто из-за постоянно изменяющейся температуры работающего трансформатора — при повышении температуры масла влага переходит из твердой изоляции в масло и наоборот.

При высоких показателях влажности масла, трансформатор отключают и специализированными установками проводят осушение масла. Для этого отключается трансформатор, к нему подключают высокопроизводительную установку дегазации масла и с ее помощью осушают масло до допустимых показателей в течение 1–3 дней. Но так как осушается только масло, то показатель влажности твердой изоляции практически не изменяется. Например, трансформатор ТДЦ-125000/330 имеет 32 тонны масла, при 30°С и 50% влажности объем воды в масле составляет ~1,5 литра, масса твердой изоляции — 13 тонн, воды в ней ~100 литров, и после осушения масла до 5% влажности влага в твердой изоляции уменьшится всего на ~2 литра, и в течение 1–2 месяцев значение влагосодержания масла вернется показателю, близкому к моменту до осушения масла.

Применение установок быстрого осушения трансформатора (вакуумирование, горячий воздух) является технологически сложным и опасным процессом, так как быстрое осушение изоляции повышает ее хрупкость, и включение трансформатора выполняется по специализированной процедуре.

Оба метода осушения подразумевают отключение трансформатора, а это перераспределение нагрузки на другие трансформаторы или обесточивание конечных потребителей на время работ по осушению трансформатора со всеми вытекающими отсюда последствиями (простой оборудования, недополученная прибыль).

Регламентным устройством очистки масла в трансформаторе является термосифонный фильтр, который вместе с осушением также очищает его от продуктов старения. Однако основным недостатком термосифонного фильтра является малая скорость циркуляции масла через него и, как следствие, малая эффективность по осушению масла, а также негативное воздействие на предиктивный анализ состояния трансформатора по содержанию фурановых соединений в масле. Также эффективность работы фильтра напрямую зависит от его регулярного технического обслуживания.

В последнее время широкое распространение получают установки непрерывного осушения и очищения масла на базе сорбентов Цеолит NaA, NaX и силикагель. Конфигурация некоторых установок позволяет подключать их на действующий трансформатор без его отключения на существующие фланцевые соединения. За счет использования встроенных масляных насосов в установке масло непрерывно прокачивается через абсорбционные емкости, позволяя пропускать его с рекомендованной для цеолитов скоростью, тем самым максимально очищать и осушать масло. Установки, специализирующиеся только на непрерывном осушении, используют в качестве сорбента цеолит NaA, поры которого близки по размерам к молекулам воды. Цеолит поглощает только влагу из масла, не трогая газы и фурановые производные, то есть оставляет следы старения и неисправностей, которые необходимы для полноценного исследования масла и получения более точных данных для предиктивного анализа состояния трансформатора.

Одной из таких установок является комплекс эффективного осушения SDS, производимый компанией «Автотрансформатор». ООО «Автотрансформатор» является разработчиком и производителем данных комплексов в России. С 2021 года мы поставляем системы осушения трансформаторов не только в Россию, но и за рубеж.

Комплекс SDS эффективно работает даже при низких температурах окружающего воздуха, непрерывно уменьшая содержание влаги в масле и поддерживая его значительно ниже значений предельного влагонасыщения. Это позволяет, не нарушая естественных процессов миграции воды в трансформаторе, бережно осушать твердую изоляцию трансформатора в широком диапазоне температур за счет естественной (по скорости) миграции воды из изоляции в масло. Встроенный микроконтроллер по показаниям датчиков влажности и температуры на входе и выходе из установки рассчитывает количество удержанной влаги, остаточный ресурс картриджей, температуру наиболее нагретой точки (ННТ), температуру образования пузырьков в твердой изоляции и показывает результаты расчета скорости старения изоляции. Эти данные могут передаваться по сетевым протоколам в автоматизированные системы мониторинга и диагностики трансформатора и отображаются на дисплее комплекса в виде актуальных значений и месячных графиков.

Комплекс эффективного осушения SDS имеет модульную систему и по желанию заказчика может комплектоваться дополнительным модулем с картриджами, наполненными силикагелем. Данная компоновка позволяет в реальном времени не только осушать, но и очищать масло от продуктов старения изоляции.

Универсальность комплекса осушения позволяет использовать его на трансформаторах любых габаритов и любых возрастов. Удаляя влагу и примеси из масла и твердой изоляции, комплекс увеличивает период безремонтной эксплуатации трансформатора и обеспечивает его надежность (увеличивается стойкость к ЧР, к перенапряжению и перегрузкам), тем самым продлевая жизнь и сохраняя ресурс трансформатора.

Комплекс непрерывного осушения и очищения масла SDS является передовым и эффективным решением для увеличения межремонтного интервала, сокращения затрат на обслуживание и повышения надежности трансформаторов.

В 2023 года ООО «Автотрансформатор» предлагает специальную программу для энергопредприятий по эксплуатации комплексов непрерывной обработки масла SDS. Исходя из данных по состоянию трансформаторов, мы предложим комплекс SDS требуемой конфигурации, который можно приобрести или взять в аренду на необходимый срок и использовать на нескольких подстанциях. В процессе эксплуатации не требуется дополнительный контроль. Подключение комплекса SDS к трансформатору выполняется без слива масла в течение одной рабочей смены и может производиться персоналом заказчика либо специалистами сервисного центра ООО «Автотрансформатор».