10
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
1(32),
март
2024
Марина
ЛЮТИКОВА
,
к
.
х
.
н
.,
ведущий
инже
-
нер
—
руководитель
лаборатории
службы
диагностики
филиала
ПАО
«
Россети
» —
Ямало
-
Ненецкое
ПМЭС
Степан
СОТНИКОВ
,
заместитель
дирек
-
тора
—
главный
инженер
филиала
ПАО
«
Россети
» —
Ямало
-
Ненецкое
ПМЭС
Александр
РИДЕЛЬ
,
к
.
т
.
н
.,
старший
научный
сотрудник
кафедры
«
Безопасность
труда
»
ФГБОУ
ВО
«
Новосибирский
государственный
технический
университет
»
Методы
и
средства
контроля
состояния
эксплуатационного
масла
из
высоковольтных
трансформаторов
на
ПС
220–500
кВ
Ямало
-
Ненецкого
АО
Лидирующую
позицию
среди
жидких
диэлектриков
,
приме
-
няемых
в
высоковольтном
оборудовании
,
занимает
транс
-
форматорное
масло
.
За
130
лет
использования
изоляцион
-
ного
масла
получено
много
ценной
информации
,
в
частности
о
состоянии
масла
в
процессе
его
эксплуатации
и
методах
восстановления
его
характеристик
.
Известны
способы
за
-
щиты
от
активного
окисления
.
Разработаны
методики
кон
-
троля
параметров
масла
и
оценки
состояния
изоляцион
-
ной
системы
маслонаполненного
оборудования
.
Несмотря
на
существующие
методы
диагностики
,
существует
необхо
-
димость
в
разработке
дополнительных
методик
контроля
,
позволяющих
на
более
глубоком
уровне
понимать
проис
-
ходящие
процессы
в
бумажно
-
масляной
изоляции
и
,
соот
-
ветственно
,
принимать
своевременные
решения
по
продле
-
нию
ресурса
изоляционной
системы
и
работоспособности
высоковольтных
маслонаполненных
трансформаторов
.
В
статье
представлен
обзор
методик
,
которые
разработаны
в
лаборатории
и
испытаны
на
пробах
эксплуатационного
масла
из
высоковольтных
трансформаторов
электросете
-
вого
предприятия
,
расположенного
на
территории
Яма
-
ло
-
Ненецкого
автономного
округа
.
Методы
и
средства
контроля
11
И
золяционная
система
высоковольтного
транс
-
форматора
включает
в
себя
две
главные
со
-
ставляющие
:
бумажную
изоляцию
и
жидкий
диэлектрик
.
В
качестве
изоляционной
жидкости
в
большей
массе
используется
трансформаторное
мас
-
ло
,
изготовленное
из
нефти
по
определенным
техноло
-
гиям
.
За
130
лет
применения
масло
на
нефтяной
основе
зарекомендовало
себя
как
хороший
жидкий
диэлектрик
и
эффективный
тепловой
агент
.
Кроме
того
,
масло
вы
-
полняет
функцию
гашения
дуги
,
является
защитным
ба
-
рьером
для
целлюлозной
изоляции
от
переувлажнения
,
а
также
диагностической
средой
,
позволяющей
судить
о
состоянии
изоляционной
системы
трансформатора
в
целом
.
Среди
всех
применяемых
на
практике
методов
диагностирования
изоляции
маслонаполненного
обору
-
дования
следует
выделить
физико
-
химического
методы
контроля
(
рисунок
1),
поскольку
именно
они
позволяют
работать
непосредственно
с
образцами
внутренней
изоляции
оборудования
и
понять
состояние
изоляцион
-
ной
системы
изнутри
.
Кроме
того
,
в
отличие
от
многих
методов
,
основанных
на
высоковольтных
измерениях
некоторых
параметров
,
физико
-
химические
испытания
изоляционных
материалов
относятся
к
неразрушающим
методам
контроля
состояния
изоляционной
системы
вы
-
соковольтных
трансформаторов
.
Методики
физико
-
химического
анализа
изоляцион
-
ных
материалов
базируются
на
определении
некоторых
показателей
,
а
также
конкретных
соединений
,
образу
-
ющихся
в
результате
воздействия
эксплуатационных
факторов
(
повышенной
температуры
,
вибрации
,
влаго
-
содержания
,
контакта
с
кислородом
и
металлическими
деталями
и
др
).
В
настоящее
время
традиционными
показателями
для
оценки
качества
масла
и
целлюлоз
-
ной
изоляции
в
эксплуатации
являются
характеристики
,
приведенные
в
таблице
1.
