130
ДИАГНОСТИКА
И МОНИТОРИНГ
Г
лавными
составляющими
вну
-
тренней
изоляционной
системы
высоковольтного
электрообору
-
дования
высокого
напряжения
,
как
правило
,
являются
диэлектриче
-
ская
жидкость
и
бумажная
изоляция
.
Бумажная
изоляция
,
как
и
жидкость
,
в
процессе
эксплуатации
подвержена
деструкции
или
разложению
.
В
отли
-
чие
от
жидкой
изоляции
,
старение
цел
-
люлозы
—
это
необратимый
процесс
,
при
котором
происходит
разрушение
ковалентных
и
водородных
связей
как
внутри
,
так
и
между
полимерны
-
ми
цепями
целлюлозы
.
В
результате
старения
бумажная
изоляция
значи
-
тельно
теряет
свою
механическую
прочность
и
превращается
в
хрупкий
материал
.
В
таком
состоянии
целлю
-
лозная
изоляция
не
способна
выдер
-
живать
механические
нагрузки
,
кото
-
рые
могут
возникнуть
из
-
за
короткого
замыкания
в
электрической
системе
(
при
протекании
по
обмоткам
транс
-
форматора
сквозных
токов
короткого
замыкания
) [1].
В
работающем
транс
-
форматоре
присутствуют
такие
фак
-
торы
,
как
повышенная
температура
,
влага
и
кислород
.
Поэтому
термоокис
-
лительная
деструкция
целлюлозной
изоляции
представляет
собой
ком
-
бинацию
как
минимум
трех
реакций
:
пиролиза
,
гидролиза
и
окисления
.
Каждый
из
этих
процессов
сопрово
-
ждается
снижением
степени
полиме
-
ризации
целлюлозы
и
образованием
определенных
соединений
(
СО
,
СО
2
,
Н
2
О
,
фурановые
соединения
,
метанол
и
др
.),
которые
служат
в
качестве
«
ве
-
ществ
-
маркеров
»
степени
деструкции
целлюлозной
изоляции
[2–6].
Степень
полимеризации
(
СП
) —
количественная
характеристика
со
-
стояния
целлюлозы
,
которая
пред
-
ставляет
собой
среднее
количество
колец
глюкозы
n
в
полимерной
цепи
.
Принято
считать
,
что
степень
поли
-
меризации
новой
изоляционной
бу
-
маги
составляет
порядка
1200 [7, 8].
К
концу
срока
эксплуатации
транс
-
форматора
СП
уменьшается
при
-
мерно
до
250–400 [1].
При
этом
прочность
изоляционной
бумаги
на
разрыв
снижается
в
2–4
раза
.
Умень
-
шение
механической
прочности
при
воздействиях
на
излом
и
растяже
-
ние
ведет
к
заметному
сокраще
-
нию
запаса
устойчивости
изоляции
к
нагрузкам
от
вибрации
,
токов
ко
-
роткого
замыкания
и
грозовых
пере
-
напряжений
[1].
Все
вышесказанное
указывает
на
высокую
важность
корректной
оцен
-
ки
и
контроля
оставшегося
ресурса
бумажной
изоляции
в
процессе
экс
-
плуатации
высоковольтного
транс
-
форматора
.
Для
чего
в
настоящее
время
применяются
различные
ме
-
Лютикова
М
.
Н
.,
к
.
х
.
н
.,
доцент
кафедры
«
Безопасность
труда
»
ФГБОУ
ВО
«
Новосибирский
государственный
технический
университет
»
Коробейников
С
.
М
.,
д
.
ф
-
м
.
н
.,
профессор
,
заведующий
кафедрой
«
Безопасность
труда
»
ФГБОУ
ВО
«
Новосибирский
государственный
технический
университет
»
Ридель
А
.
В
.,
к
.
т
.
н
.,
старший
научный
сотрудник
кафедры
«
Безопасность
труда
»
ФГБОУ
ВО
«
Новосибирский
государственный
технический
университет
»
Коновалов
А
.
А
.,
руководитель
Дирекции
специальных
проектов
ПАО
«
Россети
»
В
статье
представлены
результаты
по
моделированию
процесса
старения
образцов
бу
-
мажной
изоляции
,
пропитанных
смесями
трансформаторного
масла
со
сложноэфирной
диэлектрической
жидкостью
(10%, 20%, 30%
по
объему
).
Проведена
оценка
их
влияния
на
состояние
электроизоляционной
бумаги
.
Старение
бумаги
,
пропитанной
изоляцион
-
ными
смесями
трансформаторного
масла
и
синтетического
эфира
Midel 7131,
прово
-
дилось
при
температурах
90–130°
С
на
протяжении
2000
ч
.
В
результате
исследований
установлено
,
что
деполимеризация
целлюлозы
в
исследуемом
интервале
температур
с
наибольшей
скоростью
протекает
в
самом
минеральном
масле
.
