В этой статье мы расскажем о таком процессе, как сушка трансформаторного масла. Вы узнаете, чем опасно наличие влаги в энергетических маслах, каких видов она бывает, и ознакомитесь с наиболее эффективными способами ее удаления.

Существующие стандарты испытаний трансформаторного масла нормируют основные параметры и характеристики изоляционных жидкостей. Например, цвет трансформаторного масла, не побывавшего в эксплуатации, обычно светло-желтый. В дальнейшем он может меняться, что будет свидетельствовать об ухудшении состояния и свойств масла. Также проводятся испытания трансформаторного масла на кислотность, содержание влаги, измеряется пробивное напряжение и тангенс угла диэлектрических потерь.

Каждый из перечисленных показателей ухудшается в процессе работы трансформатора, что обусловлено тяжелыми режимами работы (высокая температура, напряженность электрического поля) и появлением различных включений – воды, газов, механических примесей, грязи, шлама и т.п. При этом возникает вопрос: как вернуть свойства качественного трансформаторного масла?

Чем опасна вода для трансформаторного масла

Наличие воды в трансформаторном масле приводит к ряду негативных последствий:

• снижению электрической прочности и стойкости масла к частичным разрядам;
• интенсификации старения бумажной изоляции;
• ускорению окислительных процессов в масле;
• большему углеобразованию при появлении электрической дуги;
• повышенной коррозионной активности масла в отношении металлических частей трансформатора;
• ухудшению механических характеристик масла при росте температуры.

Избежать перечисленных явлений можно за счет периодического контроля влагосодержания и сушки трансформаторного масла.

Пути попадания и виды воды в трансформаторном масле

Существует два пути попадания влаги в трансформаторное масло. Первый – из атмосферы. И второй – это вода, выделившаяся из твердой изоляции и масла в результате процесса старения. Если трансформатор постоянно работает в режиме полной нагрузки, то старение изоляционной системы займет примерно 20-30 лет. За это время будет выделено 0,5-0,75% воды от массы изоляции.

Вода в трансформаторном масле может иметь следующие формы:

• вода, осажденная на дно охлаждающего резервуара (свободная). Она не несет опасности пробивному напряжению масла, но является нежелательной, поскольку свидетельствует о наличии растворенной воды;
• растворенная вода – сильно снижает пробивное напряжение (обычно попадает в трансформаторное масло из атмосферы);
• связанная вода – это один из первых признаков старения масла, так как она образуется в результате его окисления. При увеличении температуры вследствие нагрева трансформатора связанная вода переходит пар;
• вода в виде эмульсии – это смесь трансформаторного масла с субмикроскопическими капельками воды, которые не могут быть отделены от масла ни с помощью нагрева, ни отстаивания, ни фильтрации.

Сушка трансформаторного масла с одной стороны должна обеспечивать снижение концентрации воды до значений, допускающих дальнейшую эксплуатацию изоляционной жидкости, а с другой – восстанавливать ее пробивное напряжение до требуемых значений.

Испытание трансформаторного масла на наличие влаги

Испытание трансформаторного масла проводится как для свежего продукта, так и для продукта, подвергнувшегося ранее регенерации. В обоих случаях частью испытаний является проверка масла на наличие влаги.

Значение влагосодержания дает представление о качестве трансформаторного масла, а также предоставляет информацию для определения причин ухудшения диэлектрических свойств масла и твердой изоляции трансформаторов.

Предельно допустимая доля воды в трансформаторного масле в зависимости от типа оборудования в среднем составляет 10-20 грамм на тонну. Определение такого количества влаги – задача непростая, поэтому к используемым методам выдвигаются высокие требования относительно точности и чувствительности измерений. При больших концентрациях воды возникает риск выхода из строя силового оборудования, поэтому сушка трансформаторного масла является необходимой мерой.

Среди наиболее распространенных методов определения влагосодержания трансформаторного масла можно выделить:

1. титрование по Карлу Фишеру;
2.  газовую хроматографию;
3. масс-спектрометрию;
4. гидрид-кальциевый метод;
5. фотоакустическую спектроскопию.

Сушка трансформаторного масла – основные способы

Раньше среди методов сушки трансформаторного масла преобладали центрифугирование и фильтрация. В первом случае используется действие центробежной силы, с помощью которого происходит разделение обрабатываемого вещества на несколько слоев. С помощью центрифуг можно удалить только эмульсионную влагу. Обычно этого не достаточно, поэтому данный процесс применяется в качестве предварительной стадии очистки масла. Кроме того, центрифуги характеризуются большим энергопотреблением.

Пропускание масла через фильтр-прессы также имеет недостатки, которые выражаются в малой производительности, частой замене фильтровального материала и контакте масла с воздухом, что приводит к преждевременному окислению.

Использование цеолитовых установок позволяет существенно повысить электрическую прочность и качество сушки трансформаторного масла. Компания GlobeCore выпускает цеолитовые установки типа МЦУ различной производительности. Данное оборудование сушит масло за счет его пропускания через слой молекулярных сит, находящихся в адсорберах, заполненных гранулированным цеолитом.

Опыт цеолитовой сушки трансформаторных масел показывает ее высокую эффективность. Только за один цикл обработки в установках МЦУ можно увеличить пробивное напряжение масла от 8-10 до 50 кВ.

Также эффективная сушка трансформаторного масла обеспечивается за счет воздействия высокой температуры и глубокого вакуума. Сначала масло нагревается, после чего подается в вакуумную камеру, где вспенивается. В результате происходит интенсивный выход паров воды и газов из поверхности масляной пленки. Специально для термовакуумной сушки трансформаторных масел компанией GlobeCore разработаны установки серии СММ. Данное оборудование является более производительным и надежным в сравнении с центрифугами. Кроме того, оно потребляет в 3-4 раза меньше электрической энергии.