Как
правило
,
для
оценки
состояния
изоляционных
ма
-
териалов
применяется
небольшое
количество
индивиду
-
альных
веществ
-
маркеров
.
К
ним
относятся
:
газы
,
раство
-
ренные
в
масле
(H
2
, CH
4
, C
2
H
2
, C
2
H
4
, C
2
H
6
, CO, CO
2
, O
2
, N
2
);
ионол
;
фурановые
производные
;
метанол
.
Остальные
показатели
имеют
интегральный
характер
,
поскольку
их
изменения
зависят
от
многих
факторов
в
такой
химически
сложной
системе
как
трансформаторное
масло
.
К
тому
же
трудно
подобрать
способ
селективного
извлечения
конкретного
соединения
из
многокомпонентной
матрицы
масла
для
дальнейшего
анализа
целевого
соединения
с
помощью
инструментальных
методов
(
например
,
ВЭЖХ
,
ГХ
,
ИК
-,
ЯМР
-
спектроскопия
и
т
.
д
.).
Однако
в
химической
лаборатории
Службы
диагностики
Ямало
-
Ненецкого
ПМЭС
разработаны
и
апробированы
новые
методики
ана
-
лиза
определенных
соединений
,
позволяющие
наиболее
глубоко
понять
деструктивные
процессы
,
происходящие
в
масле
в
процессе
его
эксплуатации
.
Рис
. 1.
Методы
диагностики
состояния
изоляции
электро
-
оборудования
ВЛАГОСОДЕРЖАНИЕ
Определение
содержания
воды
в
масле
является
одним
из
важных
показателей
его
качества
.
В
силу
своей
полярной
природы
вода
способна
вызывать
ухудшение
диэлектри
-
ческих
параметров
изоляции
оборудования
[1].
Кроме
того
,
повышенное
влагосодержание
катализирует
процессы
окис
-
ления
и
деструкции
целлюлозы
.
Традиционно
в
лабораториях
для
определения
содер
-
жания
воды
в
трансформаторном
масле
применяется
не
-
сколько
методик
,
в
основе
которых
такие
методы
,
как
куло
-
нометрия
,
электролиз
,
газовая
хроматография
.
Наработаны
данные
по
спектральным
методам
анализа
.
Каждый
из
ме
-
тодов
имеет
свои
недостатки
и
преимущества
[2].
В
более
масштабном
варианте
электросетевые
лаборатории
обору
-
дованы
автоматическими
титраторами
(
кулонометрами
)
или
влагомером
трансформаторного
масла
ВТМ
-
МК
.
При
ис
-
пользовании
автоматического
кулонометрического
титрато
-
ра
для
определения
воды
в
масле
в
настоящее
время
персо
-
нал
сталкивается
с
несколькими
основными
проблемами
[2]:
–
высокая
стоимость
приборов
и
реагентов
;
–
дефицит
реактивов
(
так
как
титраторы
в
основном
зару
-
бежного
производства
и
работают
только
на
определен
-
ных
растворах
также
импортного
производства
);
–
снижение
срока
эффективности
реагентов
в
процессе
их
хранения
(
например
,
реактив
Фишера
через
1
месяц
после
открывания
бутылки
снижает
свою
активность
до
50%);
–
вероятность
получения
завышенного
содержания
воды
в
случае
окисленных
масел
.
Влагомер
трансформаторного
масла
ВТМ
-
МК
также
име
-
ет
некоторые
слабые
позиции
.
Основной
недостаток
прибора
ВТМ
-
МК
связан
с
полнотой
извлечения
влаги
из
пробы
масла
Методы
контроля
состояния
изоляции
и
ЭО
Физико
-
химические
испытания
изоляционных
материалов
ВВИ
Высоковольтные
испытания
и
измерения
ТВК
Тепловизионный
контроль
ВК
Вибрационный
контроль
УЗ
Ультразвуковой
контроль
УФК
Ультрафиолетовый
контроль
Контроль
ЧР
FRA
-
метод
12
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
1(32),
март
2024
осушенным
воздухом
и
переносом
влаги
на
сорбент
,
которым
покрыта
платиновая
проволока
чувствительного
элемента
.
В
идеале
полное
извлечение
влаги
из
масла
при
барботирова
-
нии
теоретически
возможно
только
при
бесконечном
времени
измерения
.
Фактически
данное
время
извлечения
трудно
уста
-
новить
,
поскольку
оно
зависит
,
прежде
всего
,
от
химического
состава
масла
и
от
степени
его
окисленности
.
