Технічна експлуатація елементів ПС

Регенерація трансформаторного масла на місці експлуатації трансформаторів, є важливим елементом системи обслуговування трансформаторів.

Терміном експлуатації трансформатора, в дійсності є термін життя ізоляційної системи. В трансформаторах найбільш широко використовується рідка ізоляція (трансформаторні масла), а також тверда ізоляція (папір, ліс, тобто целюлозна продукція). Ізоляційне масло забезпечує майже 80% електричної міцності у трансформаторі. Більшість поломок трансформаторів (майже 85%) відбувається через пошкодження системи ізоляції.

Трансформаторні масла є гарним ізоляційним середовищем, коли ними насичені ізоляційні папери, картони тканини, вони збільшують пробивну електричну напругу матеріалів, якими ізолюються обмотки. Низька в'язкість масла дозволяє йому проникати в тверду ізоляцію і відводити тепло передаючи його в систему охолодження. У цьому випадку рідка ізоляція також служить як охолоджувач. Стабілізація масел від окислення дозволяє маслам працювати при високій температурі і на довгий час оберігає систему ізоляції від серйозних поломок

Процес старіння.

Старіння або погіршення ізоляційного масла, зазвичай асоціюється з окисленням. При появі в маслі води і кисню, ізоляційне масло окислюється. На стан ізоляційного масла, також впливають забруднення які з'являються від твердих матеріалів трансформатора, що розчиняються в маслі. Реакції, що відбуваються в маслі між не стабільними гідрокарбонатами, киснем та іншими каталізаторами, такими як вологість і за допомогою таких прискорювачів, як тепло, призводять до розпаду (окислення) масла.

Тепло і вологість разом з окисленням, які діють як первинні прискорювачі, є головними ворогами твердої ізоляції. При правильному використанні охолоджувальної та ізоляційної систем, вік експлуатації ізоляційної системи може бути збільшений від 40 до 60 років. На жаль, окислення масла усунути не можливо, але його можна контролювати (сповільнити). Одним з основних положень в обслуговуванні трансформатора є щорічна перевірка масла. Аналіз масла дозволяє судити про стан ізоляційної системи трансформатора.

Вологість складається з чистої води, води, розчиненої в продуктах розпаду масла, розчиненої води і води, яка має хімічний зв'язок (частина хімічної структури молекули глюкози необхідної для збереження механічної міцності целюлози). Повністю очищення від вологості ізоляційної целюлози не можливо.

Трансформаторне масло розчиняє більше вологи при високих температурах, ніж при низьких. Якщо суміш масла з водою охолодити, вода піде в осад. Відокремлена вода буде вбиратися в ізоляцію, або продукти розпаду притягують її в масло (вода, змішана з маслом). Вологість буде розподілятися між папером і маслом, але непропорційно. Ізоляційний папір поглинає воду з масла і утримує її всередині, в місцях найбільшої напруги.

Забруднення відбуваються в процесі зносу трансформатора.

Кислоти, сформовані в процесі окислення атакують целюлозу і метали і створюють мильний метал, альдегід, спирт, які осідають як кислотний бруд (важкі речовини) на ізоляції, бічних стінах бака, дихальної системи, системи охолодження, і т.д. Бруд з'являється швидше при сильно завантаженому, гарячому і при не правильно експлуатованому трансформаторі. Бруд збільшує в'язкість масла, і тим самим зменшує його охолоджувальну здатність, що веде до скорочення служби трансформатора.

Забруднення також є причиною усадки ізоляції, призводить до руйнування лаків і целюлозних матеріалів. Вони також є провідниками розрядів і струмів і будучи гігроскопічними вбирають вологу і призводять до перегріву системи ізоляції. Бруд осаджуються на серцевину обмотки, що призводить до збільшення температури працюючого трансформатора.

Що впливає на термін експлуатації трансформатора

Целюлозні матеріали являються найслабшими ланцюгами в системі ізоляції. Так, як термін життя трансформатора - це фактично термін життя целюлозної ізоляції, і вихід з ладу целюлози являються невідновлювальним, тобто існує прямий сенс для усунення продуктів розпаду, поки вони не зіпсували целюлозу. При належній програмі по догляду за твердою ізоляцією, вона може мати дуже тривалий період експлуатації.

Нормальним обслуговуванням силового трансформатора повинен бути практичний термін між 50 - 75 років. Але умови, в яких система ізоляції обслуговується, визначає різницю реальної експлуатації між 20 - 50 років + експлуатаційний термін трансформатора. Досвід показує, що найпоширенішими причинами виходу трансформатора з ладу, як правило, є недбалості в обслуговуванні трансформатора і його експлуатації.