Добавление
синтети
-
ческого
эфира
к
минеральному
трансформаторному
маслу
в
количестве
от
10%
до
30%
по
объему
улучшает
термическую
стабильность
не
только
самого
масла
,
но
и
бумаги
,
погруженной
в
эти
смеси
(
при
температуре
110°
С
—
на
4–10%,
при
температуре
130°
С
—
на
16–36%
относительно
значения
степени
полимеризации
бумаги
,
состаренной
в
масле
).
Положительное
влияние
эфиромасляных
смесей
на
интенсивность
старения
целлюлоз
-
ной
изоляции
фиксируется
также
визуально
.
Ключевые
слова
:
трансформаторное
масло
,
синтетическая
сложноэфирная
жидкость
,
эфиромасляные
смеси
,
электроизоляционная
бумага
,
степень
полимеризации
Оценка влияния эфиромасляных
смесей на состояние бумажной
изоляции
УДК
621.315.611:621.315.615
131
тоды
оценки
ресурса
целлюлозной
изоляции
,
наи
-
более
эффективными
из
которых
оказываются
методы
,
основанные
на
определении
степени
по
-
лимеризации
[5, 9–11].
К
настоящему
времени
проведено
много
иссле
-
дований
в
области
механизма
старения
бумажной
изоляции
,
погруженной
в
трансформаторные
масла
на
нефтяной
основе
[1, 3, 6, 8].
В
начальной
стадии
находятся
исследования
по
изучению
скорости
ста
-
рения
разных
видов
изоляционной
бумаги
и
карто
-
на
в
биоразлагаемых
синтетических
и
натуральных
сложных
эфирах
[2, 7, 9, 12–15].
Однако
до
насто
-
ящего
времени
не
проводилась
оценка
влияния
диэлектрических
смесей
(
масла
и
синтетического
эфира
)
на
ресурс
целлюлозной
изоляции
.
В
слу
-
чае
применения
диэлектрических
смесей
масла
и
сложноэфирных
жидкостей
в
маслонаполненном
оборудовании
изучение
данного
вопроса
является
весьма
актуальным
.
Поэтому
цель
настоящей
рабо
-
ты
—
провести
моделирование
процесса
старения
образцов
бумажной
изоляции
,
пропитанных
смесями
трансформаторного
масла
со
сложноэфирной
ди
-
электрической
жидкостью
с
содержанием
последне
-
го
в
объеме
10%, 20%, 30%,
и
оценить
их
влияние
на
состояние
бумаги
.
МАТЕРИАЛЫ
И
МЕТОДЫ
Объекты
исследования
.
Объектами
исследова
-
ния
были
выбраны
масло
ТКп
(
ароматический
тип
масла
),
биоразлагаемый
синтетический
эфир
Midel 7131,
а
также
их
смеси
с
содержанием
эфира
по
объему
10%, 20%
и
30% (
таблица
1).
Такой
диа
-
пазон
содержаний
эфира
в
смеси
с
маслом
обуслов
-
лен
,
прежде
всего
,
стоимостью
эфира
.
Кроме
того
,
в
работах
[16, 17]
отмечено
значительное
увеличе
-
ние
вязкости
и
плотности
по
мере
увеличения
доли
эфира
в
трансформаторном
масле
.
Повышение
вяз
-
кости
изоляционной
жидкости
нежелательно
,
так
как
может
приводить
к
ухудшению
теплопередачи
вну
-
три
трансформатора
[18].
Существует
несколько
причин
выбора
данного
масла
для
исследований
: 1)
большое
количество
оборудования
в
России
залито
маслом
ТКп
,
однако
производство
его
приостановлено
еще
в
1990
году
,
что
создает
дефицит
при
доливке
в
электрообо
-
рудование
; 2)
данное
масло
содержит
большое
количество
ароматических
углеводородов
,
и
при
продолжительном
старении
в
нем
образуются
кол
-
лоидные
соединения
,
снижающие
электроизоляци
-
онные
свойства
масла
.
В
качестве
диэлектрической
жидкости
,
доливае
-
мой
к
минеральному
маслу
,
выбран
синтетический
сложный
эфир
Midel 7131
фирмы
M&I Materials Ltd
Hibernia Way Trafford Park (
Великобритания
).
Ди
-
электрическая
жидкость
Midel 7131
представляет
собой
сложный
эфир
жирных
кислот
и
многоатом
-
ного
спирта
—
пентаэритрита
,
структура
молекулы
которого
приведена
на
рисунке
1.
Выбор
данного
эфира
обусловлен
тремя
наиболее
важными
фак
-
торами
.
Во
-
первых
,
производство
и
исследование
электроизоляционных
свойств
эфира
Midel 7131
берет
начало
в
1970-
х
годах
,
поэтому
характери
-
стики
данной
жидкости
хорошо
изучены
и
оцене
-
ны
экспертами
[12–15].