Специалистами
[3]
предложено
техническое
решение
,
которое
заключается
в
монтировании
термостата
на
десорбционную
колонку
с
воз
-
можностью
регулирования
температуры
нагрева
.
Нагрев
про
-
бы
масла
до
80°
С
приводит
к
увеличению
степени
извлечения
воды
из
матрицы
масла
(
как
нового
,
так
и
эксплуатационного
).
Результаты
измерения
влаги
,
полученные
на
модифициро
-
Табл
. 1.
Характеристики
трансформаторного
масла
и
бумажной
изоляции
,
возможные
причины
их
изменений
в
эксплуатации
Характеристика
Признак
Вероятные
причины
Влага
увеличение
–
старение
изоляции
–
нарушение
герметичности
уплотнений
–
попадание
влаги
во
время
технических
операций
и
др
.
Пробивное
напряжение
(
U
пр
)
снижение
–
повышение
содержания
влаги
–
наличие
в
масле
проводящих
частиц
(
металл
,
углерод
,
влажные
волокна
целлюлозы
и
т
.
д
.)
Тангенс
угла
диэлектри
-
ческих
потерь
(
tg
)
повышение
образование
полярных
и
коллоидных
соединений
вследствие
старения
изоляции
,
раство
-
рения
лаков
,
эмалей
и
др
.
Механические
примеси
(
МП
)
увеличение
–
укрупнение
коллоидных
соединений
–
появление
углеродных
частиц
в
результате
высокотемпературного
нагрева
изоляции
–
разрушение
конструкционных
материалов
и
др
.
Межфазное
натяжение
на
границе
«
масловода
» (
)
снижение
образование
мыл
,
ПАВ
вследствие
растворения
компонентов
обмотки
,
лаков
,
эмалей
и
др
.
Кислотное
число
(
КЧ
)
увеличение
образование
соединений
кислого
характера
в
результате
термоокислительного
разложе
-
ния
изоляции
Водорастворимые
кисло
-
ты
и
щелочи
(
ВКЩ
)
увеличение
образование
низкомолекулярных
соединений
в
результате
термоокислительного
разложе
-
ния
изоляции
Шлам
появление
или
увеличение
появление
потенциального
растворимого
осадка
указывает
на
глубокую
степень
окисления
масла
Ингибитор
окисления
(
ионол
)
снижение
расходование
антиокислительной
присадки
в
процессе
термохимического
окисления
углеводородов
масла
Н
2
,
СН
4
,
С
2
Н
2
,
С
2
Н
4
,
С
2
Н
6
рост
концентрации
деструкция
углеводородного
состава
масла
из
-
за
повреждений
электрического
и
/
или
термического
характера
СО
,
СО
2
рост
концентрации
–
термохимическое
окисление
углеводородов
масла
–
старение
изоляции
О
2
, N
2
рост
концентрации нарушение
целостности
уплотнений
(
только
для
оборудования
в
герметичном
исполнении
)
Фурановые
соединения
рост
концентрации разложение
целлюлозной
изоляции
Метанол
рост
концентрации разложение
целлюлозной
изоляции
Степень
полимеризации
снижение
деструкция
целлюлозной
изоляции
ванном
влагомере
,
близки
к
значениям
,
измеренным
на
авто
-
матическом
титраторе
по
методу
Карла
-
Фишера
.
Последнее
указывает
на
хорошую
воспроизводимость
результатов
,
полу
-
ченных
двумя
методами
.
Метод
электрохимического
опреде
-
ления
воды
в
масле
на
приборе
ВТМ
-
МК
интересен
тем
,
что
влагомер
производится
в
России
и
не
требует
использования
реагентов
,
а
следовательно
,
нет
необходимости
в
утилизации
химических
реактивов
после
анализа
(
как
в
случае
применения
метода
Карла
-
Фишера
).
В
связи
с
этим
направлено
предложе
-
ние
о
серийном
выпуске
влагомера
трансформаторного
масла
,
оборудованного
термостатируемой
десорбционной
колонкой
с
возможностью
регулирования
температурой
в
диапазоне
от
20°
С
до
80°
С
.
Методы
и
средства
контроля
13
ПЕРЕКИСНОЕ
ЧИСЛО
В
процессе
эксплуатации
масла
в
электрооборудовании
по
причине
взаимодействия
углеводородных
соедине
-
ний
с
кислородом
воздуха
происходит
его
окисление
.
В
масле
постепенно
накапливаются
такие
полярные
соединения
,
как
альдегиды
,
кетоны
,
спирты
,
карбоно
-
вые
кислоты
и
т
.
