Опыт контроля технического состояния трансформаторов по содержанию фурановых производных и другим показателям качества трансформаторного масла

Page 1
background image

Page 2
background image

106

д

и

а

г

н

о

с

т

и

к

а

 и

 м

о

н

и

т

о

р

и

н

г

диагностика и мониторинг

Опыт контроля техни-
ческого состояния 
трансформаторов по 
содержанию фурановых 
производных и другим 
показателям качества 
трансформаторного 
масла

И

звестно

что

 

качество

 

т р а н с ф о р м ато р н о г о

 

масла

 

прове

 

ряется

 

пе

-

риодически

 

в

 

соответ

-

ствии

 

с

 

НД

 

по

 

трем

девяти

 

или

 

более

 

показателям

 

качества

 

масла

 

в

 

зависимости

 

от

 

раз

-

личных

 

факторов

  (

класс

 

напря

-

жения

сроки

 

испытания

 

и

 

др

.). 

Показатели

 

качества

 

масла

определяемые

 

при

 

эксплуата

-

ции

 

электрооборудования

мож

-

но

 

разбить

 

на

 

несколько

 

групп

дающих

 

определенную

 

инфор

-

мацию

 

о

 

состоянии

 

масла

 

или

 

электрооборудования

.

К

 

первой

 

группе

 

можно

 

отне

-

сти

 

диагностирующие

 

параме

-

тры

 

масла

такие

 

как

 

содержание

 

газов

растворенных

 

в

 

масле

общее

 

газосодержание

 

масла

содержание

 

фурановых

 

произ

-

водных

растворенных

 

в

 

масле

дающих

 

информацию

 

о

 

наличии

 

различных

 

дефектов

 

в

 

маслона

-

полненном

 

оборудовании

.

Ко

  

второй

 

группе

 

можно

 

отне

-

сти

 

показатели

 

качества

 

масла

подверженные

 

влиянию

 

воды

находящейся

 

в

 

масле

пробив

-

ное

 

напряжение

влагосодержа

-

ние

тангенс

 

угла

 

диэлектриче

-

ских

 

потерь

К

 

третьей

 

группе

 

можно

 

отне

-

сти

 

показатели

 

качества

 

масла

которые

 

характеризуют

 

старе

-

ние

 

масла

 

в

 

процессе

 

эксплуа

-

тации

кислотное

 

число

содер

-

жание

 

водорастворимых

 

кислот

содержание

 

растворимого

 

шла

-

ма

содержание

 

антиокисли

-

тельной

 

присадки

содержание

 

механических

 

примесей

Наиболее

 

широко

 

в

 

энергоси

-

стемах

 

используется

 

хроматогра

-

фический

 

анализ

 

растворенных

 

в

 

масле

 

газов

Это

 

связано

 

с

 

тем

что

 

при

 

повреждениях

 

трансфор

-

матора

 

происходит

 

разложение

 

электроизоляционных

 

материа

-

лов

в

 

результате

 

чего

 

освобож

-

даются

 

газы

которые

 

раство

-

В

 

высоковольтном

 

электрооборудовании

 

широко

 

исполь

-

зуются

 

нефтяные

 

трансформаторные

 

масла

 

в

 

качестве

 

электроизоляционной

 

и

 

охлаждающей

 

среды

Трансфор

-

маторное

 

масло

 

представляет

 

собой

 

также

 

информаци

-

онную

 

среду

позволяющую

 

судить

 

о

 

состоянии

 

электро

-

оборудования

 

и

 

проводить

 

его

 

диагностику

Необходимо

 

научиться

  

собирать

читать

 

и

 

правильно

 

интерпретировать

 

эту

 

важную

 

информацию

.

Снеткова

 

О

.

В

., 

начальник

 

группы

 

ООО

 «

ЭЛЕГАЗЭНЕРГОСЕРВИС

»


Page 3
background image

107

ряются

 

в

 

масле

ХАРГ

 

является

 

важным

 

средством

 

для

 

раннего

 

обнаружения

 

развивающегося

 

повреждения

 

в

 

трансформаторе

В

 

РД

 153-34.0-46.302-00 

опи

-

сан

 

один

 

из

 

методов

 

диагно

-

стирования

 

трансформаторов

 

по

 

критерию

 

граничных

 

концен

-

траций

который

 

позволяет

 

вы

-

делить

 

из

 

общего

 

количества

 

трансформаторного

 

парка

 

обо

-

рудование

 

с

 

возможными

 

раз

-

вивающимися

 

дефектами

Та

-

кие

 

трансформаторы

 

следует

 

взять

 

на

 

хроматографический

 

контроль

 

с

 

учащенным

 

отбором

 

проб

 

масла

.

