Под сроком эксплуатации трансформатора понимают срок жизни изоляционной системы.  Применяются жидкая (трансформаторные масла) и твердая (бумага, целлюлозная продукция и т.д.) системы изоляции. Чтобы максимально продлить срок их жизни, необходима очистка трансформаторного масла.

На изоляционные масла приходится около 80% электрической прочности трансформатора. Одновременно абсолютное большинство поломок и неполадок трансформаторов (около 85%) случаются из-за повреждений изоляции.

Знаете ли Вы, что диэлектрическая проницаемость трансформаторного масла невелика и колеблется в пределах 2-2,5?

Трансформаторные масла имеют хорошие изоляционные свойства. Ими насыщаются бумага, картон, ткань, трансформаторное масло увеличивает пробивное напряжение трансформатора. Масла выполняют теплоотводящую функцию: благодаря низкой вязкости они проникают в твердую изоляцию, передавая тепло в систему охлаждения. Если стабилизировать изолирующую среду от окисляющего воздействия, то масла смогут работать при высокой температуре, а система изоляции получит защиту от серьезных поломок.

Старение трансформаторных масел

Обычно процесс старения масла неразрывно связан с его окислением. Попадание в трансформаторное масло таких веществ, как кислород и вода, приводит к его окислению при наличии идеальных условий. Негативное влияние оказывают твердые частички самого трансформатора, растворяющиеся в масле. В результате под воздействием тепла активизируются химические реакции между нестабильными гидрокарбонатами, кислородом и водой – масло постепенно распадается.

К главным врагам твердой изоляции относят тепловое воздействие, воздействие влажности и окисление. Если правильно обслуживать охладительную и изоляционную систему, то вполне реально продлить возраст системы на срок от 40 до 60 лет. Частью этого обслуживания является очистка трансформаторного масла.

При правильном профилактическом обслуживании Ваш трансформатор может работать намного дольше

Процесс старения масла ликвидировать невозможно, а вот замедлить вполне реально. Для этого нужно правильно обслуживать трансформатор. Чтобы определить правильную стратегию для начала необходимо провести анализ. Он дает представление о текущем состоянии изоляционной системы трансформатора.

Влажность трансформаторного масла – это чистая вода, вода, растворенная в продуктах распада, и вода, входящая в состав молекул целлюлозы. Полностью удалить воду из целлюлозы не представляется возможным. При высоких температурах изоляционное масло впитывает больше влаги, чем при низких. Охлаждение масловодяной смеси приводит к выпадению в осадок Н₂О. Такая вода впитывается изоляцией. Влажность непропорционально разделяется между бумагой и маслом.

Износ трансформатора приводит к загрязнению масла. Кислоты, попавшие в масло как продукт окисления, пытаются вступить во взаимодействие с целлюлозой и металлами, создавая мыльный металлат, альдегид и спирт. Данные вещества осаждаются на изоляции, стенках бака, в системе охлаждения и т.д. Интенсивность появления грязи тем выше, чем больше загружен и (или) нагрет трансформатор. Чем больше грязи, тем выше вязкость масла и меньше его охлаждающая способность и срок службы.

В английском языке для обозначения термина «очистка трансформаторного масла» используется словосочетание «transformer oil purification».

Из-за загрязнений происходит усадка изоляции, разрушаются лаки и целлюлозные материалы. Они могут проводить разряды и токи, впитывать влагу и способствовать загрязнению. Грязи оседают на сердцевине обмотки, что увеличивает температуру трансформатора, пребывающего в эксплуатации.

Так что же влияет на срок эксплуатации трансформатора?

Самым слабым звеном в изоляции трансформатора считают целлюлозные материалы. Поскольку срок службы трансформатора в основном определяется сроком жизни целлюлозной изоляции, то вполне логичным выглядит удаление продуктов распада до того момента, как они проникнут в целлюлозу. Реальные условия эксплуатации трансформаторов определяют длительность срока его службы в промежутке от 20 до 50 лет. Накопленный на сегодня опыт в сфере использовании такого оборудования говорит о том, что самой распространенной причиной поломок и выходов из строя является небрежность при эксплуатации и (или) обслуживании. Проведение надлежащих операций позволяет сделать срок службы трансформаторного масла практически неограниченным. Тут достаточно упомянуть только один факт: наличие влаги в изоляционной обмотке в размере 1% увеличивает скорость старения в десять раз в сравнении с содержанием влаги 0,1%.

