Регенерация и очистка трансформаторного масла кратко

Обновлено: 05.07.2024

Масло в трансформаторе

Вопрос-ответ

Масло в трансформаторе – рабочая жидкость. Передает тепло в систему охлаждения, служит изоляцией для ткани, бумаги или картона, повышая у них пробивное электронапряжение. Благодаря маслу агрегат работает в режиме высоких температур. Но постепенно жидкость снижает химические и электростатические свойства, загрязняется, окисляется. В ней скапливаются примеси, взвеси, шлаки, соли металлов от попадания влаги, прямых солнечных лучей. Если своевременно провести регенерацию (очистку) трансформаторного масла, то трансформатор не выйдет из строя раньше времени, не произойдет поломок в системе изоляции.

Зачем нужно восстановление

Восстановление очищающей жидкости производится путем нагревания в специальных установках. Если кислотное число опускается до 0,1 мг, значит, трансформаторная система забита продуктами старения, а отвод перегрева и тепла значительно снижен.

Рабочая жидкость по мере эксплуатации трансформатора неизбежно увлажняется, загрязняется, окисляется активными веществами. Также негативизм оказывают:

  • воздействие электрического поля;
  • постоянно высокие температуры;
  • попадание кислорода, прямых солнечных лучей, солей, металлов, влаги, грязи в процессе усадки изоляционных материалов (целюлоза, лаки).

Восстановление параметров масла в процессе дегазации, дегидратации, прокачки, механической фильтрации:

  • позволит повысить его оптимальные свойства;
  • очистить от продуктов распада;
  • увеличить межфазное напряжение до 40дн;
  • снизить содержание влаги на 10 ppm, степень кислотности 0,02 мгм КОН;
  • увеличить пробивное напряжение на 70 кВт.

Справка! В идеале лучше заменять отработанное масло в трансформаторе на свежее.

Это обходится дорого, поэтому в качестве выгоды и экономии можно сохранить ценное сырье известными эффективными способами. Главное – восстановить маcло вовремя, чтобы загрязнение не привело к сокращению охлаждающей способности, повышению вязкости и сбою работы силового электротехнического оборудования.

Выполнение анализа

Анализ на уровень загрязнения и окисления – неотъемлемая процедура, позволяющая:

  • выявить причину, степень износа масла и изоляционных материалов;
  • обозначить оптимальный способ для устранения неполадок;
  • дать прогнозы на срок службы агрегата.

Анализ проводится полностью на предприятиях-изготовителях в ходе приемочных испытаний. Диагностике подлежат силовые агрегаты после капитального ремонта с мощностью 630 кВт и выше или неоснащенные термосифонными фильтрами. Берется на пробу 2 л масла.

Жидкость в ходе процедуры проверяется на:

  • внешний вид;
  • цвет;
  • вязкость;
  • кислотное число;
  • температуру вспышки и застывания;
  • содержание примесей (%);
  • показатель пробивного напряжения;
  • степень стабильности рабочей жидкости против диэлектрических потерь и окисления;
  • зольность;
  • содержание серы.

Для определения качества и цвета масла, температуры вспышки в закрытом тигле, реакции вытяжки воды может проводиться сокращенная диагностика с целью профилактики, контроля качества.

Способы регенерации трансформаторного масла

Используются разные методы очистки с учетом степени, характера загрязнения рабочей жидкости:

Физические способы

Удаляются исключительно механические твердые примеси: смолы, частицы металлов, взвешенная грязь). Варианты:

  • вакуумная сушка;
  • фильтрация под силовым давлением;
  • обработка магнитными полями;
  • центробежная очистка;
  • гравитационное отталкивание;
  • дистилляция;
  • обезвоживание нефтяных масел.

Физико-химические

Способы, позволяющие удалить из рабочей жидкости как загрязнения, так и:

  • мелкодисперсные крупные частицы;
  • вещества химического происхождения;
  • сернистые кислородные соединения, снижающие вязкость и температурные свойства масла.

Коагуляция

Используются специальные коагулянты (органические электролиты, гидрофильные соединения, коллоидные растворы) для растворения крупных мелкодисперсных частиц. Процедура по отстаиванию, коагуляции проходит за 30-40 минут.

Заметка! Хорошо прилипает грязь к неорганическим электролитам.

Благодаря им изменяются свойства двойного электрического поля, нейтрализуются на поверхности масла заряды. Другие неплохие коагулянты для регенерации отработанной жидкости – серная кислота (38%), алкилбензол – и, алкилтолуолсульфонаты. Хотя с их помощью невозможно удалить крупные примеси. В дополнение рекомендуется проводить отстаивание, центрифугу, фильтрацию.

Адсорбция

Способ основан на использовании природных и химических адсорбентов, притягивающих к себе грязные вещества. Вариант сорбционной очистки – перколяция заключается в:

  • заливе адсорбента (до 200 л) в цилиндрический сосуд или термосифонный фильтр;
  • пропуске очищающего масла через них;
  • установке оптимальной температуры для снижения вязкости масла.

Рабочая жидкость начинает непрерывно циркулировать в системе, перемешивается с молотым сорбентом, постепенно очищается по мере повышения теплового движения сорбирующих молекул. Время для процедуры – 25 40 минут.

Селективная очистка

Применяются растворители: ацетон, фенол, фурфурол, нитробензол, метилэтилкетон. Они выборочно растворяют:

  • химически сложные азотные, сернистые, кислородные соединения;
  • кислотные загрязнения.

Химические способы

Для регенерации масла могут использоваться химические варианты с использованием реагентов (серная кислота, водород, карбонат натрия, гидроокись водород):

  1. Сернокислотная очистка.
  2. Щелочная очистка (карбонат натрия, тринатрийфосфат) для обработки нефтепродуктов.

Дополнительная информация! Бывает, что на производстве производители используют гашеную известь. Затем очищают масло горячим воздухом (t + 90 градусов) путем сушки в вакууме, продувания, прогона через центробежный сепаратор.

Сернокислотная

Концентрированная серная кислота обрабатывает:

Хотя вместо очистки кислота может образовывать соединения хлора и кислый гудрон, неподдающиеся утилизации.