Однако

 

пересчетом

 

гранич

-

ных

 

концентраций

как

 

рекомен

-

довано

 

в

 

данном

 

РД

мало

 

кто

 

занимается

На

 

наш

 

взгляд

при

 

пересчете

 

граничных

 

концен

-

траций

 

следует

 

обратить

 

вни

-

мание

 

в

 

том

 

числе

 

и

 

на

 

опреде

-

ление

 

граничных

 

концентраций

 

для

 

трансформаторов

залитых

 

трансформаторными

 

маслами

 

различных

 

типов

которые

 

отли

-

чаются

 

способом

 

производства

Например

для

 

современных

 

ма

-

сел

 

гидрокрекинга

 (

марки

 

ГК

ВГ

Nytro 

и

 

др

.) 

и

 

старых

 

масел

  (

ма

-

рок

 

Т

-1500, 

ТКп

ТСп

 

и

 

др

.).

При

 

диагностировании

 

транс

-

форматоров

 

по

 

результатам

 

хро

-

Рис

. 1. 

Разложение

 

масла

 

и

 

целлюлозы

в

 

процессе

 

эксплуатации

Наличие

 

СО

 

и

 

СО

2

 

Наличие

 

фурановых

 

соединений

Масло

:

– 

окисление

– 

повреждение

 

изоляции

Целлюлоза

Рис

. 2. 

Старение

 

твердой

 

изоляции

C

тарение

 

твердой

 

изоляции

СО

 

и

 

СО

2

Вода

Производные

 

фурана

Органические

 

соединения

матографического

 

ана

-

лиза

 

газов

растворенных

 

в

 

масле

характерными

 

газами

 

при

 

повреждении

 

целлюлозной

 

изоляции

 

являются

 

СО

 

и

 

СО

2

Однако

 

попытка

 

диа

-

гностики

 

повреждения

 

твердой

 

изоляции

 

только

 

по

 

одному

 

анализу

 

газов

растворенных

 

в

 

масле

 

электрооборудования

может

 

привести

 

к

 

непра

-

вильному

 

заключению

Например

присутствие

 

окислов

 

углерода

 

в

 

но

-

вом

 

трансформаторе

возможно

указывает

 

на

 

повреждение

 

твердой

 

изоляции

Но

 

окись

 

и

 

дву

-

окись

 

углерода

 

могут

 

по

-

явиться

 

в

 

масле

 

старых

 

трансформаторов

 

в

 

ре

-

зультате

 

долговременно

-

го

 

окисления

 

масла

Та

-

ким

 

образом

отношение

 

окислов

 

углерода

 

указывает

 

на

 

тип

 

повреждения

но

 

не

 

указыва

-

ет

 

на

 

материалы

которые

 

могут

 

быть

 

повреждены

 (

рисунок

 1).

Другим

 

диагностирующим

 

фактором

 

является

 

содержание

 

фурановых

 

производных

Метод

 

определения

 

содержания

 

фура

-

новых

 

производных

растворен

-

ных

 

в

 

трансформаторном

 

масле

 

электрооборудования

позво

-

ляет

 

косвенно

 

оценить

 

степень

 

старения

 

твердой

 

изоляции

так

 

как

 

фурановые

 

производные

 

об

-

разуются

 

только

 

при

 

разложении

 

целлюлозных

 

материалов

.

Из

 

курса

 

органической

 

химии

 

известно

что

 

в

 

присутствии

 

кис

-

лорода

 

заметное

 

разложение

 

целлюлозы

 

наступает

 

уже

 

при

 

температуре

 100 °C. 

Без

 

досту

-

па

 

кислорода

 

чрезвычайно

 

мед

-

ленное

 

разложение

 

начинается

 

лишь

 

при

 140–150 °C, 

незначи

-

тельно

 

ускоряясь

 

при

 

повыше

-

нии

 

температуры

 

до

 250–260 °C. 