д
.
Перечисленные
соединения
из
-
за
своей
полярной
природы
увеличивают
растворимость
воды
,
катализирует
процессы
деструкции
целлюлоз
-
ной
изоляции
и
в
целом
способны
снижать
электро
-
изоляционные
свойства
масла
и
бумаги
.
Промежуточ
-
ными
соединениями
при
окислении
масла
являются
перекиси
и
гидроперекиси
различного
состава
.
Мерой
содержания
пероксидированных
углеводородов
явля
-
ется
перекисное
число
,
ммоль
(1/2
О
)
на
кг
пробы
.
На
большом
массиве
высоковольтных
трансформаторов
ПС
Ямало
-
Ненецкого
ПМЭС
,
оборудованных
пленоч
-
ной
защитой
(
силовые
трансформаторы
напряжением
110–500
кВ
— 60
шт
.),
а
также
«
со
свободным
дыханием
»
(
измерительные
трансформаторы
тока
напряжением
110–500
кВ
— 187
шт
.),
нами
была
опробована
адаптиро
-
ванная
методика
определения
ПЧ
масла
[4].
В
результа
-
те
исследований
установлено
,
что
между
показателями
ПЧ
и
антиокислительной
присадкой
ионол
существует
корреляция
.
А
именно
,
накопление
перекисных
соеди
-
нений
происходит
с
уменьшением
концентрации
ионола
в
масле
(
особенно
при
содержании
ионола
менее
0,1%
масс
).
Так
значение
ПЧ
в
пробах
масла
с
низким
содер
-
жанием
ионола
(
менее
0,1%
масс
)
в
2–4
раза
выше
,
чем
в
масле
с
концентрацией
присадки
более
0,1%
масс
.
При
этом
наибольшее
количество
перекисных
соединений
обнаружено
в
масле
ГК
(
в
3–4
раза
больше
,
чем
в
масле
ТКп
) [4].
Опасность
перекисных
соединений
заключается
в
том
,
что
они
индуцируют
цепные
радикальные
реакции
окисления
углеводородов
,
в
результате
которых
образу
-
ются
крайне
нежелательные
воскообразные
отложения
[5, 6].
Специально
проведенными
экспериментами
по
-
казано
,
что
такие
отложения
в
совокупности
с
другими
полярными
продуктами
окисления
масла
снижают
элек
-
трическую
прочность
электрокартона
на
31–62% [7].
Не
исключено
,
что
наличие
большого
количества
перок
-
сидированных
углеводородов
в
масле
способствова
-
ло
выходу
из
строя
нескольких
измерительных
транс
-
форматоров
типа
ТФРМ
на
подстанции
«
Итатская
»
1150
кВ
[8].
Кроме
того
,
перекисные
соединения
явля
-
ются
резервом
образования
других
продуктов
окисле
-
ния
,
в
том
числе
соединений
кислотного
характера
,
что
также
отрицательно
отразится
на
долговечности
изоляционной
системы
трансформатора
.
Так
,
напри
-
мер
,
доокисление
перекисных
соединений
(
ПЧ
масла
от
0,17
до
13,95
ммоль
(1/2
О
)/
кг
)
приведет
к
образова
-
нию
карбоновых
кислот
,
при
этом
КЧ
масла
составит
0,104–0,781
мгКОН
/
г
.
ФЕНОЛЬНЫЕ
СОЕДИНЕНИЯ
Для
стабилизации
процесса
окисления
в
трансформа
-
торное
масло
добавляется
антиокислительная
присадка
ионол
в
количестве
0,2–0,4%
масс
.
По
мере
старения
мас
-
ла
в
высоковольтном
оборудовании
присадка
расходует
-
ся
.
Новая
методика
,
разработанная
нами
[9],
позволила
установить
,
что
одновременно
с
процессом
разрушения
ионола
в
окисленном
масле
образуются
другие
соеди
-
нения
фенольного
характера
,
которые
,
как
и
сам
ионол
,
проявляют
ингибирующие
свойства
и
сдерживают
лави
-
нообразное
окисление
масла
даже
в
случае
концентрации
ионола
ниже
нормируемого
(0,1%
масс
).
Поэтому
при
кон
-
троле
содержания
ионола
в
эксплуатационном
масле
це
-
лесообразно
проводить
количественное
определение
всех
идентифицированных
соединений
,
родственных
ионолу
.