Данный метод используется редко, т.к. не может удалять из трансформаторного масла высокотоксичные хлористые соединения, полициклические арены.

Гидрооочистка

Очищает рабочую жидкость водород под высоким давлением и температурой. Хотя его нужно много, поэтому использовать невыгодно.

Справка! Гидроочистка с водородом при повышенном давлении – один из самых экологически чистых, но дорогих методов.

Комбинированные методы

Если знать природу и характер отработанных продуктов старения для удаления твердых механических примесей и воды, то можно регенерировать масло комбинированными вариантами:

  • фильтрация и отстой;
  • обезвоживание и отгон воды;
  • обработка сорбентами, ПАВ, кислотами, щелочью.

Методы удаления влаги

Чтобы удалить излишки жидкости из масла проводится:

  1. Гидровакуумная сушка.
  2. Центрифуга.
  3. Дегазация.
  4. Ультразвуковая кавитация.

Именно вода часто попадает из окружающей среды, провоцирует быстрое старение трансформаторного масла и резкое увеличение уровня влаги.

Центрифуга

Установка центрифуги путем подачи центробежной силы позволяет удалять воду и механические примеси, разделяя их на фракции.

Стоит знать! Хорошо очищает центрифуга в сочетании с фильтром-прессом. Особенно, если рабочая жидкость функционирует в трансформаторах с напряжением до 110кВ.

Термовакуумная сушка

Для сушки используются цеолиты в составе алюмосиликат кальцием, натрием. Метод позволяет удалить воду, высушивать масло при пропускании через фильтрующий слой. Так жидкость начинает проникать в поры и удерживаться в цеолитах.

Ультразвуковая кавитация

Метод основан на применении ультразвука. По мере размещения в масле он начинают образовывать пузырьки, собирать излишки газа и воды. Затем они попросту всплывают вверх, выводятся совместно с примесями.

Чистка и дегазация

Чистка не восстанавливает естественный цвет масла до желтого, не растворяет кетоны, альдегиды и кислоты. Но если проводить в сочетании с другими методами, то позволяет вывести грязные осадки. При процессе масло нагревается, пока температура не достигнет точки растворения грязи в трансформаторе и целлюлозной изоляции.

В процессе дегазации используется вакуум, заполненный кислородом. Масло с его помощью продувается. Далее кислород заменяется азотом и попросту выветривается наружу. Азотная защита создает подвижную пленку на поверхности масла, изолирует в расширителе от соприкосновения с атмосферным воздухом, позволяет сохранять нормальное атмосферное давление в пространстве трансформатора.

Подпитывать рабочую жидкость азотом рекомендуется 1 раз в 2 месяца.

Справка! При очищении само масло становится растворителем собственных продуктов распада.

Если проводить на месте, то повышается пробивное напряжение на 70 кВт, снижается содержание грязей на 10 ррт и кислотность на 0,02мгм, увеличивается межфазное напряжение до 40дн.

Как выполнить замену

Замена масла проводится поэтапно:

  1. Берутся пробы.
  2. Жидкость сливается, полностью опустошается трансформатор с целью выведения скоплений грязи.
  3. Промываются, продуваются внутренние узлы трансформатора через смотровое отверстие.
  4. Материал регенерируется.

К сожалению, вывести всю грязь между обмотками в системе охлаждения простой заменой масла невозможно. Если останутся частицы, то даже при заливе новой жидкости осадочные загрязнения быстро окислятся вновь.

Важно! Замена очищает внутреннюю поверхность не более чем 10%. Для полного восстановления по масла стоит проводить регенерацию подходящим вышеописанным способом.

Техника безопасности

Масло очищается под напряжением или с использованием ядовитых, легко воспламеняющихся жидкостей. При работе важно соблюдать безопасность:

  1. Проводить обслуживание оборудования, наполненного маслом, могут люди только с допуском, знакомые с устройством и принципом действия регенерационной установки.
  2. Нельзя жечь спички во избежание взрыва смесей в камере выключателя. Даже после того, как масляный выключатель тока будет полностью отключен.
  3. Соблюдать меры предосторожности при работе с серной кислотой.
  4. Очищать масло под напряжением только, если невозможно отключить электроэнергию от трансформатора.
  5. При проведении адсорбции проследить, чтобы бы уровень масла в расширителе не снизился более 50% по отношению к верхней первоначальной отметке.
  6. Проводить работы исключительно в спецодежде из капронового пластика либо пропитанной раствором диаммонийфосфата. Иначе при движении масла под действием высоких температур возможно раздражение кожи, ожоги.
  7. Надевать респиратор, противогаз, маслослойные резиновые перчатки при работе с высоковольтным оборудованием, заполненный маслом.

Регенерация рабочей жидкости обычно проводится на месте установки трансформатора. Масло выливается в технологическую емкость. Далее подключается оборудование, производится обработка до тех пор, пока рабочая жидкость не будет соответствовать нормам показателей качества. После ее можно вновь залить в бак трансформатора и использовать по назначению. Если проводить процесс по всем правилам, то на выходе даже самое загрязненное масло будет очищено и соответствовать свежему на 75-80%.

Регенерация трансформаторного масла

Трансформаторные масла играют роль изоляции, пропитывающей бумагу, картон, ткань. Данные масла повышают пробивное электронапряжение этих материалов.

Трансформаторное масло имеет малую вязкость и это помогает ему осуществлять теплоотвод в твердой изоляции, передавая тепло в систему охлаждения.

Окислительная стойкость масла для трансформаторов позволяет ему работать в режиме высоких температур и на протяжении длительного времени предупреждать поломки в системе изоляции.

Как стареет трансформаторное масло?

Старение напрямую связано с окислительными процессами в масле. Как только в масло проникает кислород и вода, то оно начинает окисляться вне зависимости от внешних условий.

Кроме того, на изоляционное масло воздействуют появляющиеся загрязнения от твердых материалов трансформатора. Высокая температура + влажность и начинающееся окисление крайне отрицательно действуют по отношению к твердой изоляции.