Выше

 260 °C 

происходит

 

бурное

 

разложение

 

целлюлозы

.

В

 

результате

 

старения

 

твер

-

дой

 

изоляции

 

маслонаполнен

-

ного

 

электрооборудования

 

при

 

разрыве

 

целлюлозных

 

цепочек

 

и

  (

или

разложении

 

пентозанов

 

образуется

 

сложная

 

смесь

 

орга

-

нических

 

соединений

в

 

том

 

чис

-

ле

 

производные

 

фурана

а

 

также

 

окислы

 

углерода

 

и

 

вода

  (

рису

-

нок

 2).

Степень

 

старения

 

твердой

 

изо

-

ляции

 

электрооборудования

 

за

-

висит

 

от

 

срока

 

службы

 

и

 

условий

 

эксплуатации

а

 

также

 

наличия

 

влаги

кислорода

наличия

 

или

 

отсутствия

 

высокотемпературных

 

нагревов

 

обмоток

 

или

 

сердечни

-

ка

приводящих

 

к

 

ускоренному

 

старению

 

и

 

разложению

 

твердой

 

изоляции

 

и

 

масла

 

и

 

взаимодей

-

ствию

 

между

 

собой

 

продуктов

 

их

 

разложения

.

При

 

интерпретации

 

данных

 

количественного

 

определения

 

содержания

 

фурановых

 

произво

-

дных

 

необходимо

 

учитывать

 

усло

-

вия

 

эксплуатации

 

и

 

срок

 

службы

 

электрооборудования

а

 

также

 

факторы

вызывающие

 

умень

-

шение

 

содержания

 

фурановых

 

 4 (43) 2017


Page 4
background image

108

производных

  (

замена

 

силикаге

-

ля

полная

 

или

 

частичная

 

замена

 

трансформаторного

 

масла

).

Пример

 

влияния

 

данных

 

фак

-

торов

 

приведен

 

в

 

таблицах

 1 

и

 2. 

Результаты

 

определения

 

содер

-

жания

 

фурановых

 

производных

 

в

 

трансформаторном

 

масле

 

по

-

Табл

. 1. 

Пример

 

влияния

 

долива

 

масла

на

 

содержание

 

фурановых

 

производных

Дата

анализа

Содержание

 

фурановых

 

производных

мг

/

кг

 

масла

5HMF

2FAL

2ACF

5MEF

2FOL



F

07.2000

0,11

3,41

0

0,1

0

3,62

08.2001

0,12

4,3

0

0,22

1,79

6,43

09.2002

0,15

3,9

0,29

0,21

0,73

4,55

08.2003

0,29

4,81

0

0,43

2,84

8,37

Долив

 

масла

05.2004

0,05

3,17

0

0,1

0

3,32

08.2004

0,1

3,38

0

0,27

0,8

3,75

07.2005

0,11

3,1

0,04

0,17

1,16

4,58

Табл

. 2. 

Пример

 

влияния

 

сушки

 

масла

 

на

 

содержание

 

фурановых

 

производных

Фурановые

 

производные

Содержание

 

фурановых

 

производных

мг

/

кг

 

масла

14.05.2005

08.12.2009

08.08.2012

22.04.2014*

16.09.2015

5-

гидроксиметилфурфурол

 (5HMF)

<  0,05

< 0,05

0,09

< 0,05

< 0,05

Фурфурол

 (2FAL)

2,09

4,57

3,13

0,99

2,72

2-

ацетилфуран

 (2ACF)

0,2

< 0,05

< 0,05

< 0,05

0,28

5-

метилфурфурол

 (5MEF)

0,06

0,07

0,07

< 0,05

0,08

Фурфуриловый

 

спирт

 (2F

О

L)

< 0,05

< 0,05

< 0,05

< 0,05

< 0,05

Сумма

 

фурановых

 

производных

 (

F)

2,35

4,64

3,29

0,99

3,08

* — c

ушка

 

трансформаторного

 

масла

 

в

 2012–2013 

гг

.

лучены

 

в

 

аккредитованной

 

ис

-

пытательной

 

лаборатории

 

ООО

 

«

ЭЛЕГАЗЭНЕРГОСЕРВИС

». 

