Силовые трансформаторы – важное звено систем электроснабжения. Они позволяют соединить участки сети с разными напряжениями и снижают потери электроэнергии при ее передаче на большие расстояния.

Внезапный выход из строя даже одного трансформатора оставляет без электричества целые микрорайоны. Чтобы это происходило как можно реже необходимо обслуживание трансформаторов. Сервис трансформатора должен выполняться с определенной периодичностью. Но эта периодичность может меняться в зависимости от текущего состояния трансформатора, которое определяется с помощью диагностических методов.

Причины аварий трансформаторов

Причины аварий трансформаторов могут быть разными. Собрать статистику по всему миру сложно, но в качестве ориентира можно принять исследование Уильяма Бартли, которое он провел в 2003-м году. Бартли анализировал 94 случая выхода из строя силовых трансформаторов и на основе этого выделил причины возникших аварий. Среди них (размещены от более частых к менее частым случаям):

• повреждения изоляции;
• ошибки проектирования, дефекты конструкционных материалов, ошибки при установке;
• загрязнение масла;
• перегрузка;
• возгорание/взрыв;
• сетевые перенапряжения;
• ошибки при обслуживании;
• заливание водой;
• плохие контакты;
• удар молнии;
• увлажнение изоляции.

Некоторые причины могут быть связаны. Например, увлажнение твердой изоляции приводит к снижению ее электрической прочности и пробою. Поэтому влагосодержание изоляции трансформатора нужно контролировать. Выделяют твердую (бумага) и жидкую (масло) изоляцию. Измерения для каждого вида изоляции имеют свою специфику.

Определение влагосодержания в твердой изоляции

Определение влагосодержания в твердой изоляции проводится прямыми и непрямыми методами. Для прямого метода необходим образец бумаги, который отбирается с помощью щипцов при вскрытии активной части трансформатора или закладывается внутрь перед введением трансформатора в эксплуатацию (первый запуск или после ремонта). После извлечения из трансформатора образец бумаги отправляется в лабораторию на анализ. Поскольку влагосодержание в разных точках твердой изоляции часто отличается, может потребоваться отбор нескольких образцов бумаги.

Непрямой метод – это оценка влагосодержания изоляции обмоток трансформатора с помощью влагосодержания масла. Для этого используются так называемые кривые равновесия воды системы «масло-бумага». Эти кривые показывают распределение воды между бумагой и маслом при разных температурах. На оси абсцисс откладывается значение содержание воды в масле в граммах на тонну, после этого проводится прямая перпендикулярно оси ординат до пересечения с кривой, которая соответствует текущей температуре масла. Опустив перпендикуляр с точки пересечения на ось ординат можно получить содержание воды в бумажной изоляции, которое измеряется в процентах.

Методы с использованием кривых равновесия могут давать большую ошибку и требуют определения содержания воды в жидкой изоляции. Рассмотрим распространенный метод титрования по Карлу Фишеру, который используется во многих лабораториях для измерений влагосодержания масла.

Титрование по Карлу Фишеру

Влагосодержание трансформаторного масла может определяться по методу Карла Фишера. Это один из классических химических методов определения неизвестного содержания одного вещества в другом. Его суть заключается в добавлении третьего вещества, концентрация которого известна. Обычно такое вещество называют титрантом. Далее происходит взаимодействие титранта с веществом, концентрацию которого нужно определить. После окончания взаимодействия по объему затраченного титранта определяют объем вещества, в нашем случае это вода. Это алгоритм классического метода Карла Фишера. В данный момент существуют его модификации. В целом метод применим для измерений малого количества воды в пробах масла, выполняется преимущественно в лаборатории, требует применения специального оборудования и наличия опыта у персонала. Существует альтернатива измерению Карла Фишера, о которой мы расскажем ниже.

Прибор для измерения влаги в масле TOR-1

Экспресс-водосодержание масла представляется перспективным, так как оно дает более оперативные результаты. Компанией GlobeCore разработан компактный, переносной, надежный и простой в эксплуатации прибор TOR-1 (высота — 38 сантиметров, длина и ширина – 18 сантиметров).

Прибор TOR-1 предназначен для определения массовой доли воды в изоляционных маслах даже в малых количествах. Кроме абсолютного содержания воды в ppm прибор также измеряет температуру масла. Точность и стабильность измерений достигаются за счет применения емкостного датчика, нечувствительного к загрязнениям, которые могут содержаться в изоляционном масле.

После нажатия кнопки начала измерений на индикаторах появляются значения влагосодержания и температуры. Более точный результат доступен уже через десять минут.

Класс защиты прибора позволяет тестировать изоляционное масло возле трансформаторов при любой погоде, а датчик функционирует при температуре окружающей среды от -40 до +60 градусов Цельсия. Надежность работы достигается за счет применения металлических вандалозащищенных кнопок, металлической защиты чувствительного элемента, стабилизированного источника питания и встроенной защиты электрооборудования.

Прибор ТОR-1 экономит время и снижает трудоемкость измерений в любых условиях эксплуатации. Он может использоваться как самостоятельно, так и быть частью передвижных лабораторий для оперативного анализа масла в полевых условиях.

Практический интерес представляет онлайн-определение влаги в трансформаторе, при котором измерения осуществляются в автоматическом режиме постоянно и с определенной периодичностью. Компанией GlobeCore разработана такая технология, но о ней мы расскажем в одной из следующих статей на нашем сайте.

Что делать при увлажнении масла в трансформаторе

Остается вопрос относительно того, что делать, если анализ проб масла показал превышение нормативного значения по содержанию влаги в отобранных образцах изоляционного масла. Первое решение, которое приходит в голову, — это замена масла в трансформаторах. Но оно не рационально, поскольку сейчас разработаны эффективные технологии сушки, которые позволяют снизить содержание воды до допустимых значений и дальше использовать масло в трансформаторе. Компанией GlobeCore выпускаются установки для сушки трансформаторных масел с помощью цеолитов, а также высокой температуры и глубокого вакуума.

Технология сушки с помощью цеолита представлена оборудованием ЦП. Это один или два патрона, в которые насыпается цеолит – вещество с высокой активностью в отношении поглощения воды. При прокачивании масла через патроны цеолит поглощает воду и надежно удерживает ее в своих гранулах. Преимущества цеолитовой сушки – простота аппаратурной реализации и возможность работы с маслами, которые содержат относительно большое количество воды.

Вторая технология заключается в нагревании масла и испарении с его поверхности паров воды и газов с помощью глубокого вакуума, который создается мощной двухступенчатой вакуумной системой. Технология термовакуумной сушки реализована в установках серии УВМ.

Для получения дополнительной информации по экспресс-тестерам влагосодержания и установкам сушки трансформаторного масла свяжитесь с нами, воспользовавшись одним из контактов, который указан в соответствующем разделе сайта.