Пару слов о рабочей температуре. Трансформаторное масло лучше растворяет воду при высокой, чем при низкой температуре. Если смесь масла с водой охладить, вода уйдет в осадок. Отторгнутая вода будет впитываться в изоляцию, или ее притягивают продукты распада в масле (вода, смешанная с маслом).

Влажность будет распределяться между бумагой и маслом, но непропорционально. Изоляционная бумага поглощает воду из масла и удерживает ее внутри, в местах самого высокого напряжения.

Одним из основных положений в обслуживании трансформатора является ежегодная проверка масла. Анализ масла позволяет судить о состоянии изоляционной системы трансформатора.

Загрязнение формируется в процессе износа трансформатора. Грязь появляется быстрее при сильно загруженном, горячем и при неправильно эксплуатируемом трансформаторе. Грязь увеличивает вязкость масла, и тем самым уменьшает его охлаждающую способность, что ведет к сокращению службы трансформатора.

Трансформаторное масло можно полностью восстановить. Срок использования изоляционного масла при хорошем обслуживании можно продлить неограниченно. Возможность регенерации наихудшего окисленного масла должна рассматриваться относительно высокой стоимости нового масла.

Замена масла (фильтрование, промывка, перезаливка)

Эту процедуру лучше сделать на месте. Трансформатор осушивается от масла. Внутренняя часть промывается горячим нафтеновым или отрегенерированным маслом, чтобы удалить скопление грязи и затем заполнить восстановленным маслом. Загрязненное масло снова регенерируется.

Если промывка загрязненного трансформатора производится только через смотровое отверстие, то очистится приблизительно 10 % от внутренней поверхности. В таких случаях пленка загрязненного масла останется на большой части поверхности обмотки и внутренней поверхности бака трансформатора.

Не забывайте, что до 10 % объема масла в трансформаторе впитается в целлюлозную изоляцию. Оставшееся масло в изоляции и трансформаторе содержит полярные структуры и может разрушить большое количество нового или отрегенерированного масла.

Если верх покрытия убран, приблизительно 60 % поверхности может быть очищено.

Простая замена масла не удаляет всю осадочную грязь, например, как в системе охлаждения и между обмотками. Эти осадочные грязи будут растворяться в новом масле и способствовать процессу окисления.

Регенерация и очищение от грязи на месте

Процесс регенерации масла и очищения от грязи происходит на месте (возможно в баке трансформатора). Масло откачивается с нижней части бака, нагревается, фильтруется, дегазируется и обезвоживается перед тем, как она вернется на верх трансформатора через расширительный бак.

Процесс продолжается до тех пор, пока масло не будет соответствовать стандарту или другим спецификациям. Методика восстановления масла использует метод нагрева, адсорбции и вакуумирования (выделение воды и дегазация). Все обнаруженные утечки должны быть устранены перед обработкой масла.

Разница между регенерацией и очисткой заключается в том, что очистка не может удалять такие вещества как: кислоты, альдегиды, кетоны и т.д., растворенные в масле. Таким образом, очистка не может менять цвет масла от янтарного до желтого. В то время, как регенерация включает в себя также очистку, фильтрацию, и обезвоживание.

Произведенная регенерация и очистка трансформаторного масла на месте дает следующие результаты:

  • Влагосодержание в масле понизилось меньше, чем на 10 ppm
  • Кислотность понизилась меньше, чем на 0,02 мгм КОН/гр масла
  • Пробивное напряжение увеличилось больше, чем на 70 кВт
  • Межфазное напряжение увеличилось до 40 дн
  • Tgd масла стало равно или меньше, чем 0,003
  • Грязи растворились или стали как суспензия в масле, также как и осадочные грязи, и удалены в процессе регенерации
  • Стабильность окисления масла восстановилась
  • Цвет масла восстановился и стал светло желтым
  • Пробивное напряжение твердой изоляции улучшилось

Несмотря на то, что нормальная регенерация будет удалять грязь, которая растворилась или стала суспензией в масле, она не будет удалять осадочную грязь.

Процесс очистки – это очистка трансформатора горячим маслом, вследствие чего удаляются грязные осадки. Очищение от грязи или вымывание горячим маслом необходимо, когда анализ масла выявляет больше, чем 0,15 мгм КОН/гр и межфазное напряжение меньше чем 24 дн./см.

Очищение от грязи производится с помощью установки для регенерации масла, процесс требует нагревать масло до тех пор пока оно не достигнет точки растворимости грязи в трансформаторе и, в частности в целлюлозной изоляции. Масло тогда играет роль как растворитель для собственных продуктов распада.

Усадка изоляции и обезвоживание трансформаторного масла

Усадка изоляции может быть результатом движений катушки под нагрузкой и, в частности, ударной нагрузки, и являться причиной преждевременных поломок. Также, усадка изоляции – это результат целлюлозной деградации. Регенерация трансформаторного масла на месте не вызывает усадки изоляции.

Если трансформаторная изоляция сверх сухая (до + 2 % сухого веса), усадка изоляции не происходит. Целью процесса регенерации является регенерация масла в трансформаторе, но не осушка трансформаторной изоляции. Невозможно сушить твердую изоляцию в течение регенерационного периода. Большое количество времени необходимо для достижения сверх сухих уровней.

Перемещение влаги с увлажненной изоляции методом термодиффузионной осушки – это естественный, не принудительный процесс и является целью восстановления баланса между изоляцией обмотки и маслом.

До тех пор пока не присутствуют усилия (например, вакуумирование), настолько процесс натурален, и усадки изоляции не происходит. Это медленный процесс и зависит от уровня диффузии воды через твердую изоляцию.

Потеря фурановой величины

Восстановление (регенерация или очистка) или замена трансформаторного масла разрушает фурановые соединения, используемые для предсказания уровня полимеризации (состояния и продолжительности жизни изоляции). Фурановые анализы трансформаторного масла должны быть сделаны до начала очистки.

Если трансформаторное масло ухудшается до уровня предельного значения и не меняется или не регенерируется – это, безусловно, может сократить жизнь трансформатора. После очистки масла устанавливается новая базовая линия для контроля фурановых соединений. Будущие фурановые тесты должны быть подведены к новой базовой линии.