Ана

-

лиз

 

проводился

 

по

 

методике

 

ГОСТ

 

Р

 

МЭК

 61198 

на

 

жидкостном

 

хро

-

матографе

 «

Милихром

 

А

-02».

Пробы

 

масла

 

для

 

опреде

-

ления

 

содержания

 

фурановых

 

производных

 

в

 

масле

 

силовых

 

трансформаторов

 

рекомендует

-

ся

 

отбирать

 

в

 

эксплуатации

 — 1 

раз

 

в

 4 

го

-

да

;

 

при

 

установлении

 

по

 

резуль

-

татам

 

ХАРГ

 

диагноза

  «

пере

-

грев

»  

или

  «

повреж дение

 

твердой

 

изоляции

»;

 

при

 

неудовлетворительных

 

значениях

 

хотя

 

бы

 

одного

 

из

следующих

 

показателей

 

ка

-

чества

 

масла

 

по

 

результатам

 

ФХА

кислотное

 

число

вла

-

госодержание

тангенс

 

угла

 

диэлектрических

 

потерь

;

 

после

 

полной

 

или

 

частичной

 

замены

 

масла

 

для

 

определе

-

ния

 

начальных

 

концентраций

 

с

 

целью

 

последующего

 

срав

-

нения

;

 

после

 

замены

 

силикагеля

 

в

 

термосифонном

 

фильтре

 

для

 

определения

 

начальных

 

концентраций

 

с

 

целью

 

после

-

дующего

 

сравнения

;

Растворенная

при

 

изменении

 

температуры

масла

 

возможен

 

переход

 

в

 

эмульсионное

 

состояние

Эмульсионная

сильно

 

снижает

 

электрическую

 

прочность

 

масла

,

возможно

 

резкое

 

повышение

tg

 

масла

Связанная

может

 

заметно

 

повышать

 

диэлектрические

 

потери

  

в

 

масле

Осажденная

может

растворяться

 

в

 

масле

поглощаться

 

изоляционными

 

материалами

Динамическое

 

равновесие

 

форм

 

воды

Рис

. 3. 

Динамическое

 

равновесие

 

форм

 

воды

 

в

 

трансформаторном

 

масле

ДИАГНОСТИКА 

И МОНИТОРИНГ


Page 5
background image

109

 

через

 

год

 

после

 

замены

 

масла

 

или

 

силикагеля

 

для

 

трансформаторов

 

со

 

сроком

 

службы

 

более

 15 

лет

  (

для

 

определения

 

скорости

 

роста

 

концентраций

 

фурановых

 

производных

);

 

после

 

капитального

 

ремонта

.

Рассмотрим

 

влияние

 

воды

 

на

 

электроизоляционные

 

свойства

 

масла

.

Известно

что

  

вода

 

может

 

на

-

ходиться

 

в

 

масле

 

в

 

четырех

 

со

-

стояниях

раство

 

ренная

связан

-

ная

эмульсион

 

ная

осажденная

Все

 

перечис

 

ленные

 

состояния

 

воды

 

на

 

ходятся

 

в

 

динамическом

 

равновесии

 

и

 

в

 

зависимости

 

от

 

условий

 

эксплуатации

  (

режимы

 

нагрузки

температуры

 

и

 

др

.) 

мо

-

гут

 

переходить

 

из

 

одного

 

состоя

-

ния

 

в

 

другое

 (

рисунок

 3).

Осажденная

 

вода

 

не

 

пред

-

ставляет

 

прямой

 

опасности

так

 

как

 

она

 

не

 

влияет

 

на

 

пробивное

 

напряжение

однако

 

ее

 

присут

-

ствие

 

недопустимо

поскольку

 

эта

 

вода

 

может

 

растворяться

 

в

 

масле

а

 

также

 

поглощаться

 

изоляционными

 

материалами

.

Эмульсионная

 

вода

 

нахо

-

дится

 

в

 

масле

 

в

 

виде

 

мельчай

-

ших

 

капель

что

 

сильно

 

снижет

 

электрическую

 

прочность

 

масла

 

и

 

может

 

резко

 

повышать

 

диэлек

-

трические

 

потери

 

масла

 (

tg

М

).