СОЕДИНЕНИЯ
КИСЛОТНОГО
ХАРАКТЕРА
На
практике
количественной
мерой
наличия
кислотных
со
-
единений
в
эксплуатационном
трансформаторном
масле
яв
-
ляется
кислотное
число
(
КЧ
)
или
кислотность
.
Выражается
в
мг
едкого
калия
,
необходимого
для
нейтрализации
свобод
-
ных
кислых
соединений
в
1
г
масла
—
мгКОН
/
г
.
Сущность
метода
заключается
в
титровании
кислых
соединений
испы
-
туемого
продукта
спиртовым
раствором
гидроокиси
калия
в
присутствии
цветного
индикатора
.
Несмотря
на
широкое
применение
стандартных
методик
(
ГОСТ
5985-79
и
ГОСТ
Р
МЭК
62021-1-2013)
в
электросетевых
лабораториях
не
ис
-
ключены
ошибки
в
определении
КЧ
или
кислотности
транс
-
форматорного
масла
[10].
Кроме
того
,
данные
методики
не
позволяют
понять
состав
кислотных
продуктов
в
разрезе
:
низкомолекулярные
кислоты
(
НМК
)
и
высокомолекулярные
кислоты
(
ВМК
).
Поэтому
коллективом
авторов
была
разра
-
ботана
методика
определения
НМК
и
ВМК
[10].
Методика
базируется
на
высокочувствительном
и
высокоселектив
-
ном
методе
—
газовой
хроматографии
с
масс
-
селективным
детектором
.
Исследование
кислотного
состава
трансфор
-
маторного
масла
из
высоковольтных
трансформаторов
,
эксплуатируемых
более
30
лет
,
позволило
установить
,
что
при
старении
масла
из
числа
кислотных
соединений
преиму
-
щественно
образуются
:
ВМК
(60–95%) >
ФС
(3–16%) >
НМК
(1–6%).
То
есть
доля
наиболее
опасных
низкомолекулярных
кислот
от
общего
числа
кислотных
соединений
не
превыша
-
ет
6%.
Остальная
кислотность
масла
обусловлена
наличием
высокомолекулярных
и
фенольных
соединений
,
которые
не
оказывают
отрицательного
влияния
на
изоляционные
свой
-
ства
масла
и
бумаги
в
обнаруженных
концентрациях
,
а
неко
-
торые
из
них
(
соединения
фенольной
природы
),
наоборот
,
даже
улучшают
стабильность
против
окисления
.
ЭФИРНОЕ
ЧИСЛО
При
старении
трансформаторного
масла
часть
кислот
вступает
в
реакцию
этерификации
со
спиртами
(
реакция
3),
которые
также
образуются
при
окислительной
деструкции
14
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
1(32),
март
2024
масла
.
Данная
реакция
при
определенных
условиях
обра
-
тима
.
В
частности
,
при
взаимодействии
сложных
эфиров
с
водой
в
кислой
среде
протекает
гидролиз
и
эфиры
распа
-
даются
на
органические
кислоты
и
спирты
.
Иными
словами
,
сложноэфирные
соединения
являются
дополнительным
резервом
генерирования
свободных
органических
кислот
.
Мерой
измерения
эфиросодержащих
соединений
в
масле
является
эфирное
число
(
ЭЧ
).
Выражается
в
мг
гидрокси
-
да
калия
,
необходимого
для
омыления
1
г
изоляционного
масла
—
мгКОН
/
г
.
Исследования
проб
масла
из
высоко
-
вольтных
трансформаторов
ЯНПМЭС
,
проведенные
нами
по
адаптированной
методике
,
позволили
установить
,
что
уровень
накопления
таких
соединений
варьируется
в
ши
-
роких
пределах
от
3,3
до
19,8
мгКОН
/
г
масла
для
марки
ГК
и
от
0,6
до
4,4
мгКОН
/
г
масла
для
марки
ТКп
.
То
есть
по
сравнению
с
маслом
ТКп
в
масле
ГК
«
зарезервировано
»
намного
большее
количество
карбоновых
кислот
,
которые
могут
высвободиться
при
кислотном
гидролизе
и
далее
ка
-
кое
-
то
время
существовать
в
свободном
состоянии
в
объе
-
ме
жидкой
изоляции
.
ИНДЕКС
ОКИСЛЕННОСТИ
Данная
величина
введена
нами
для
оценки
состояния
трансформаторного
масла
в
процессе
его
эксплуатации
в
высоковольтном
маслонаполненном
оборудовании
[11].
Методика
измерения
основана
на
инструментальном
ме
-
тоде
—
ИК
-
спектроскопии
.