Пробой

Перед началом регенерации вся система, включая шланги, заполняется маслом. Старое масло и вещества в суспензии, которая образовалась на дне бака трансформатора, откачивается с нижней части трансформатора (отфильтрованное, очищенное масло) и подается в него через расширительный бак. Таким образом, уровень масла в трансформаторе не падает.

Так, масло будет циркулировать без усилий и загрязняющие вещества не вернутся в бак трансформатора. Только чистое, обезвоженное, свободное от частиц (отфильтрованное) масло вернется в бак.

Очистка – это последовательный процесс, растворяющий и выводящий из трансформатора грязь в течение всего времени очистки.

Повреждение трансформаторного масла

При поднятии температуры масла до точки растворимости продуктов разложения, необходимо использовать только автоматическое регулирование нагрева масла во избежание термоокисления и разрушения масла.

С правильно спроектированным и рабочим оборудованием, очистка трансформаторного масла может быть безопасной и экономичной процедурой. Однако, если оборудование плохо спроектировано, масло может быть повреждено в нагревательном агрегате или окислено при использовании центрифуг вместо специальных нагревателей.

Влага в масле

Если изоляция трансформатора увлажнена, то вновь ожидается увеличение уровня влаги в масле после регенерации. Влага будет перемещаться с увлажненной части изоляции к сухому маслу до тех пор, пока не возникнет баланс оперативной температуры между целлюлозой и маслом.

Диэлектрическая прочность диэлектрика

Диэлектрическая прочность диэлектрика понизится, как только возрастет влажность в масле вследствие регенерации.

Кислотность

Кислотность может значительно повыситься за короткий период вследствие регенерации. Это возможно только по причине растворения грязи в активных частях трансформатора.

Однако, это будет означать, что успех регенерации или очистки в большей части зависит только от времени процесса очистки.

Если использовались неподходящее оборудование или установки, масло может быть повреждено и его стабильность к окислению нарушена. Вследствие чего характеристики масла будут ухудшаться намного быстрее.

Можно смело гарантировать качество отрегенерированного масла, по меньшей мере на период до 2 лет с последующими очистками, при условии что трансформатор должным образом загерметизирован, атмосферный клапан обслуживался весь период и рабочие температуры трансформатора (масла и обмотки) не превышают допустимые температуры.

Гарантийный период зависит от начального качества масла, типа использованных изоляционных материалов и текущей окружающей среды.

Трансформаторное масло применяется в трансформаторах в качестве охлаждающей среды для отвода тепла от проводов обмоток, а также служит изоляцией.

Одной из основных характеристик трансформаторного масла является его вязкость, уменьшающаяся при росте температуры и возрастающая при ее снижении.

Высокая вязкость масла ухудшает работу механизмов систем охлаждения, в связи с чем эта величина является нормируемой и подлежит проверке перед его заливкой в трансформатор.

Изоляционные свойства масел характеризуются показателями, значения которых должны быть не ниже указанных в табл. 2.6.


При эксплуатации изоляционные свойства трансформаторного масла ухудшаются: оно загрязняется, увлажняется, накапливает продукты окисления, в результате чего масло теряет свои химические и электрофизические свойства и стареет.

Кроме того, масло стареет также за счет совместного воздействия на него кислорода воздуха и электрического поля. Окислению способствуют высокие температуры, солнечный свет, наличие растворимых в масле солей металла, являющихся катализаторами окисления.

При наличии электрического поля в масле доля влаги растет по сравнению с наличием влаги при отсутствии электрического поля. Известно, что капли влаги и частицы загрязнений располагаются в электрическом поле вдоль его силовых линий, что приводит к резкому снижению электрической прочности масла.

Очистка масла от механических примесей и влаги осуществляется центрифугированием и фильтрованием через бумажные фильтры. Эффективная очистка получается при использовании центрифуги в комбинации с фильтр-прессом. Этот способ нашел широкое применение при очистке масла в трансформаторах до 110 кВ. В трансформаторах 220 кВ и выше, где к маслу предъявляются повышенные требования в части содержания газов, очистка производится в процессе ремонта; при этом одновременно осуществляются процессы сушки, фильтрации и дегазации масла, а при необходимости и насыщение его азотом (инертным газом).

В настоящее время получил распространение способ осушки масла при помощи цеолитов, которые по своему составу являются водными алюмосиликатами кальция или натрия. Они содержат огромное количество пор с разными молекулами. При фильтровании масла через слой высушенного цеолита находящаяся в масле влага проникает в поры и в них удерживается. Отработанные цеолиты восстанавливаются в стационарных установках продувкой горячим воздухом.

Регенерация представляет собой восстановление окисленного масла, то есть удаление из него продуктов старения. На практике применяется регенерация эксплуатационных масел с кислотным числом, не превышающим 0,3–0,4 мг КОН/г масла.

Для регенерации применяют различного рода адсорбенты естественного и искусственного происхождения. Восстанавливающие свойства адсорбентов основаны на способности за счет действия сил межмолекулярного притяжения осаждать на их поверхности продукты старения.

При регенерации масло прокачивается через наполненный адсорбентом бак-адсорбер.

Наряду с перечисленными выше применяются специальные устройства для защиты масла в трансформаторах, такие, например, как расширитель трансформатора или воздухоочистительные фильтры.

Расширитель трансформатора, помимо основной функции по компенсации изменения объема масла в масляной системе трансформатора вследствие колебания температуры, позволяет также уменьшить площадь открытой поверхности масла, соприкасающейся с воздухом, что снижает степень окисления, увлажнения и загрязнения масла. Влага и механические примеси, попадая в расширитель из воздуха, осаждаются в его нижней части, откуда удаляются при ремонте трансформатора.

Воздухоосушающая способность фильтра определяется визуально по изменению цвета индикаторного силикагеля с голубого на розовый. Розовый цвет силикагеля свидетельствует о его увлажнении и необходимости замены всего силикагеля.

Срок службы силикагеля в воздухоочистительных фильтрах зависит от объема масла в трансформаторе и колеблется от 1 до 2 лет. Замена масла в масляных затворах производится через 2–3 года.

