НАДЁЖНОСТЬ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАСЛОНАПОЛНЕННЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Для изношенных энергосистем мониторинг состояния силовых трансформаторов – крайне важный вопрос. По опыту многолетней эксплуатации трансформаторов установлены типичные виды повреждений, их признаки, возможные причины и способы выявления.

Газовое реле
Несвоевременное принятие мер для устранения незначительных дефектов порой приводит к аварийным отключениям трансформаторов.

Ряд повреждений в трансформаторе не вызывает немедленного отключения при срабатывании защиты. К таким повреждениям относятся некоторые витковые замыкания, повреждения изоляции листов стали или стяжных шпилек магнитопровода. К примеру, при возникновении виткового замыкания происходит сильный нагрев места замыкания (меди проводников) из-за большой величины тока между замкнувшимися проводниками. Это влечёт перегрев и разложение масла, окружающего место повреждения, с выделением газообразных продуктов разложения масла. Если нагрев в месте замыкания не очень сильный, газ будет выделяться медленно. Важно на основании данных о составе газа получить представление о характере повреждений внутри трансформатора.
Прежде данные о составе газа получали с помощью газового реле. Это позволяло обнаружить зарождающиеся повреждёния в трансформаторе и предотвратить крупную аварию.

Сопоставление большого числа наблюдений за составом газа, взятого из газовых реле трансформаторов, поврежденных при эксплуатации, с данными по составу газа, выделяющегося в моделях с искусственно созданными повреждениями, позволило установить определённые закономерности и подтвердить, что всякое повреждение токоведущих частей трансформатора, а также возникновение сильных местных перегревов вызывает выделение газа определённого состава.

Установлены состав и предельные концентрации газов, растворённых в масле исправных трансформаторов и при характерных видах повреждений. Например, при разложении масла под действием электрической дуги выделяется преимущественно водород. А газ, выделяющийся при разложении масла и твёрдой изоляции отличается от газа, образующегося при разложении только масла, заметным содержанием оксида и диоксида углерода.

Шаг вперед
Контроль за состоянием трансформаторов и раннее обнаружение возникающих повреждений, возможно только методом анализа газов, растворённых в масле. Тревожные симптомы реально обнаружить, даже когда выделение газа ещё очень слабое.

Период накопления газа в реле может быть достаточно длительным, а скопившийся в нём газ по составу может существенно отличаться от отобранного вблизи места выделения. Поэтому диагностика повреждения на основе анализа газа, отобранного из реле, может быть запоздалой и неточной.

Анализ пробы газа, растворённого в масле, помимо более точной диагностики повреждения, даёт возможность наблюдения за его развитием до срабатывания газового реле. И даже в случае крупных повреждений, когда газовая защита срабатывает на отключение трансформатора, сравнение составов газов, взятого из реле и растворённого в масле, может быть полезным для более правильной оценки серьёзности повреждения.
Это стало толчком для интенсивных исследований по установлению состава газа, растворённого в масле трансформатора. Развитию направления способствовало появление высокочувствительных приборов для газового анализа – газохроматографов. Метод хроматографического анализа растворённого в масле газа включает отбор пробы масла, содержащего растворённые газы; извлечение газов из масла; анализ газовой смеси с помощью газохроматографа.

Использование газохроматографического анализа позволило уточнить известные ранее закономерности о зависимости состава газа, образующегося в трансформаторном масле, от различных воздействующих факторов.

Если концентрация газов превышает количество, которое можно ожидать за счёт естественного старения, то через 5-10 дней повторно отбирают пробу газа и анализируют. В случае увеличения концентрации газа в масле более чем на 10% в течение месяца, считается, что положение становится опасным.

Важность постоянного мониторинга
Старение бумажной изоляции и трансформаторного масла приводит к образованию влаги и фуранов, вызывающих дальнейшее ускоренное старение. Перегрев системы изоляции, частичные разряды и искрение нередко приводят к выбросу газов. Влага в изоляции вводов может привести к их деградации и разрушению. Температура может оказывать влияние на содержание влаги. Один из способов минимизации ущерба от старения трансформатора – постоянный мониторинг газов, температуры и содержания влаги.
Механическая прочность изоляционной бумаги может снизиться за счёт увеличения температуры в обмотках, а механическое повреждение стареющей изоляционной бумаги – привести к электрическому пробою.

Температура масла и бумаги изоляционной системы влияет на процесс старения, что приводит к тепловому стрессу и изменениям механических и электрических свойств материала. Выбросы трансформаторного масла могут серьёзно повредить другие изоляционные материалы. В целом, процент отказов трансформаторов, вызванных диэлектрическими проблемам, может быть выше, чем 75%.

Всеволод Мандрусов,
технический директор
ООО «МТЕ»
105082, г. Москва,
ул. Большая Почтовая,
д. 26, стр. 1, оф. 501
тел.: +7 (495) 640 0725
+7 (495) 640 0725
e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
www.meter-test.ru