Приведенные
исследования
говорят
о
высокой
информативности
ИК
-
спектроскопии
в
изучении
продуктов
окислений
и
термических
превраще
-
ний
в
масле
.
В
отличие
от
такого
показателя
,
как
кислотное
число
,
данный
метод
позволяет
делать
выводы
о
характере
деструкции
и
дальнейшем
изменении
свойств
трансформа
-
торного
масла
.
Стоит
понимать
,
что
метод
ИК
-
спектроме
-
трии
относится
к
экспресс
-
методам
,
позволяющим
получать
результат
в
считанные
минуты
.
В
отличие
от
традиционных
методов
(
в
частности
кислотно
-
основного
титрования
)
для
выполнения
ИК
-
анализа
требуется
минимальное
количе
-
ство
пробы
изоляционной
жидкости
,
безопасных
реактивов
,
а
значит
,
вопросы
утилизации
решаются
довольно
просто
без
ущерба
для
окружающей
среды
.
Кроме
того
,
ИК
-
спектро
-
скопия
имеет
огромные
перспективы
внедрения
в
систему
непрерывной
диагностики
состояния
внутренней
изоляции
высоковольтного
оборудования
посредством
подключения
оптоволоконных
кабелей
к
оптическим
спектрометрам
(
оп
-
товолоконные
спектрометры
).
ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ
ГАЗЫ
,
РАСТВОРЕННЫЕ
В
МАСЛЕ
Индикаторами
интенсивного
разложения
масла
вслед
-
ствие
развития
дефекта
в
изоляционной
системе
вы
-
соковольтного
трансформатора
является
образование
определенных
газов
.
Традиционно
в
лабораториях
при
-
меняются
методики
,
позволяющие
анализировать
следу
-
ющий
состав
газов
,
растворенных
в
масле
:
водород
(H
2
),
метан
(CH
4
),
ацетилен
(C
2
H
2
),
этилен
(C
2
H
4
),
этан
(C
2
H
6
),
ок
-
сид
углерода
(CO),
диоксид
углерода
(CO
2
),
кислород
(O
2
)
и
азот
(N
2
).
Основными
газами
для
трансформаторного
масла
в
случае
дефекта
термического
характера
в
диапа
-
зоне
температур
350–450°
С
являются
метан
,
этан
,
этилен
и
водород
.
При
температуре
свыше
600°
С
газовая
смесь
в
основном
состоит
из
метана
и
водорода
.
Слабые
частич
-
ные
разряды
характеризуются
малым
температурным
воздействием
и
генерируют
в
основном
водород
и
метан
.
В
случае
искровых
разрядов
в
масле
образуется
большое
количество
водорода
,
ацетилена
и
метана
.
Самый
мощ
-
ный
разряд
—
дуга
,
вызывает
интенсивное
химическое
разложение
масла
с
образованием
водорода
до
60–80%
по
объему
,
ацетилена
до
10–25%,
метана
1,5–3,5%
и
до
5%
этана
.
Кроме
перечисленных
газов
,
в
масле
синте
-
зируются
такие
газы
,
как
пропилен
(
С
3
H
6
),
пропан
(C
3
H
8
),
метилацетилен
(C
3
H
4
),
бутен
(C
4
H
8
),
бутан
(C
4
H
10
),
которые
также
могут
служить
индикаторами
раннего
развития
де
-
фекта
оборудования
.
Коллективом
авторов
[12]
разрабо
-
тана
методика
количественного
определения
расширен
-
ного
спектра
газов
(
традиционные
— H
2
, CH
4
, C
2
H
2
, C
2
H
4
,
C
2
H
6
, CO, CO
2
, O
2
, N
2
,
плюс
дополнительные
—
С
3
H
6
, C
3
H
8
,
C
3
H
4
, C
4
H
8
, C
4
H
10
).
В
настоящее
время
данная
методика
реализуется
в
лаборатории
ЯНПМЭС
для
наработки
базы
данных
и
формирования
определенных
рекомендаций
по
диагностированию
состояния
изоляционной
системы
вы
-
соковольтных
трансформаторов
.
МЕТАЛЛОСОДЕРЖАЩИЕ
СОЕДИНЕНИЯ
При
эксплуатации
изоляционного
масла
в
электрообору
-
довании
происходит
образование
осадков
различной
кон
-
систенции
.
В
состав
таких
осадков
входят
,
в
том
числе
,
металлоорганические
вещества
.
С
использованием
мето
-
дики
,
базирующейся
на
высокочувствительном
и
много
-
элементном
методе
, —
масс
-
спектрометрии
с
индуктивно
связанной
плазмой
(
МС
-
ИСП
),
установлен
элементный
состав
воскообразных
отложений
из
различного
высоко
-
вольтного
оборудования
[13].