Для непрерывной регенерации масла в трансформаторах широко применяются адсорбционные и термосифонные фильтры, которые выполняют в виде металлических цилиндров, заполненных сорбентом, поглощающим продукты окисления и влагу из циркулирующего через них масла.

Адсорбционные фильтры применяют в системах охлаждения ДЦ и Ц, где обеспечивается принудительная прокачка масла через фильтры.

Термосифонные фильтры применяют в системах охлаждения М и Д, где масло перемещается сверху вниз вследствие разности плотностей нагретого и охлажденного масла.

Сорбентом в этих фильтрах служит силикагель КСК или активный оксид алюминия. Замена сорбента производится после того, как кислотное число превысит 0,1–0,12 мг КОН/г масла.

Для устранения контакта масла в расширителе трансформатора с атмосферным воздухом и предотвращения тем самым загрязнения и окисления масла применяется азотная защита. В качестве такой защиты на практике наиболее часто применяется система низкого давления (давление азота не более 3 кПа) с применением эластичной емкости.

Основным элементом системы является эластичный резервуар, выполненный из резинотканевой пластины (газонепроницаемый химически стойкий материал) и соединяемый газопроводом с расширителем трансформатора. Система заполняется азотом, давление которого незначительно превышает нормальное атмосферное давление при всех температурных изменениях уровня масла в расширителе. При нагреве трансформатора уровень масла в расширителе поднимается и заполняющий его азот переходит в эластичный резервуар, объем которого увеличивается. При понижении уровня масла в расширителе азот переходит в него из эластичного резервуара, стенки которого опадают. Газоосушитель служит для поглощения влаги, которая может попасть в газовую систему из масла или изоляции, а также из газового баллона во время подпитки системы азотом.

На ПС с двумя и более трансформаторами применяется групповая азотная защита с питанием от одного эластичного резервуара.

Дегазация масла производится под вакуумом на специальных установках, насыщение азота — продувками. При 3–4 продувках кислород в масле почти полностью замещается азотом. Содержание кислорода в газовом пространстве расширителя должно быть не более 1 %. При большем содержании кислорода азотная защита масла становится неэффективной.

Обслуживание азотной защиты заключается в следующем:

при осмотре устройства проверяется уровень масла в расширителе трансформатора, наполнение эластичных резервуаров азотом, цвет силикагеля в осушителе;

если объем эластичных резервуаров мал и не соответствует уровню масла в расширителе, проверяется внешнее состояние эластичных резервуаров и герметичность соединений всей газовой системы;

при необходимости производится подпитка газовой системы азотом из баллонов. Для этого отключается газовая защита трансформатора, закрывается кран и система через редуктор и кран заполняется азотом из баллонов до тех пор, пока объем эластичного резервуара не станет соответствовать уровню масла в расширителе. Подключение эластичного резервуара к трансформатору производится в обратном порядке. Затем окончательно подключается к трансформатору его газовая защита.

Необходимость в подпитке азотом возникает, как правило, не чаще 1 раза в месяц. При надежной герметичности соединений всех узлов в надмасляном пространстве подпитку азотом производят 1 раз в год.

Пробы азота отбирают через каждые 6 мес. Если в газовой смеси обнаруживается более 3 % кислорода, при открытом вентиле производится 10-минутная продувка надмасляного пространства в расширителе чистым и сухим азотом. Газовая защита выводится из работы на все время продувки.

Доливка масла в трансформатор, имеющий азотную защиту, производится через нижний сливной кран.

Для герметизации масла трансформатора применяется пленочная защита в виде подвижной пленки, помещаемой в расширитель трансформатора и изолирующей масло в расширителе от соприкосновения с атмосферным воздухом. Пленочная защита выполняется в виде эластичного компенсатора, изменяющего свой объем при температурных колебаниях объема масла в трансформаторе, или в виде эластичной мембраны, плавающей на поверхности масла и свободно изгибающейся при изменении объема масла в расширителе. При этом в надмасляном пространстве трансформатора сохраняется нормальное атмосферное давление.

Уровень масла в расширителе контролируется по стрелочному указателю, рычаг которого опирается на поверхность пленки. Трансформатор с пленочной защитой заполняется дегазированным маслом с обязательным периодическим контролем его газосодержания.

Герметичность пленки проверяется при очередном ремонте трансформатора. В случае срабатывания газовой защиты трансформатора должна проводиться и проверка пленочной защиты.

Для увеличения срока службы трансформаторного масла применяются присадки. Нормально очищенное масло в качестве естественных антиокислителей содержит смолы, защищающие масло от окисления в начальный период его эксплуатации. Специальные присадки тормозят процесс окисления масла. Присадки в зависимости от принципа действия относят к следующим группам:

деактиваторы — вещества, уменьшающие каталитическое действие растворимых в масле соединений, содержащих металлы;

пассиваторы — вещества, образующие на металле пленку, предохраняющую от каталитического действия металлов.

Широкое применение нашли такие присадки, как ионол и антраниловая кислота.

Ионол представляет собой типичный ингибитор, который будучи введенным в масло в количестве 0,2 % от массы масла, замедляет образование осадка в очищенных маслах и тормозит рост tg?.

Антраниловая кислота представляет собой присадку с многофункциональным действием. Это сильный пассиватор и активатор, но слабый ингибитор. При введении в масло 0,02-0,05 % антраниловой кислоты коррозия меди и железа практически прекращается.

Наиболее эффективным является одновременное применение ионола и антраниловой кислоты.

Для обслуживания маслонаполненного оборудования должны быть организованы централизованные масляные хозяйства, оборудованные резервуарами для хранения масла, насосами, оборудованием для очистки, осушки и регенерации масла, передвижными маслоочистительными и дегазационными установками, емкостями для транспортировки масла.

В соответствии с требованиями ПУЭ, указатели уровня и температуры масла маслонаполненных трансформаторов и аппаратов и другие указатели, характеризующие состояние оборудования, должны быть расположены таким образом, чтобы были обеспечены удобные и безопасные условия для доступа к ним и наблюдения за ними без снятия напряжения (например, со стороны прохода в камеру).

