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
»
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
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
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
Оригинал статьи: Опыт контроля технического состояния трансформаторов по содержанию фурановых производных и другим показателям качества трансформаторного масла
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.