Связанная

 

вода

 — 

это

 

вода

находящаяся

 

в

 

масле

 

в

 

сольва

-

тированной

 

форме

связанная

 

с

 

полярными

 

примесями

 

и

 

кол

-

лоидными

 

частицами

Связан

-

ная

 

влага

 

может

 

заметно

 

повы

-

шать

 

диэлектрические

 

потери

 

в

 

масле

поскольку

 

при

 

наличии

 

в

 

масле

 

примесей

 

полярных

 

продуктов

 

окисления

 

увеличи

-

вается

 

гигроскопичность

 

масла

повышается

 

способность

 

масла

 

адсорбировать

 

воду

увеличи

-

вается

 

скорость

 

переноса

 

влаги

 

из

 

воздуха

 

через

 

масло

 

в

 

твер

-

дую

 

изоляцию

что

 

вызывает

 

снижение

 

пробивного

 

напря

-

жения

.

Растворенная

 

вода

  

мало

 

вли

-

яет

 

на

 

электрическую

 

прочность

 

масла

 

и

 

его

 

диэлектрические

 

по

-

тери

однако

 

при

 

изменении

 

тем

-

пературы

 

масла

 

возможен

 

пере

-

ход

 

части

 

растворенной

 

влаги

  

во

 

взвешенное

 

состояние

 

и

 

на

-

рушение

 

равновесия

 

воды

 

в

 

си

-

стеме

 

масло

-

бумага

.

Диаграмма

 

на

 

рисунке

 4 

по

-

казывает

что

 

изменение

 

содер

-

жания

 

растворенной

 

в

 

масле

 

воды

 

в

 

летний

 

и

 

зимний

 

периоды

 

может

 

служить

 

дополнительным

 

диагностирующим

 

признаком

 

наличия

 

влаги

 

в

 

твердой

 

изоля

-

ции

 

электрооборудования

.

ВЫВОДЫ

1. 

Метод

 

определения

 

фура

-

новых

 

производных

раство

-

ренных

 

в

 

трансформаторном

 

масле

 

электрооборудования

позволяет

 

оценить

 

степень

 

старения

 

твердой

 

изоляции

2. 

С

 

учетом

 

накопленного

 

опы

-

та

 

целесообразно

 

проводить

 

анализ

 

фурановых

 

произво

-

дных

 

в

 

электрооборудова

-

нии

 

со

 

сроком

 

службы

 

более

 

15 

лет

 

и

 

обращать

 

внимание

 

на

 

состояние

 

электрообору

-

дования

в

 

котором

 

содержа

-

ние

 

фурановых

 

производных

 

составляет

 

более

 2 

мг

/

кг

 

мас

-

ла

что

 

может

 

указывать

 

на

 

старение

 

твердой

 

изоляции

.

3. 

Одним

 

из

 

диагностирующих

 

факторов

 

наличия

 

увлажне

-

ния

 

твердой

 

изоляции

 

элек

-

трооборудования

 

служат

  

различные

 

значения

 

влаго

-

содержания

 

масла

опреде

-

ленные

 

в

 

весенний

 

и

 

осенний

 

периоды

 

года

.  

0

10

20

30

40

50

60

19

.04.

99

03

.09.

99

04

.10.

99

01

.02.

00

20

.04.

00

11

.07.

00

09

.09.

00

24

.11.

00

25

.01.

01

26

.04.

01

29

.05.

01

26

.07.

01

13

.08.

01

23

.08.

01

06

.12.

01

28

.01.

02

22

.04.

02

22

.05.

02

17

.07.

02

11

.09.

02

21

.11.

02

18

.02.

03

07

.05.

03

07

.07.

03

24

.07.

03

01

.08.

03

21

.11.

03

18

.02.

04

24

.05.

04

24

.08.

04

18

.11.

04

04

.03.

05

г/т

 

Измерение влагосодержания масла трансформатора АОДЦТГ-115000/500

Влагосодержание, г/т

 

Предельно допустимое значение

Рис

. 4. 

Зависимость

 

содержания

 

воды

 

в

 

трансформаторном

 

масле

 

от

 

времени

 4 (43) 2017


Читать онлайн

В высоковольтном электрооборудовании широко используются нефтяные трансформаторные масла в качестве электроизоляционной и охлаждающей среды. Трансформаторное масло представляет собой также информационную среду, позволяющую судить о состоянии электрооборудования и проводить его диагностику. Необходимо научиться собирать, читать и правильно интерпретировать эту важную информацию.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»