Для отбора проб масла расстояние от уровня пола или поверхности земли до крана трансформатора или аппарата должно быть не менее 0,2 м или должен быть предусмотрен соответствующий приямок.

Для предотвращения растекания масла и распространения пожара при повреждениях маслонаполненных силовых трансформаторов (реакторов) с количеством масла более 1 т в единице должны быть выполнены маслоприемники, маслоотводы и маслосборники с соблюдением следующих требований ПУЭ:

габариты маслоприемника должны выступать за габариты трансформатора (реактора) не менее чем на 0,6 м при массе масла до 2 т; 1 м при массе от 2 до 10 т; 1,5 м при массе от 10 до 50 т; 2 м при массе более 50 т. При этом габарит маслоприемника может быть принят меньше на 0,5 м со стороны стены или перегородки, располагаемой от трансформатора (реактора) на расстоянии менее 2 м;

объем маслоприемника с отводом масла следует рассчитывать на единовременный прием 100 % масла, залитого в трансформатор (реактор). Объем маслоприемника без отвода масла следует рассчитывать на прием 100 % объема масла, залитого в трансформатор (реактор), и 80 % воды от средств пожаротушения из расчета орошения площадей маслоприемника и боковых поверхностей трансформатора (реактора) с интенсивностью 0,2 л/с-м 2 в течение 30 мин;

устройство маслоприемников и маслоотводов должно исключать переток масла (воды) из одного маслоприемника в другой, растекание масла по кабельным и другим подземным сооружениям, распространение пожара, засорение маслоотвода и забивку его снегом, льдом и т. п.;

маслоприемники под трансформаторы (реакторы) с объемом масла до 20 т допускается выполнять без отвода масла. Маслоприемники без отвода масла должны выполняться заглубленной конструкции и закрываться металлической решеткой, поверх которой должен быть насыпан слой чистого гравия или промытого гранитного щебня толщиной не менее 0,25 м, либо непористого щебня другой породы с частицами от 30 до 70 мм. Уровень полного объема масла в маслоприемнике должен быть ниже решетки не менее чем на 50 мм;

маслоприемники с отводом масла могут выполняться как заглубленными, так и незаглубленными (дно на уровне окружающей планировки). При выполнении заглубленного маслоприемника устройство бортовых ограждений не требуется, если при этом обеспечивается выполнение приведенных выше требований к объему маслоприемника.

Маслоприемники с отводом масла могут выполняться:

с установкой металлической решетки на маслоприемнике, поверх которой насыпан гравий или щебень толщиной слоя 0,25 м;

без металлической решетки с засыпкой гравия на дно маслоприемника толщиной слоя не менее 0,25 м.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Средства и техника отбора запаховых проб со следов человека

Средства и техника отбора запаховых проб со следов человека (средства сбора и упаковки, сбор запаховых проб, изъятие предметов-запахоносителей, образцы запахового фона, запаховые пробы из крови, упаковка запаховых проб и предметов-запахоносителей)Пробы запаховых

Организация лабораторного одорологического исследования изъятых запаховых проб

Организация лабораторного одорологического исследования изъятых запаховых проб (место проведения исследования, необходимые материалы, задачи и выносимые на разрешение вопросы, процессуальный статус лабораторного одорологического исследования)Эффективность

Что такое регенерация?

Что такое регенерация? Может ли такое быть, чтобы у людей, случайно потерявших руку, ногу или даже палец, они просто вырастали вновь на этом же месте? У людей такое невозможно, но есть такие живые существа, у которых это происходит! Процесс восстановления организмом

ПРОБ, Марк Аврелий

Проб Марк Аврелий

Проб Марк Аврелий Проб Марк Аврелий (Marcus Aurelius Probus)(232—282), римский император с 276. Уроженец Иллирии, полководец, провозглашен императором войском. Правил в согласии с сенатом. Упрочил власть Рима в Галлии и по всей рейнской границе, оттеснив в 277 вторгнувшихся в Галлию

Очистка воды

Очистка воды В исключительных случаях речная вода употребляется в сыром виде, но лучше ее обеззаразить. Пить воду из ручьев в тропическом климате без обработки нельзя из-за повышенного содержания в ней болезнетворных бактерий. Воду из таких источников необходимо


Сроком эксплуатации трансформатора, в действительности является срок жизни изоляционной системы. Наиболее широко используемой системой изоляции является жидкая изоляция (трансформаторные масла), а также твердая изоляция (бумага, лес, т.е. целлюлозная продукция). Изоляционное масло обеспечивает почти 80% электрической прочности в трансформаторе. Большинство поломок трансформаторов (почти 85%) происходит из-за повреждения системы изоляции.
Трансформаторные масла являются хорошей изоляционной средой, когда ими насыщены изоляционные бумаги, картоны ткани и увеличивают пробивное электрическое напряжение материалов, которыми изолируются обмотки. Низкая вязкость масла позволяет ему проникать в твердую изоляцию и отводить тепло передавая его в систему охлаждения. В этом случае жидкая изоляция также служит как охладитель. Стабилизация масел от окисления позволяет маслам работать при высокой температуре и на долгое время предохраняет систему изоляции от серьезных поломок

Процесс старения.