Во
-
вторых
,
в
настоящее
время
Midel 7131
широко
используется
(
преиму
-
щественно
зарубежными
компаниями
)
в
распре
-
делительных
и
тяговых
трансформаторах
,
транс
-
форматорах
внутренней
и
наружной
установки
,
приводах
РПН
,
силовых
трансформаторах
напря
-
жением
до
433
кВ
[16].
В
-
третьих
,
эфир
является
коммерчески
доступным
во
всем
мире
,
в
том
числе
в
России
.
В
качестве
бумажной
изоляции
для
эксперимен
-
та
была
взята
крепированная
бумага
(
с
1
К
51-10),
имеющая
плотность
0,42
кг
/
дм
3
и
толщину
0,45
мм
.
Крепированная
электроизоляционная
бумага
(
ГОСТ
12769-85)
изготавливается
из
сульфатной
целлюлозы
с
нанесенными
на
ней
поперечными
линиями
крепа
.
Благодаря
поперечному
крепу
(
гоф
-
рировке
)
бумага
обладает
гибкостью
и
хорошо
рас
-
тягивается
в
продольном
направлении
(
удлинение
до
50–60%).
По
нагревостойкости
изоляционная
крепированная
бумага
относится
к
классу
А
(105°
С
).
Крепированная
бумага
применяется
для
электриче
-
ской
изоляции
силовых
трансформаторов
,
реакто
-
ров
и
других
маслонаполненных
электрических
ап
-
паратов
на
деталях
с
поверхностями
неправильной
геометрической
формы
,
имеющими
высокий
гради
-
ент
напряженности
электрического
поля
.
В
таких
местах
плотная
изолировка
обычной
изоляционной
бумагой
не
представляется
возможной
.
Она
обес
-
печивает
надежное
сопряжение
слоев
изоляции
при
намотке
.
Типичные
примеры
использования
:
доизолировка
высоковольтных
отводов
обмоток
,
изолировка
встраиваемых
трансформаторов
тока
,
намотка
гибких
изоляционных
трубок
,
изолиров
-
ка
емкостных
колец
.
Применение
крепированной
R
1
O
C
C
C
C
O
O
O
C
O
O
O
O
СН
2
СН
2
Н
2
С
Н
2
С
R
4
R
3
R
2
Рис
. 1.
Химическая
структура
молекул
синтетического
эфира
(
пентаэритрита
и
карбоновых
кислот
).
Число
атомов
углерода
в
карбоксильном
радикале
R
1
, R
2
, R
3
и
R
4
может
составлять
от
5
до
12 [17]
№
3 (78) 2023
132
ДИАГНОСТИКА
И МОНИТОРИНГ
электроизоляционной
бумаги
взамен
дорогостоя
-
щих
маслостойких
лакотканей
в
трансформаторах
дало
большой
экономический
эффект
без
сниже
-
ния
электрической
прочности
изоляции
выводов
обмоток
[18].
Перед
проведением
эксперимента
образцы
бу
-
мажной
изоляции
были
высушены
в
вакуумном
су
-
шильном
шкафу
(650
Па
)
в
течение
6–8
часов
при
температуре
(85±1)°
С
до
остаточного
содержания
влаги
1,5%.
Образцы
крепированной
бумаги
,
под
-
готовленные
в
виде
полос
(
шириной
2
см
и
высотой
5
см
),
погружались
в
предварительно
вакуумиро
-
ванную
и
нагретую
до
60–80°
С
испытуемую
жид
-
кость
,
которая
была
залита
в
стеклянные
виалы
(
для
парофазного
анализа
)
объемом
20
см
3
.
После
видимого
прекращения
выхода
пузырьков
газа
из
жидкости
при
погружении
образца
крепированной
бумаги
каждая
проба
жидкости
продувалась
ар
-
гоном
путем
барботирования
в
течение
10
минут
.
После
чего
пробы
тщательно
запечатывались
об
-
жимными
крышками
посредством
специального
за
-
жимного
устройства
.
Условия
старения
.
Известно
,
что
в
интервале
температур
от
80°
С
до
140°
С
скорость
старения
бумажной
изоляции
удваивается
при
каждом
по
-
вышении
температуры
на
6–8°C [19].
Такая
зако
-
номерность
по
скорости
старения
целлюлозной
изоляции
принята
за
основу
для
руководства
по
на
-
грузочной
способности
[20].
При
температуре
ниже
80°
С
целлюлозная
изоляция
трансформатора
не
подвергается
ускоренному
старению
и
может
на
-
дежно
работать
25
лет
и
более
[20].
Однако
в
ус
-
ловиях
перегрузки
трансформатора
или
из
-
за
про
-
блем
с
системой
охлаждения
температура
горячей
точки
может
достигать
110
и
более
градусов
[20].
При
таких
высоких
температурах
к
реакциям
окис
-
ления
и
гидролиза
присоединяются
процессы
пи
-
ролиза
целлюлозы
.
Последнее
ведет
к
ускорению
деструкции
целлюлозы
в
несколько
раз
[1].