В
составе
осадков
из
транс
-
форматоров
и
высоковольтных
вводов
обнаружены
такие
металлы
,
как
Cu, Fe, Zn, Ni, Cd, Co, Pb, Cr, Mn.
При
этом
в
осадках
из
силовых
трансформаторов
в
наибольшем
количестве
содержится
Fe >> Cu > Zn,
а
в
осадках
из
вы
-
соковольтных
маслонаполненных
вводов
Cu
≈
Fe >> Zn.
Наиболее
интенсивно
образование
металлоорганиче
-
ских
соединений
происходит
при
реагировании
карбоно
-
вой
кислоты
не
с
металлами
(Zn, Fe, Al),
а
с
их
оксидами
(ZnO, Fe
2
O
3
, Al
2
O
3
) [13].
Появление
и
рост
концентрации
металлосодержащих
соединений
может
служить
марке
-
ром
начала
формирования
воскообразных
отложений
,
а
также
индикатором
износа
или
коррозии
конструкцион
-
ных
материалов
в
маслонаполненном
высоковольтном
оборудовании
.
Методы
и
средства
контроля
15
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Энергетические
комплексы
содержат
большое
количество
оборудования
,
длительная
эксплуатация
которого
без
над
-
лежащего
диагностирования
технического
состояния
может
привести
к
выходу
их
из
строя
и
значительному
матери
-
альному
ущербу
.
Для
усовершенствования
эффективного
диагностирования
состояния
внутренней
изоляционной
сис
-
темы
«
жидкий
диэлектрик
—
целлюлоза
»,
в
дополнение
к
традиционно
используемым
необходимы
новые
современ
-
ные
методики
и
технические
средства
контроля
,
в
число
ко
-
торых
входят
хромато
-
масс
спектрометрия
,
ИК
-
спектроско
-
пия
,
масс
-
спектрометрии
с
индуктивно
связанной
плазмой
.
Наиболее
чувствительные
и
селективные
методики
контроля
являются
важным
моментом
в
диагностировании
состояния
внутренней
изоляции
маслонаполненного
элек
-
трооборудования
.
С
помощью
таких
методик
можно
зафик
-
сировать
не
только
появление
показателей
предпробивного
ЛИТЕРАТУРА
1.
Лютикова
М
.
Н
.,
Коробейников
С
.
М
.,
Ридель
А
.
В
.
Ана
-
лиз
образования
капель
воды
в
трансформаторном
масле
и
влияние
на
пробивную
прочность
жидкого
диэлектрика
//
Промышленная
энергетика
, 2020,
№
5.
С
. 18–24.
2.
Лютикова
М
.
Н
.,
Коробейников
С
.
М
.
Методы
контроля
влагосодержания
жидких
диэлектриков
.
Состояние
и
проблемы
//
ИВУЗ
.
Проблемы
энергетики
, 2017,
№
9–10.
С
. 32–49.
3.
Лютикова
М
.
Н
.,
Ридель
А
.
В
.
Модификация
влагомера
для
усовершенствования
электрохимического
мето
-
да
определения
воды
в
трансформаторном
масле
//
ИВУЗ
.
Приборостроение
, 2023,
т
. 66,
№
3.
С
. 223–233.
4.
Лютикова
М
.
Н
.,
Артемов
А
.
М
.,
Сотников
С
.
И
.,
Ри
-
дель
А
.
В
.
Контроль
образования
перекисей
в
эксплуата
-
ционном
трансформаторном
масле
из
высоковольтных
трансформаторов
//
Энергетик
, 2023,
№
11.
С
. 43–46.
5.
Осотов
В
.
Н
.
О
влиянии
масла
марки
ГК
на
надежность
электрооборудования
. URL: http://www.uraldiag.ru/UP-
LOAD/user/doklad-o-masle-gk.pdf.
6.
Лютикова
М
.
Н
.,
Ридель
А
.
В
.,
Нехорошев
С
.
В
.,
Мурато
-
ва
В
.
М
.
Исследование
состава
восковых
отложений
и
процессов
их
образования
в
трансформаторном
масле
//
Аналитика
, 2023,
т
. 13,
№
5.
С
. 348–359.
7.
Лютикова
М
.
Н
.,
Коробейников
С
.
М
.,
Коновалов
А
.
А
.
Из
-
учение
состава
восковых
отложений
из
высоковольт
-
ного
оборудования
//
Энергетик
, 2022,
№
10.