Очистка трансформаторного масла, профилактическое обслуживание и ремонт трансформаторов

Очистка трансформаторного масла и его регенерация – это профилактические инструменты обслуживания трансформатора, направленные на продление срока его службы. Основной целью профилактического ремонта является удаление остатков продуктов старения из твердой изоляции и масла до того момента, как они начнут оказывать влияние на всю изоляционную систему. Степень повреждения последней определяют путем анализа фурановых соединений.

Старение изоляции трансформатора можно замедлить путем поддержания изоляционного масла в кондиционном состоянии.

Обязательными условиями кондиционного состояния считаются:

• регулярный мониторинг состояния масла;
• хорошее состояние силикагеля;
• ремонт утечки масла сразу же после ее обнаружения;
• начать использовать установки компании GlobeCore СММ-Р для уменьшения содержания влаги меньше, чем 10 ррт;
• исключение доливки трансформатора увлажненным маслом из открытой емкости;
• обязательная осушка масла после того, как содержание влаги превысит 20 ррт или же пробивное напряжение станет меньше 50 кВ;
• отслеживание кислотного числа масла и регенерация на установке компании GlobeCore до того, как данный показатель достигнет критического уровня – 0,2 мг КОН/г.

Установка СММ-Р GlobeCore

Фильтрация, промывка и перезаливка трансформаторного масла

Данные операции лучше всего проводить непосредственно на месте. Сначала трансформатор осушают от масла. Внутренние стенки промывают горячим нафтеновым или же регенерированным маслом с целью удаления грязи и последующего заполнения трансформатора. Грязное масло вновь поддают регенерации на установках типа СММ-Р торговой марки GlobeCore.

Если промывание осуществляется исключительно через смотровое отверстие, то удаляется удалить только 10% загрязнений из внутренней поверхности. После такой процедуры пленка грязного масла остается на большей части поверхности обмотки и бака трансформатора. 10% от объема изоляционного масла впитывается целлюлозной изоляцией. Простой заменой масла невозможно удалить всю осадочную грязь между обмотками и в системе охлаждения. Она будет попадать в свежезалитое масло и способствовать его быстрому окислению.

Очистка и регенерация трансформаторных масел на месте

Современные технологии очистки и регенерации трансформаторных масел позволяют эти операции проводить непосредственно на месте (в том числе прямо в баке трансформатора). Из нижней части бака откачивают трансформаторное масло, потом его нагревают и прогоняют через установку компании GlobeCore. Перед возвращением в трансформатор через верхнюю часть бака масло фильтруется, дегазируется и обезвоживается. Регенерация длиться до тех пор, пока физико-химические параметры не станут полностью соответствовать действующим нормам и стандартам. Принципиальное отличие между регенерацией и таким процессом, как очистка трансформаторного масла, состоит в том, что при выполнении второй операции не удаляются такие вещества, как кислоты, альдегиды, кетоны и т.п. Т.е. после очистки цвет масла не меняется от янтарного до желтого.

Проведенная регенерация и очистка трансформаторного масла на установках типа СММ-Р компании GlobeCore позволяет достичь следующих результатов:

• снижение влагосодержания до 5 ррт;
• снижение кислотности до 0,01 мг КОН/г;
• увеличение пробивного напряжения до 73 кВ;
• возрастание межфазного натяжения до 45 дн/см;
• снижение тангенса угла диэлектрических потерь до 0,001;
• восстановление стабильности окисления до уровня нового масла;
• восстановление цвета масла.

Нормальная регенерация способна удалять растворенную в масле грязь, но никак не влияет на грязь осадочную. Очистка же с помощью горячего масла может удалять из трансформатора грязные осадки. Как вы успели понять, в этом случае масло выполняет функцию растворителя для собственных осадков.

Усадка изоляции и обезвоживание трансформаторного масла

Одной из самых частых причин усадки изоляции считаются движения катушки под нагрузкой (в т.ч. ударной). По своей сути усадка – это результат деградации целлюлозы. Проведение регенерации трансформаторного масла непосредственно на месте позволяет избежать негативных последствий, связанных с этим явлением.

Ученые США на основании 40-летнего опыта подсчитали, что если изоляция трансформатора пребывает в сверхсухом состоянии, то усадка не происходит.

Главная цель регенерации – это восстановление трансформаторного масла, а не осушка изоляции. На практике нереально проводить осушку твердой изоляции в течении регенерационного периода. Это связано с тем, что для достижения сверхсухого состояния необходимо затратить значительное количество времени.