Поэтому
старение
бумажной
изоляции
в
настоящем
экспе
-
рименте
проводилось
при
температуре
(90±1)°
С
,
(110±1)°
С
и
(130±1)°
С
.
Для
чего
пробы
крепирован
-
ной
бумаги
,
погруженные
в
диэлектрические
жид
-
кости
(
ММ
;
смеси
ММ
(90):
СЭ
(10);
ММ
(80):
СЭ
(20);
ММ
(70):
СЭ
(30);
СЭ
)
и
запечатанные
герметичными
крышками
,
были
помещены
в
термостатируемый
сушильный
шкаф
.
Продолжительность
старения
при
каждой
температуре
— 2000
ч
.
Через
опре
-
деленные
промежутки
времени
производился
отбор
образцов
крепированной
бумаги
и
прово
-
дился
анализ
на
определение
СП
по
стандартной
методике
[21].
Табл
. 1.
Описание
объектов
исследования
Обозначение
Описание
ММ
Содержание
синтетического
эфира
в
смеси
0%
ММ
(90):
СЭ
(10)
Содержание
синтетического
эфира
в
смеси
10%
ММ
(80):
СЭ
(20)
Содержание
синтетического
эфира
в
смеси
20%
ММ
(70):
СЭ
(30)
Содержание
синтетического
эфира
в
смеси
30%
СЭ
Содержание
синтетического
эфира
в
смеси
100%
Табл
. 2.
Значение
степени
полимеризации
крепированной
изоляционной
бумаги
в
процессе
ее
термического
старения
при
разных
температурах
Жидкость
Температура
, º
С
Продолжительность
термического
старения
0
220
648
1400
1740
2000
ММ
90
987
–
–
–
–
936
110
987
924
872
792
745
721
130
987
987
828
469
325
248
ММ
(90):
СЭ
(10)
90
987
–
979
–
–
944
110
987
957
926
837
786
748
130
987
813
630
382
294
244
ММ
(80):
СЭ
(20)
90
987
–
–
–
–
949
110
987
961
923
811
782
768
130
987
822
619
386
327
263
ММ
(70):
СЭ
(30)
90
987
–
–
–
–
957
110
987
965
932
864
813
794
130
987
850
667
415
351
293
СЭ
90
987
–
–
–
–
981
110
987
973
945
878
843
812
130
987
939
819
686
637
585
133
РЕЗУЛЬТАТЫ
Изменение
характеристик
бумажной
изоляции
в
процессе
ее
старения
.
В
таблице
2
представлены
значения
СП
крепированной
бумаги
,
измеренные
в
процессе
ее
старения
при
разных
температурах
.
Из
полученных
результатов
заметно
,
что
депо
-
лимеризация
целлюлозы
в
исследуемом
интервале
температур
(90–130°
С
)
в
наибольшей
степени
про
-
текает
в
минеральном
масле
ТКп
.
С
увеличением
доли
сложноэфирной
жидкости
в
смеси
с
маслом
термохимическая
деструкция
полимерных
звеньев
целлюлозы
замедляется
.
Так
,
значение
СП
после
2000
часов
термического
воздействия
(110°
С
)
на
бу
-
магу
,
погруженную
в
смесь
ММ
(90):
СЭ
(10),
составила
748
ед
.,
ММ
(80):
СЭ
(20) — 768
ед
.,
ММ
(70):
СЭ
(30) —
794
ед
.,
а
для
бумаги
,
состаренной
в
самой
слож
-
ноэфирной
жидкости
Midel 7131,
СП
снизилась
всего
до
значения
812
ед
.
Такой
же
эффект
на
-
блюдается
и
при
старении
крепированной
бумаги
в
смесях
в
условиях
более
высокой
температуры
130°
С
(
таблица
2).
Напомним
,
что
в
наших
экспери
-
ментах
образцы
бумаги
содержали
не
более
1,5%
остаточной
влаги
,
а
содержание
воды
и
растворен
-
ных
газов
в
изоляционных
жидкостях
(
ММ
;
смеси
ММ
(90):
СЭ
(10);
ММ
(80):
СЭ
(20);
ММ
(70):
СЭ
(30);
СЭ
)
не
выше
10
г
/
т
и
1%
об
.
соответственно
.
Несомнен
-
но
,
что
в
присутствии
большего
содержания
воды
и
воздуха
в
изоляционных
материалах
скорость
их
старения
будет
иной
.
Так
,
в
работах
[5, 18]
содержа
-
тельно
показано
влияние
влаги
в
бумаге
и
наличия
растворенного
воздуха
в
масле
на
скорость
старе
-
ния
целлюлозных
материалов
.
Остаточное
влагосодержание
в
бумажной
изоляции
—
более
2%
и
концентрация
кислорода
,
растворенного
в
масле
, —
более
1,4%
об
.
существенно
ускоряют
процессы
деструкции
бумажной
изоляции
[18].