Старение или ухудшение изоляционного масла, обычно связывается с окислением. При появлении в масле кислорода и воды, изоляционное масло окисляется даже при идеальных условиях. На состояние изоляционного масла, также влияют загрязнения появляющиеся от твердых материалов трансформатора, которые растворяются в масле. Реакции, происходящие в масле между не стабильными гидрокарбонатами, кислородом и другими катализаторами, такими как влажность и с помощью таких ускорителей, как тепло, приводят к распаду (окислению) масла.
Тепло и влажность вместе с окислением, которые действуют как первоначальные ускорители, являются главными врагами твердой изоляции. При правильном обслуживании охладительной и изоляционной систем, возраст эксплуатации изоляционной системы может быть увеличен от 40 до 60 лет. К сожалению, окисление масла устранить не возможно, но его можно контролировать (замедлить) через процесс обслуживания. Одним из основных положений в обслуживании трансформатора является ежегодная проверка масла. Анализ масла позволяет судить о состоянии изоляционной системы трансформатора.
Влажность состоит из чистой воды, воды растворенной в продуктах распада масла, растворенной воды и воды, которая имеет химическую связь (часть химической структуры в молекулах глюкозы и необходимой для сохранения механической прочности целлюлозы). Полностью очищение от влажности изоляционной целлюлозы не возможно.
Трансформаторное масло растворяет больше влаги при высоких температурах, чем при низких. Если смесь масла с водой охладить, вода уйдет в осадок. Отторженная вода будет впитываться в изоляцию, или ее притягивают продукты распада в масле (вода, смешанная с маслом). Влажность будет распределяться между бумагой и маслом, но непропорционально. Изоляционная бумага поглощает воду с масла и удерживает ее внутри, в местах самого высокого напряжения.
Загрязнение формируется в процессе износа трансформатора.
Кислоты, сформированные в процессе окисления атакуют целлюлозу и металлы и создают мыльный металл, альдегид, спирт, которые осаждаются как кислотные грязи (тяжелые вещества) на изоляции, боковых стенах бака, в дыхательной системе, системе охлаждения, и т.д. Грязь появляется быстрее при сильно загруженном, горячем и при не правильно эксплуатируемом трансформаторе. Грязь увеличивает вязкость масла, и тем самым уменьшает его охлаждающую способность, что ведет к сокращению службы трансформатора.
Загрязнение также является причиной усадки изоляции, приводит к разрушению лаков и целлюлозных материалов. Они также являются проводниками разрядов и токов и являясь гигроскопичными впитывают влагу и приводят к перегреву системы изоляции. Грязи осаждаются на сердцевину обмотки, что приводит к увеличению температуры работающего трансформатора.

Что влияет на срок эксплуатации трансформатора

Целлюлозные материалы являются слабейшими цепями в системе изоляции. Так, как срок жизни трансформатора - это фактически срок жизни целлюлозной изоляции, и выход из строя целлюлозы является невосстановимым, то есть прямой смысл для устранения продуктов распада, пока они не испортили целлюлозу. При надлежащей программе по уходу за твердой изоляцией изоляция может иметь очень продолжительный период эксплуатации.
Нормальным обслуживанием силового трансформатора должен быть практический срок между 50 - 75 лет. Но условия, в которых система изоляции обслуживается, определяет разницу реальной эксплуатации между 20 - 50 лет + эксплуатационный срок трансформатора. Опыт показывает, что самыми распространенными причинами выхода трансформатора из строя, как правило, являются небрежности в обслуживании трансформатора и его эксплуатации.
Трансформаторное масло можно полностью восстановить, и сделать его как новым. Срок использования изоляционного масла при хорошем обслуживании можно продлить на неограниченный срок. Возможность регенерации наихудшего окисленного масла должна рассматриваться относительно высокой стоимости нового масла.
Очень важно устранить влагу и сохранять изоляцию с низкой степенью влажности. Присутствие влаги увеличивает скорость старения. Изоляционная обмотка с содержанием 1% влаги увеличивает старение в десять раз быстрее, чем с 0,1 % содержания влаги.

На каких принципах должен основываться профилактический ремонт?

Очистка трансформаторного масла, включая регенерацию, является профилактическим инструментом обслуживания трансформатора с целью продления его жизни.
Цель профилактического ремонта - удалить остатки продуктов старения из твердой изоляции и масла до того, как они повредят трансформаторную изоляционную систему (степень поврежденности изоляции определяется по фурановым соединениям).
Хорошо спланированная профилактическая стратегия позволит избежать увлажнения изоляционной системы и убедиться, что трансформатор всегда работает в чистой среде.

Профилактическое обслуживание трансформатора: условия обслуживания масла

Для того чтобы остановить или замедлить процесс старения трансформаторной изоляции, необходимо хранить масло в самом хорошем состоянии.
Это может быть достигнуто путем:


Замена масла (фильтрование, промывка, перезаливка)

Регенерация и очищение от грязи на месте.

  • Влагосодержание в масле понизилось меньше чем 10 ppm;
  • Кислотность понизилось меньше чем 0,02 мгм КОН/гр масла;
  • Пробивное напряжение увеличилось больше чем 70 кВт;
  • Межфазное напряжение увеличилось до 40 дн;
  • tgd масла стало равно или меньше, чем 0,003;
  • Грязи растворились или стали как суспензия в масле также как и осадочные грязи и удалены в процессе регенерации;
  • Стабильность окисления масла восстановилась, как уновог масла;
  • Цвет масла восстановился и стал светло желтым;
  • Пробивное напряжение твердой изоляции улучшилось.


Несмотря на то, что нормальная регенерация будет удалять грязь, которая растворилась или стал суспензией в масле, она не будет удалять осадочную грязь. Процесс очистки - это очистка трансформатора горячим маслом, вследствие чего удаляются грязные осадки. Очищение от грязи или вымывание горячим маслом необходимо когда анализ масла выявляет больше чем 0,15 мгм КОН/гр и межфазное напряжение меньше чем 24 дн./см. Очищение от грязи производится с помощью установки для регенерации масла, процесс требует нагревать масло до тех пор пока не достигнет точки растворимости грязи в трансформаторе и в целлюлозной изоляции в частности. Масло тогда играет роль как растворитель для собственных продуктов распада.

Очистка масла

Усадка изоляции и обезвоживание трансформаторного масла

Удаление грязи из активных частей трансформатора

Грязь, также формируется (скапливается) в волокнах целлюлозы изоляционной системы. В течение очистки масло нагревается до тех пор, пока не достигнет точки растворимости загрязнений в трансформаторе и в целлюлозной изоляции. Затем масло действует, как растворитель собственных продуктов разложения. Процесс гарантирует, что перерастворенные грязи будут удалены в процессе регенерации и масло будет чистым
Таким образом, регенерация и очистка процесс более обширный, чем просто восстановление масла.

Потеря фурановой величины.