С
. 10–13.
8.
Фомина
И
.
А
.
Исследование
воздействий
коммутаци
-
онных
перенапряжений
на
измерительные
трансфор
-
маторы
тока
сверхвысокого
напряжения
и
результаты
химического
анализа
трансформаторного
масла
/
Сб
.
науч
.
тр
.
НГТУ
, 2010.
№
4(62).
С
. 155–160.
9.
Лютикова
М
.
Н
.,
Нехорошев
С
.
В
.,
Муратова
В
.
М
.,
Се
-
менюк
П
.
Р
.,
Гаджиева
А
.
С
.
О
целесообразности
кон
-
троля
содержания
фенольных
соединений
в
транс
-
форматорном
масле
//
Омский
научный
вестник
, 2023,
№
3(186).
С
. 140–148.
10.
Лютикова
М
.
Н
.,
Коробейников
С
.
М
.,
Ридель
А
.
В
.
При
-
менение
хромато
-
масс
-
спектрометрии
для
определе
-
ния
кислотного
состава
трансформаторного
масла
//
Омский
научный
вестник
, 2023,
№
1(185).
С
. 109–113.
11.
Лютикова
М
.
Н
.,
Коробейников
С
.
М
.,
Ридель
А
.
В
.
При
-
менение
ИК
-
спектроскопии
для
контроля
качества
жидких
диэлектриков
//
ИВУЗ
.
Приборостроение
, 2023,
т
. 66.
№
10.
С
. 876–886.
12.
Коробейников
С
.
М
.,
Лютикова
М
.
Н
.,
Ридель
А
.
В
.
Способ
хроматографического
анализа
газов
,
рас
-
творенных
в
трансформаторном
масле
.
Патент
РФ
№
RU2751460
С
1.
Заявка
№
2020140031
от
07.12.2020.
Опубликовано
14.07.2021.
Бюл
.
№
20.
13.
Лютикова
М
.
Н
.,
Ридель
А
.
В
.,
Нехорошев
С
.
В
.,
Мурато
-
ва
В
.
М
.
Исследование
состава
восковых
отложений
и
процессов
их
образования
в
трансформаторном
масле
//
Аналитика
, 2023,
т
. 13,
№
5.
С
. 348–359.
Мы в TELEGRAM!
Присоединяйтесь!
@eepir
состояния
,
но
и
обнаружить
тенденции
его
развития
,
а
зна
-
чит
,
предпринять
меры
по
сдерживанию
нежелательных
процессов
(
например
,
образование
«
опасных
»
соединений
и
осадков
).
В
целом
,
идентификация
химического
состава
продуктов
деструкции
изоляционных
материалов
с
помощью
пред
-
ложенных
методик
позволяет
понять
физико
-
химические
процессы
,
протекающие
в
эксплуатационном
масле
на
бо
-
лее
глубоком
уровне
.
В
свою
очередь
,
такой
эффективный
контроль
качества
изоляционных
материалов
в
процессе
эксплуатации
имеет
большое
значение
для
своевремен
-
ного
планирования
и
проведения
нужных
мероприятий
по
про
длению
ресурса
изоляции
маслонаполненного
высоко
-
вольтного
оборудования
,
а
,
следовательно
,
увеличению
его
работоспособности
.
Исследование
выполнено
за
счет
гранта
Российского
на
-
учного
фонда
№
22-79-10198.
Оригинал статьи: Методы и средства контроля состояния эксплуатационного масла из высоковольтных трансформаторов на ПС 220–500 кВ Ямало-Ненецкого АО
Лидирующую позицию среди жидких диэлектриков, применяемых в высоковольтном оборудовании, занимает трансформаторное масло. За 130 лет использования изоляционного масла получено много ценной информации, в частности о состоянии масла в процессе его эксплуатации и методах восстановления его характеристик. Известны способы защиты от активного окисления. Разработаны методики контроля параметров масла и оценки состояния изоляционной системы маслонаполненного оборудования. Несмотря на существующие методы диагностики, существует необходимость в разработке дополнительных методик контроля, позволяющих на более глубоком уровне понимать происходящие процессы в бумажно-масляной изоляции и, соответственно, принимать своевременные решения по продлению ресурса изоляционной системы и работоспособности высоковольтных маслонаполненных трансформаторов. В статье представлен обзор методик, которые разработаны в лаборатории и испытаны на пробах эксплуатационного масла из высоковольтных трансформаторов электросетевого предприятия, расположенного на территории Ямало-Ненецкого автономного округа.