На
рисунках
2
и
3
хорошо
про
-
слеживается
влияние
температур
-
ного
воздействия
на
скорость
раз
-
рушения
целлюлозной
изоляции
.
Снижение
значения
СП
бумажной
изоляции
в
процессе
ее
старения
протекает
особенно
быстро
при
температуре
110°
С
и
130°
С
,
тогда
как
при
90°
С
скорость
старения
бумаги
в
несколько
раз
ниже
.
По
-
ложительное
влияние
синтетиче
-
ского
эфира
в
смесях
с
маслом
на
характеристики
целлюлозной
изоляции
фиксируются
и
при
ви
-
зуальном
осмотре
образцов
со
-
старенной
крепированной
бумаги
(
рисунок
3).
ОБСУЖДЕНИЕ
В
целом
можно
отметить
,
что
до
-
бавление
синтетического
эфира
к
минеральному
маслу
в
количе
-
Рис
. 3.
Внешний
вид
образцов
электроизоляционной
крепированной
бумаги
после
2000
ч
старения
в
диэлектрических
смесях
трансформаторного
мас
-
ла
и
синтетического
эфира
при
температуре
130°
С
стве
более
10%
по
объему
улучшает
термическую
стабильность
не
только
самого
масла
,
но
и
бумаги
,
погруженной
в
эти
смеси
, (
при
температуре
110°
С
—
на
4–10%,
при
температуре
130°
С
—
на
16–36%
отно
-
сительно
значения
СП
бумаги
,
состаренной
в
масле
ТКп
).
Положительное
влияние
добавленного
синте
-
тического
эфира
в
масло
(
более
10%
по
объему
)
на
замедление
процесса
старения
крепированной
бу
-
маги
,
скорее
всего
,
связано
с
химической
природой
молекул
сложноэфирной
диэлектрической
жидкости
Midel 7131.
Как
отмечено
выше
,
основной
состав
-
ляющей
синтетического
сложного
эфира
является
сложный
эфир
пентаэритрита
и
одноосновных
кар
-
боновых
кислот
С
9-
С
18 [17],
то
есть
пространственно
-
затрудненный
эфир
.
В
отличие
от
углеводородов
нефтяного
масла
,
пространственно
-
затрудненные
эфиры
—
термически
более
устойчивые
соедине
-
ния
.
Поэтому
процесс
высокотемпературного
ста
-
рения
сложноэфирной
жидкости
протекает
намного
медленнее
,
чем
трансформаторного
масла
.
И
чем
больше
сложноэфирной
жидкости
в
смеси
с
маслом
,
тем
с
меньшей
скоростью
окисляется
такая
смесь
.
Известно
,
что
присутствие
воды
интенсифицирует
процессы
старения
целлюлозы
,
в
частности
увели
-
чивает
ее
гидролитический
распад
[18].
В
силу
хо
-
рошей
растворимости
воды
в
сложноэфирной
жид
-
кости
отрицательное
влияние
воды
на
гидролиз
целлюлозы
заметно
снижается
[2, 17].
Иными
слова
-
ми
,
чем
больше
доля
эфира
в
смеси
с
маслом
,
тем
выше
растворимость
воды
в
жидком
диэлектрике
и
тем
меньше
воды
содержится
в
капиллярах
цел
-
Изменение
зна
чения
СП
бу
маги
(%)
0
–10
–20
–30
–40
–50
–60
–70
–80
–90
90 °
С
110 °
С
130 °
С
–5
–4
–4
–3
–1
ММ
СЭ
Доля
СЭ
10%
Доля
СЭ
20%
Доля
СЭ
30%
–27
–79
–75
–73
–70
–41
–24
–22
–20
–18
Рис
. 2.
Изменение
значения
СП
крепированной
бумаги
после
термического
старения
в
интервале
температур
от
90°
С
до
130°
С
относительно
началь
-
ного
значения
СП
(
СП
0)
ММ
(100)
ММ
(90):
СЭ
(10)
ММ
(80):
СЭ
(20)
ММ
(70):
СЭ
(30)
СЭ
(100)
№
3 (78) 2023
134
ДИАГНОСТИКА
И МОНИТОРИНГ
люлозы
,
соответственно
,
ниже
скорость
гидролити
-
ческого
разложения
полимерных
звеньев
молекул
целлюлозы
.
Результаты
,
приведенные
в
работах
[14, 22, 23],
доказывают
,
что
старение
трансформаторного
мас
-
ла
сопровождается
образованием
более
агрес
-
сивных
соединений
и
в
большем
количестве
,
чем
в
случае
термоокисления
сложноэфирной
жидкости
Midel 7131.
Среди
продуктов
окисления
масла
на
не
-
фтяной
основе
наиболее
негативными
продуктами
старения
являются
перекисные
соединения
и
низко
-
молекулярные
кислоты
,
которые
снижают
электрои
-
золяционные
характеристики
как
масла
,
так
и
бумаж
-
ной
изоляции
[22–24].
В
отличие
от
минерального
масла
,
реакции
гидролиза
в
синтетическом
сложном
эфире
приводят
к
образованию
длинноцепочечных
жирных
кислот
,
которые
не
оказывают
негативного
влияния
на
целлюлозу
и
другие
конструктивные
эле
-
менты
высоковольтного
оборудования
[2, 25].
Кроме
того
,
согласно
[26],
в
процессе
старения
целлюлоз
-
ных
материалов
в
среде
сложноэфирных
жидкостей
протекают
реакции
переэтерификации
целлюлозы
.
В
результате
реакционные
центры
–
ОН
в
молекуле
целлюлозы
блокируются
объемными
сложноэфир
-
ными
заместителями
и
тем
самым
создают
допол
-
нительный
защитный
барьер
от
негативного
влияния
полярных
молекул
воды
и
других
агрессивных
про
-
дуктов
старения
нефтяного
масла
[12].
ВЫВОДЫ
1.
В
настоящей
работе
впервые
проведено
модели
-
рование
процесса
старения
образцов
бумажной
изоляции
,
пропитанных
смесями
трансформа
-
торного
масла
(
марка
ТКп
,
тип
—
ароматическое
)
со
сложноэфирной
диэлектрической
жидкостью
Midel 7131
с
содержанием
последнего
в
объеме
10%, 20%, 30%,
а
также
оценено
влияние
сме
-
шанных
жидкостей
на
состояние
изоляционной
бумаги
.
2.
В
условиях
проведенного
эксперимента
установ
-
лено
,
что
деполимеризация
целлюлозы
в
иссле
-
дуемом
интервале
температур
от
90°
С
до
130°
С
в
наибольшей
степени
протекает
в
самом
мине
-
ральном
масле
ТКп
.
Добавление
синтетического
эфира
к
минеральному
маслу
в
количестве
от
10%
до
30%
по
объему
улучшает
термическую
стабильность
не
только
самого
масла
,
но
и
бу
-
маги
,
погруженной
в
эти
смеси
(
при
температуре
110°
С
—
на
4–10%;
при
температуре
130°
С
—
на
16–36%
относительно
к
значению
СП
бумаги
,
со
-
старенной
в
масле
ТКп
).
Положительное
влияние
эфиромасляных
смесей
на
интенсивность
старе
-
ния
целлюлозной
изоляции
фиксируется
также
ви
-
зуально
.
Исследование
выполнено
за
счет
гранта
Рос
-
сийского
научного
фонда
№
22-79-10198.
ЛИТЕРАТУРА
/ REFERENCES
1. CIGRE Broshure 323. Ageing of cellu-
lose in mineral-oil insulated transform-
ers. Task Force D1.01.10, 2007, 87 p.
2. Arroyo O., Fofana I., Jalbert J., Ga-
gnon S., Rodriguez-Celis E., Duch-
esne S., Ryadi M. Aging character-
ization of electrical insulation papers
impregnated with synthetic ester and
mineral oil: Correlations between
mechanical properties, depolymer-
ization and some chemical mark-
ers. IEEE Transactions on Dielec-
trics and Electrical Insulation, 2018,
vol. 25, no. 1, pp. 217-227.
3. Jalbert J., Rodriguez-Celis E., Duch-
esne S., Morin B., Ryadi M., Gil-
bert R. Kinetics of the production of
chain-end groups and methanol from
the depolymerization of cellulose
during the ageing of paper/oil sys-
tems. Part 3: extension of the study
under temperature conditions over
120°C. Journal of Cellulose, 2015,
vol. 22, pp. 829-848.
4. Jalbert J., Lessard M.-C., Ryadi M.
Cellulose chemical markers in trans-
former oil insulation. Part 1: Tem-
perature correction factors. IEEE
Transactions on Dielectrics and Elec-
trical Insulation, 2013, vol. 20, no. 6,
pp. 2287-2291.
5. Ghoneim S.S.M. The Degree of Po-
lymerization in a Prediction Model of
Insulating Paper and the Remaining
Life of Power Transformers. Ener-
gies, 2021, vol. 14, article 670.
6. Jalbert J., Gilbert R., Tétreault P.,
Morin B., Lessard-Déziel D. Identi
fi
-
cation of a chemical indicator of the
rupture of 1,4-
β
-glycosidic bonds of
cellulose in an oil-impregnated in-
sulating paper system. Cellulose,
2007, vol. 14, pp. 295-309.
7. Arroyo-Fernandez O.H., Fofana I.,
Jalbert J., Ryadi M. Relationships
between methanol marker and me-
chanical performance of electrical in-
sulation papers for power transform-
ers under accelerated thermal aging.
IEEE Transactions on Dielectrics and
Electrical Insulation, 2015, vol. 22,
pp. 3625-3632.