Восстановление (регенерация или очистка) или замена трансформаторного масла разрушает фурановые соединения, используемые для предсказания уровня полимеризации (состояния и продолжительности жизни изоляции). Фурановые анализы трансформаторного масла должны быть сделаны до начала очистки.
Если трансформаторное масло ухудшается до уровня предельного значения и не меняется или не регенерируется, это безусловно может сократить жизнь трансформатора. После очистки масла, устанавливается новая базовая линия для контроля фурановых соединений. Будущие фурановые тесты должны быть подведены к новой базовой линии.

Устранение ароматических соединений

Некоторые типы ароматических соединений могут функционировать, как антиоксидант. Большинство спецификаций требует, чтобы содержание полеароматического гидрокарбоната было равное или меньше 3%. Слишком много ароматических соединений понижают диэлектрик или импульсивную прочность и увеличивают способность масла растворять большинство твердых изоляционных материалов находящихся в масле. Стабильность окисления отрегенерированного масла (после 164 часов 100 0С) было 0,06% от массы, которая будет ниже главного определенного максимального уровня равного или менее 0,1% массы.

Пробой

Перед началом регенерации вся система, включая шланги, заполняется маслом. Старое масло и вещества в суспензии, которая образовалась на дне бака трансформатора, откачивается с нижней части трансформатора (отфильтрованное, очищенное масло) и подается в трансформатор через расширительный бак. Таким образом, уровень масла в трансформаторе не падает. Масло будет циркулировать без усилий и загрязняющие вещества не будут возвращаться в бак трансформатора. Только чистое, обезвоженное, свободное от частиц (отфильтрованная) масло вернется в бак.
Очистка - это последовательный и немного медлительный процесс, который растворяет и выводит из трансформатора грязь в течение всего времени очистки.

Повреждение трансформаторного масла.

При поднятии температуры масла до точки растворимости продуктов разложения использовать только автоматическое регулирование нагрева масла в целях избежания термоокисления и разрушения масла.
Более, чем 40-летний опыт США доказал, что с правильно спроектированным и рабочим оборудованием, очистка трансформаторного масла может быть безопасной и экономичной процедурой. Однако, если оборудование плохо спроектировано, масло может быть повреждено в нагревательном агрегате или окислено при использовании центрифуг вместо специальных нагревателей.

Масло после очистки

Влага в масле.

Если изоляция трансформатора увлажнена, то вновь ожидается увеличение уровня влаги в масле после регенерации. Влага будет перемещаться с увлажненной части изоляция к сухому маслу до тех пор, пока не возникнет баланс оперативной температуры между целлюлозой и маслом.

Диэлектрическая прочность диэлектрика.

Диэлектрическая прочность диэлектрика понизится, как только возрастет влажность в масле вследствие регенерации.

Кислотность.

Если кислотность значительно повыситься за короткий период вследствие регенерации, это возможно только по причине растворения грязи в активных частях трансформатора. Однако это будет означить , что успех регенерации или очистки в большей части зависит только от времени процесса очистки.
Если использовались неподходящее оборудование или установки, масло может быть повреждено и его стабильность к окислению нарушена. В следствии чего характеристики масла будет ухудшаться намного быстрее.
Можно смело гарантировать качество отрегенерированного масла по меньшей мере на период до двух лет с последующими очистками, при условии что трансформатор должным образом загерметизирован, атмосферный клапан и селикогель обслуживается весь этот период и эксплатационные температуры трансформатора (масла и температура обмотки) не превышают допустимые температуры. Гарантийный период зависит от начального качества масла, типа использованных изоляционных материалов и текущей окружающей среды.

Заключительные испытания

В заключительные испытания рекомендуется включать анализы газа в масле, влагу в масле и пробивную способность.

Рекомендуемая технология эксплуатации трансформаторного масла.

Когда очистка трансформаторного масла окончена внутри или снаружи трансформаторного бака в подключенном или не подключенном состоянии, она зависит, главным образом, от экономического анализа. Регенерация трансформаторного масла важная часть механизма профилактического обслуживания, отсюда трансформаторное масло должно быть очищено до того, как оно достигнет уровня ухудшения, что может привести к причине повреждения трансформаторной изоляции. Если программа по обслуживанию трансформатора будет соблюдаться, то накопление влаги в твердой части изоляции и накопление грязи не произойдет.

Рекомендуемое профилактическое обслуживание:

  • Очищать при уровне кислоты меньше 20 ppm при пробивном напряжении 0,25 мг. КОН/г
  • Осушить, при влажности твердой изоляции > 5.5%

Мы также рекомендуем, если профилактическая работа проводится в первые и трансформатор, еще не достиг половины срока своей эксплуатации, то есть с точкой росы от 1200 до 700, то он должен пройти профилактическую работу.
Однако, более старые трансформаторы, масло которых в очень плохом состоянии не должны оставаться без ремонта. Очень старые трансформаторы (40 лет и старше), у которых значение точки росы (градус полимеризации) ниже 210, могут быть успешно очищены, пока они в рабочем состоянии.
После первой регенерации можно гарантировать работу трансформатора без обслуживания от 5 до 8 лет. Если профилактические работы соблюдались правильно, то в конечном результате трансформатор требует только ежегодной проверки масла и иногда легкой доочистки масла - регенерацией.

Часто встречаемые критерии для регенерации при подключении:

  • трансформатор не должен содержать слоеной воды,
  • диэлектрическая сила должна быть, по меньшей мере, 18 кВт.
  • содержание влаги в масле больше чем 40 ppm,
  • трансформатор не должен быть перегруженным до тех пор, пока трансформаторное масло в плохом состоянии.

Если эти критерии не встречаются на начальной стадии, процесс регенерации должен проходить без подключения.

Вывод

Обслуживание трансформатора хорошим оборудованием продлит его эксплуатационный срок.
Обслуживание трансформатора хорошим оборудованием продлит его эксплуатационный срок.

  • кислотном числе масла 0,1 мг. КОН/г,
  • при ухудшении трансформаторного масла,
  • при увлажнении твердой изоляции,
  • при загрязнении и последующего повреждения трансформаторной изоляции,

При соблюдении этих условий жизнь трансформатора может быть продлена до 15 лет.

Читайте также: