Трансформатор – сложная система, надежная работа которой зависит от многих компонентов. Среди этих компонентов особую роль занимает трансформаторное масло, которое выполняет теплоотводяющую и изоляционную функцию. В этой статье мы поговорим о том, как и почему ухудшается состояние масла, какое влияние на масло имеет вода и кислород, а также какие технологии лучше использовать для сушки и дегазации трансформаторных масел.

Как и почему ухудшается состояние трансформаторного масла

При работе трансформатора на масло влияют разные отрицательные факторы. Среди них:

• электрическое поле;
• высокая температура;
• кислород воздуха;
• вода;
• механические примеси;
• конструкционные материалы (металлы).

Некоторые факторы, как, например, электрическое поле и высокая температура являются объективными, то есть они существуют всегда независимо от желания разработчиков трансформаторов или энергетических компаний. Часть причин появления других факторов можно ограничить (вода, воздух). Но полностью исключить воздействие вредных факторов на масло нельзя, потому что они являются как катализатором изменений в масле, так и появляются в результате химических реакций внутри трансформатора. Пузырьки газа могут стать местом развития частичных разрядов, а вода снижает электрическую прочность масла и при переходе в твердую изоляцию способствует ее разрушению.

Со временем масло стареет, в нем образуются кислые продукты окисления углеводородов. Эти продукты оседают на изоляции, стенках бака трансформатора и в системе охлаждения, формируется шлам. Масло становится более вязким и намного хуже отводит тепло от нагревающихся частей трансформатора. Под воздействием высококонцентрированных продуктов окисления углеводородов происходит разложение целлюлозы в трансформаторе. Риск возникновения аварийных ситуаций существенно возрастает.

Чтобы обеспечить продление срока службы трансформаторов нужно правильно и своевременно обслуживать изоляционное масло. Это обеспечит срок жизни трансформатора на уровне 50-70 лет.

Что нужно для того, чтобы улучшить состояние масла

При ухудшении состояния трансформаторного масла выполняется его обработка с целью улучшения характеристик.  Основной индикатор старения масла – это кислотное число. Пока этот параметр не превышает 0,5 мг КОН/г для улучшения состояния масла выполняется очистка.

Очистка трансформаторного масла – широкое определение, под которым могут понимать набор разных операций, каждая из которых позволяет избавиться от определенного вида примесей.

Среди этих операций:

• фильтрация масла – для удаления механических примесей;
• дегазация масла – для удаления газов;
• сушка трансформаторного масла – для удаления свободной и растворенной воды.

Также при подаче сухого и дегазированного масла в высоковольтные трансформаторы используется вакуумирование. Эта операция необходима для того, чтобы вода и газы не попали в масло во время заливки.

Кроме того, общее состояние изоляционной системы улучшает сушка изоляции трансформатора в вакуумных печах. Она применяется для удаления воды из изоляции обмоток.

Повышение кислотного числа до значения 1 м КОН/г свидетельствует о том, что масло состарилось. В этом случае выполняется замена трансформаторного масла или его регенерация. Свойства масла можно восстановить в случае сохранения состава полезных углеводородов путем удаления продуктов окисления и старения. Если состав масла сильно изменен и не подлежит восстановлению, масло нужно заменить.

Рассмотрим сначала превентивные методы защиты трансформатора от воды и образования газов, затем – способ сушки и дегазации масел.

 

Очистка масла установкой УВМ-4/7 GlobeCore в работающем трансформаторе

Способы защиты трансформатора от воздействия воды и газов

Существует несколько подходов к защите трансформаторов от влияния воды и газов. Маленькие трансформаторы изготавливаются в герметичном исполнении. Это выдвигает дополнительные требования к прочности бака, поскольку непрочный бак может не выдержать роста давления при повышении температуры трансформатора.

Во многих трансформаторах, включая высоковольтные, используется так называемая азотная защита. При этом способе защиты надмасляное пространство бака или расширителя занимает «азотная подушка», состоящая из сухого азота. Эта подушка становится как бы барьером, который защищает масло от попадания других газов и воды из окружающей среды. Но она не способна предотвратить попадание в масло воды и газов, образующихся внутри трансформатора. При необходимости после дегазации проводится азотирование трансформаторного масла.

Сушка трансформаторного масла в процессе эксплуатации обеспечивается за счет термосифонных и адсорбционных фильтров. Это устройства, которые наполняются сорбентом (чаще – силикагелем). Сорбент поглощает воду во время циркуляции масла через фильтр. Термосифонный фильтр устанавливают на бак трансформатора, а адсорбционный фильтр – на отдельный фундамент возле трансформатора.

Но какие бы системы защиты не применялись, как минимум перед заливкой масла в трансформатор необходимо обеспечить удаление газов и удаление воды. Это важная часть обслуживания трансформатора.  Дегазация трансформаторного масла перед заливкой и во время эксплуатации позволяет замедлить процессы окисления и повысить надежность изоляционной системы.

Как выполняется термовакуумная сушка масла

Удалить воду из масла можно разными способами. Но наиболее часто применяется сушка цеолитом и термовакуумная сушка. Сушка цеолитом хорошо убирает воду и поднимает повышает напряжение масла с 10-15 до 60-70 кВ за один проход. Но после насыщения цеолит требует реактивации. Поэтому если речь идет о сушке совместно с дегазацией, то более предпочтительным является термовакуумная обработка. Этот вид обработки использует принцип более раннего закипания воды в условиях разрежения. Наиболее яркую иллюстрацию этого принципа можно наблюдать в условиях высокогорья, где для закипания воды требуется температура меньше 100 °С.

При термовакуумной обработке масла сначала нагревается до температуры 50-55 °С, а затем подается в вакуумную колонну. Внутри вакуумной колонны за счет работы вакуумной системы поддерживается глубокий вакуум. Масло поступает на фильтры-активаторы, и протекает с их внутренней стороны наружу тонкой пленкой, с поверхности которой под действием вакуума интенсивно выделяется вода и газы.

Таким образом, термовакуумная обработка позволяет одновременно сушить и дегазировать трансформаторные масла без образования каких-либо отходов, требующих реактивации, складирования или утилизации.

Оборудование GlobeCore для сушки и дегазации масел

Для термовакуумной сушки и дегазации трансформаторных масел компанией GlobeCore выпускаются установки серий СММ и УВМ. Их основное отличие заключается в количестве ступеней вакуумной системы. Установка УВМ оборудована двухступенчатой вакуумной системой, а установка СММ – одноступенчатой. Поэтому установками УВМ обеспечивается более глубокая вакуумная дегазация.

Дегазационная установка УВМ (СММ) выполняет несколько функций:

• дегазация масла;
• дегидрация (сушка) масла;
• фильтрация масла;
• вакуумирование трансформатора;
• заливка масла в трансформатор под вакуумом;
• азотирование трансформаторного масла.

Характеристики трансформаторного масла после обработки в установках GlobeCore:

• пробивное напряжение – не менее 70 кВ;
• объемное газосодержание – не более 0,1%
• массовое влагосодержание – не более 10 грамм на тонну.

Линейка оборудования включает установки с производительностью обработки масла от 1 до 15 метров кубических в час.

При обслуживании трансформаторов важным фактором является работа в полевых условиях. Для реализации этой возможности мы установили оборудование на прицеп, оборудованный прицепным устройством. Поэтому установка с помощью автомобиля сервисной бригады быстро доставляется в место эксплуатации трансформатора.

Также установка GlobeCore могут подключатся к трансформатору и выполнять обработку масла без слива из бака за счет непрерывной циркуляции масла по замкнутому контуру. Обработка масла может выполнятся как на отключенном, так и на работающем трансформаторе. Во втором случае установки УВМ (СММ) подключаются к трансформатору через систему TCC (Transformer Security System). Эта система контролирует уровень масла в баке трансформатора и при снижении уровня, например, из-за наличия утечек «отсекает» установку от трансформатора. Трансформатор всегда защищен и выводить его из-под напряжения на время очистки масла не обязательно.

Какие типы масел могут обрабатываться установками GlobeCore

Оборудование GlobeCore многофункционально и в плане типов обрабатываемых масел. С помощью установок УВМ (СММ) может выполняться:

• сушка и дегазация трансформаторного масла;
• сушка и дегазация гидравлического масла;
• сушка и дегазация турбинного масла;
• сушка дегазация индустриального масла.

В рамках одной статьи сложно охватить все аспекты сушки и дегазации трансформаторного масла, поэтому у вас, наверняка, возникнут вопросы. Ответы на них можно получить, обратившись по одному из контактов, доступных в соответствующем разделе нашего сайта.