Влага может уходить с изоляции при термофиффузионной осушке, целью которой является восстановление равновесия между изоляцией и маслом. Усадка изоляции при нормальных условиях эксплуатации проходит достаточно медленно и зависит от уровня диффузии воды через твердую изоляцию.

Удаляем грязь из активных частей трансформатора

Накопление грязи происходит в волокнах целлюлозы изоляционной системы. Для создания условий их растворимости в процессе очистки масло необходимо нагревать до температуры, при которой оно начнет действовать как растворитель собственных продуктов разложения. Нагревание гарантирует, что предварительно растворенная грязь будет удалена при регенерации, а само масло будет очищено.

Потеря фурановых соединений

При регенерации и очистке трансформаторного масла происходит разрушение фурановых соединений, которые используют при анализе на предмет текущего состояния и прогнозного срока службы изоляции. Данное исследование проводят до начала очистки. После операций очистки и регенерации устанавливают новую базовую линию для контроля фурановых соединений. Выводы на основе последующих испытаний делаются исходя из наличия уже нового заданного уровня.

Удаление ароматических соединений

Большинство из существующих требований регламентирует наличие ароматических соединений в масле на уровне не более, чем 3%. При превышении этой величины они могут снижать диэлектрическую и импульсную прочность и одновременно улучшать способность к растворению большинства твердых изоляционных материалов, пребывающих в масле.

Пробой изоляции

Регенерации предшествует заполнение всей системы маслом. Старое масло откачивают из нижней части трансформатора, а очищенное поступает через расширительный бак. Поддерживается постоянный уровень масла в трансформаторе.

Для циркуляции масла не нужно прилагать значительных усилий. Загрязняющие вещества не возвращаются в трансформатор: туда поступает только чистое отфильтрованное масло.

Очистка  трансформаторного масла – это тщательный и длительный процесс растворения и выведения грязи из трансформатора.

Повреждения трансформаторного масла

При нагревании трансформаторного масла с целью растворения продуктов разложения используют исключительно автоматическое регулирование процесса повышения температуры, чтобы исключить термоокисление и разрушения продукта. Хорошо спроектированное оборудование обеспечивает безопасную и экономичную очистку трансформаторного масла. В противном случае изоляционная среда может быть повреждена в нагревательном аппарате или окислена при использовании центрифуг.

Трансформаторное масло после очистки и регенерации

Рекомендуемые испытания трансформаторного масла

В заключении проводят анализы газа и влаги в масле и исследования на пробивную способность.

Рекомендуемая технология эксплуатации трансформаторного масла

Регенерация – это важнейшая составляющая профилактического обслуживания. Поэтому данная операция должна проводиться до того, как трансформаторное масло достигнет такого уровня ухудшения, который может привести к повреждениям изоляции. Если полностью следовать программе обслуживания трансформатора, то накопление влаги и грязи не произойдет.

В том случае, когда трансформатор еще не достиг половины планового срока эксплуатации, он должен обязательно проходить профилактику. Более старое оборудование не может оставаться без ремонта. Трансформаторы, пребывающие в эксплуатации более 40 лет, но имеющие значение точки росы ниже 210, могут быть очищены. Главным условием является нахождение в рабочем состоянии.

Первая регенерация дает гарантию на надежную работу трансформатора без обслуживания на срок от 5 до 10 лет. Если все профилактические мероприятия проводятся правильно, то можно ограничиться только ежегодной проверкой масла и в некоторых случаях легкой доочисткой после регенерации.

Основные критерии для регенерации при подключении:

• отсутствие в трансформаторе слоеной воды;
• диэлектрическая сила не меньше 18 кВт;
• содержание влаги больше, чем 40 ррт;
• отсутствие перегрузок трансформатора при плохом состоянии трансформаторного масла.

В том случае, если все перечисленные выше критерии не наблюдаются на начальной стадии, регенерацию можно проводить без подключения.

Выводы

Обслуживание трансформаторов при помощи оборудования компании GlobeCore позволяет продлить его эксплуатационный срок при:

1. Кислотном числе до 0,1 мг КОН/г.
2. Ухудшении состояния масла.
3. Наличии влаги в твердой изоляции.
4. Загрязнении и повреждении изоляции.

Если все эти условия соблюдаются, то срок эксплуатации трансформатора может быть продлен на 15-20 лет.