8. Hill D.J.T., Le T.T., Darveniza M.,
Saha T. A study of degradation of cel-
lulosic insulation materials in a power
transformer. Part 2: tensile strength
of cellulose insulation paper. Journal
of Polymer Degradation and Stability,
1995, vol. 49, pp. 429-435.
9. Martins M.A.G. Vegetable oils, an al-
ternative to mineral oil for power trans-
formers-experimental study of paper
aging in vegetable oil versus mineral
oil. IEEE Electrical Insulation Maga-
zine, 2010, vol. 26, no. 6, pp. 7-13.
10.
Emsley A.M., Heywood R.J.,
Ali M., Xiao X. Degradation of cellu-
losic insulation in power transform-
ers. Effects of ageing on the ten-
sile strength of paper. IET Science,
Measurement & Technology, 2000,
vol. 147, pp. 285-290.
11. Oommen T.V., Prevost T.A. Cellulose
insulation in oil-
fi
lled power trans-
formers: part II maintaining insula-
tion integrity and life. IEEE Electrical
Insulation Magazine, 2006, vol. 22,
no. 1, pp. 5-14.
12. Rozga P., Beroual A., Przybylek P.,
Jaroszewski M., Strzelecki K. Re-
view on Synthetic Ester Liquids for
Transformer Applications. Energies,
2020, vol. 13, article 6429.
13. Matharage S.Y., Liu Q., Wang Z.D.,
Wilson G., Krause Ch. Aging As-
sessment of Synthetic Ester Impreg-
nated Thermally Non-upgraded Kraft
Paper through Chemical Markers in
Oil. IEEE Transactions on Dielec-
trics and Electrical Insulation, 2018,
vol. 25, no. 2, pp. 507-515.
14. Lyutikova M., Korobeinikov S., Kon-
ovalov A. Evaluation of the Proper-
ties of Mixture of Aromatic Mineral Oil
and Synthetic Ester for High-Voltage
Equipment. IEEE Transactions on
Dielectrics and Electrical Insulation,
2021, vol. 28, no. 4, pp. 1282-1290.
15. Lyutikova M., Korobeinikov S., Mo-
han Rao U., Fofana I. Mixed Insulat-
ing Liquids with Mineral Oil for High
Voltage Transformer Applications:
A Review. IEEE Transactions on
135
Dielectrics and Electrical Insulation,
2022, vol. 29, no. 2, pp. 454-461.
16. Salama
M.M.,
Mansour
A.E.,
Daghrah M., Abdelkasoud S.M., Ab-
bas A.A. Thermal performance of
transformers
fi
lled with environmen-
tally friendly oils under various load-
ing conditions. Electrical Power and
Energy Systems, 2020, vol. 118, ar-
ticle 105743.
17. CIRGE Brochure 436. Experiences in
Service with New Insulating Liquids.
Working Group A2.35. 2010, 95 p.
18. Transformer ageing monitoring and
estimation techniques. Edited by
Tapan Kumar Saha, Prithwiraj Pur-
kait. Published by IEEE Press Wiley,
2017. 466 p.
19. CIGRE brochure 494. Furanic Com-
pounds for Diagnosis. Working
Group D1.03. 2012, 71 p.
20.
ГОСТ
14209-85.
Трансформаторы
силовые
масляные
общего
на
-
значения
.
Допустимые
нагрузки
.
М
.:
Стандартинформ
, 2009. 38
с
. /
State standard GOST 14209-85.
General-purpose oil-immersed pow-
er transformers. Permissible loads.
Moscow, Standartinform Publ., 2009.
38 p. (In Russian)
21.
Львов
М
.
Ю
.,
Медведев
Ю
.
И
.,
Львов
Ю
.
Н
.,
Ланкау
Я
.
В
.,
Кома
-
ров
В
.
Б
.,
Ершов
Б
.
Г
.,
Селивер
-
стов
А
.
Ф
.,
Бондарева
В
.
Н
.
Ме
-
тодические
указания
по
оценке
состояния
бумажной
изоляции
обмоток
силовых
трансформа
-
торов
и
шунтирующих
реакто
-
ров
по
степени
полимеризации
.
М
.:
ЗАО
«
Энерготехнологии
»,
2008. 20
с
. / L'vov M.U., Medve-
dev U.I., L'vov U.N., Lankau Ya.V.,
Komarov V.B., Ershov B.G., Seliver-
stov A.F., Bondareva V.N. Methodical
guidelines on evaluation of paper in-
sulation condition of power transform-
er windings and shunting reactors
by the level of polymerization. Mos-
cow, ZAO Energotekhnologii, 2008.
20 p. (In Russian)
22.
Лютикова
М
.
Н
.,
Коробейников
С
.
М
.,
Коновалов
А
.
А
.
Электрофизи
-
ческие
свойства
смесей
мине
-
рального
масла
и
синтетической
сложноэфирной
диэлектрической
жидкости
//
Надежность
и
без
-
опасность
энергетики
, 2021,
т
. 14,
№
2.
С
. 132–141 / Lutikova M.N.,
Korobeynikov S.M., Konovalov A.A.
Electrophysical properties of mineral
oil and synthetic ester dielectric liq-
uid mixtures //
Nadezhnost' i bezo-
pasnost' energetiki
[Reliability and
safety of the power industry], 2021,
vol. 14, no. 2, pp. 132-141. (In Rus-
sian)
23.
Лютикова
М
.
Н
.,
Коробейников
С
.
М
.,
Сотников
С
.
И
.,
Коновалов
А
.
А
.
Изучение
химических
свойств
изоляционных
смесей
в
целях
применения
их
в
высоковольт
-
ном
оборудовании
//
Надежность
и
безопасность
энергетики
, 2022,
т
. 15,
№
2.
С
. 81–89 / Lutikova M.N.,
Korobeynikov S.M., Sotnikov S.I.,
Konovalov A.A. Study of chemi-
cal properties of insulation mixtures
to apply them in HV equipment //
Nadezhnost' i bezopasnost' ener-
getiki
[Reliability and safety of the
power industry], 2022, vol. 15, no. 2,
pp. 81-89. (In Russian)
24.
Лютикова
М
.
Н
.,
Коробейников
С
.
М
.,
оновалов
А
.
А
.
Изучение
состава
восковых
отложений
из
высоко
-
вольтного
оборудования
//
Энер
-
гетик
, 2022,
№
10.
С
. 10–13 /
Lutikova M.N., Korobeynikov S.M.,
Konovalov A.A. Study of HV equip-
ment wax deposit composition //
Energetik
[Power engineer], 2022,
no. 10, pp. 10-13. (In Russian)
25. Mohan Rao U., Jarial R.K. Measure-
ment of transformer solid insulation
degradation using dilatometry and
X-ray diffraction analysis. Measure-
ment, 2019, vol. 131, pp. 701-705.
26. Mohan Rao U., Pulluri H., Kumar N.G.
Performance Analysis of Transformer
Oil/Paper Insulation with Ester and
Mixed Dielectric Fluids. IEEE Trans-
actions on Dielectrics and Electri-
cal Insulation, 2018, vol. 25, no. 5,
pp. 1853-1862.
Романов
В
.
С
.,
Гольдштейн
В
.
Г
.
В
книге
рассматриваются
проблемы
эффективности
эксплуата
-
ции
и
обеспечения
технического
состояния
погружных
электро
-
установок
(
ПЭУ
)
нефтедобычи
и
реализации
путей
ее
повышения
с
учетом
обобщения
и
анализа
опыта
их
эксплуатации
.
Произ
-
водится
классификация
и
анализ
результатов
эксплуатационных
физических
воздействий
на
ПЭУ
,
их
сопоставление
со
статисти
-
ческими
данными
эксплуатации
и
формулируются
практические
мероприятия
и
рекомендации
,
направленные
на
обеспечение
и
повышение
надежности
ПЭУ
.
Книга
предназначена
для
инже
-
нерно
-
технического
персонала
эксплуатации
и
проектирования
электроснабжения
погружного
электрооборудования
в
нефтедо
-
быче
,
а
также
преподавателей
,
аспирантов
и
студентов
старших
курсов
бакалавриата
и
магистратуры
электротехнических
специ
-
альностей
вузов
.
Издательство
журнала
«
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ
.
Передача
и
распределение
», 2023. 192
с
.
Повышение эффективности
эксплуатации погружных
электроустановок
нефтедобычи
Книга
доступна
на
сайте
издательства
www.eepir.ru
В
книге
ра
ции
и
обес
установок
(
с
учетом
о
водитс
я
кл
физиче
ских
ческими
да
мероприят
и
повышен
нерно
-
техн
электросна
бы
че
,
а
так
курсов
бака
ал
ьностей
П
№
3 (78) 2023
Оригинал статьи: Оценка влияния эфиромасляных смесей на состояние бумажной изоляции
В статье представлены результаты по моделированию процесса старения образцов бумажной изоляции, пропитанных смесями трансформаторного масла со сложноэфирной диэлектрической жидкостью (10%, 20%, 30% по объему). Проведена оценка их влияния на состояние электроизоляционной бумаги. Старение бумаги, пропитанной изоляционными смесями трансформаторного масла и синтетического эфира Midel 7131, проводилось при температурах 90–130°С на протяжении 2000 ч. В результате исследований установлено, что деполимеризация целлюлозы в исследуемом интервале температур с наибольшей скоростью протекает в самом минеральном масле. Добавление синтетического эфира к минеральному трансформаторному маслу в количестве от 10% до 30% по объему улучшает термическую стабильность не только самого масла, но и бумаги, погруженной в эти смеси (при температуре 110°С — на 4–10%, при температуре 130°С — на 16–36% относительно значения степени полимеризации бумаги, состаренной в масле). Положительное влияние эфиромасляных смесей на интенсивность старения целлюлозной изоляции фиксируется также визуально.