Трансформаторне масло можна повністю відновити, і зробити його як новим. Термін використання ізоляційного масла при гарному обслуговуванні можна продовжити на необмежений час. Можливість регенерації найгіршого окисленого масла повинна розглядатися щодо відносно високої вартості нового масла.

Дуже важливо усунути вологу і зберігати ізоляцію з низьким рівнем вологості. Присутність вологи збільшує швидкість старіння. Ізоляційна обмотка з вмістом 1% вологи збільшує старіння в десять разів швидше, ніж з 0, 1 % змісту вологи.

Очищення трансформаторного масла, включаючи регенерацію, є профілактичним інструментом обслуговування трансформатора з метою продовження його життя.

Мета профілактичного ремонту - видалити залишки продуктів старіння з твердої ізоляції й масла до того, як вони знищать трансформаторну ізоляційну систему.

Добре спланована профілактична стратегія дозволить уникнути зволоження ізоляційної системи і переконатися, що трансформатор завжди працює в чистому середовищі.

Профілактичне обслуговування трансформатора: умови обслуговування масла.

Для того щоб зупинити або уповільнити процес старіння трансформаторної ізоляції, необхідно зберігати масло в гарному стані.

Це може бути досягнуто шляхом:

- постійного моніторингу умов стану масла;

- зберігання селікагелю в дихальній системі в хорошому стані (блакитний колір). Не допускати порозовіння селікагелю більше, ніж на одну третину обсягу;

- проведення ремонту витоку масла - як тільки вони виявлені;

- використовування установок " СММ", " УВМ", " УРМ", " УВР", " і інших установок виробництва ТОВ " Завод Укрбудмаш" для зменшення змісту вологи менше, ніж 10 ppm;

- не доливати зволожене масло з попередньо відкритої ємності;

- починати осушення масла, як тільки зміст вологи зросте до 20 ppm або пробивна напруга впаде нижче 50 кВ;

- відстежувати кислотний стан масла, і відрегенерувати масло до того, як воно досягне критичного рівня 0, 2 КОН/г використовуючи установку " УРА" на основі Фуллерової землі

Заміна масла (фільтрування, промивання, перезаливка)

Цю процедуру краще зробити на місці. Трансформатор осушується від масла. Внутрішня частина промивається гарячим нафтеновим маслом або відрегенерованим маслом щоб видалити скупчення бруду і потім заповнюється відновленим маслом. Забруднене масло знову регенерується установкою " СММ", " УВР - установка вакуумної регенерації" або " УРА - Фулерова земля"

Якщо промивання забрудненого трансформатора проводиться тільки через оглядовий отвір, то очищаеться приблизно 10 % від внутрішньої поверхні. У таких випадках плівка забрудненого масла залишиться на великій частині поверхні обмотки і внутрішньої поверхні бака трансформатора. Масло, що залишилося в ізоляції і трансформаторі містить полярні структури і може зруйнувати велику кількість нового або очищеного масла.

Якщо верх покриття прибраний, може бути очищено приблизно 60% поверхні. Для більш високого ступеня очищення користуються технологією " Регенерація твердої ізоляції від кислих продуктів старіння",

Проста заміна масла не видаляє весь осадовий бруд, наприклад, у системі охолодження і між обмотками. Цей осадовий бруд буде розчинятися в новому маслі і сприяти процесу окислення.

Регенерація й очищення від бруду на місці.

Процес регенерації масла і очищення від бруду відбувається на місці (можливо в баку трансформатора). Масло відкачується з нижньої частини бака, нагрівається і проходить через установку " СММ або УВМ", фільтрується, дегазується і зневоднюється перед тим, як вона повернеться до верху трансформатора через розширювальний бак. Процес продовжується до тих пір, поки масло не буде відповідати стандарту або іншим специфікаціям. Методика відновлення масла використовує метод нагрівання, адсорбції і вакумування (виділення води і дегазація). Виявлений виток повинен бути усунений перед обробкою масла.

Різниця між регенерацією і очищенням полягає в тому, що очищення не може видаляти такі речовини як: кислоти, альдегіди, кетони і т.д., розчинені в маслі. Таким чином очищення не може змінювати колір масла від янтарного до жовтого. У той час як, регенерація включає в себе також очищення фільтрацію, і зневоднення.

Зроблена регенерація й очищення масла на місці дає наступні результати:

- Вміст вологи в маслі зменшуеться менше ніж 5 ppm;

- Кислотність зменшуеться менше ніж 0, 01 мгм КОН/г масла;

- Пробивна напруга збільшуеться більше ніж 75 кВт;

- Міжфазна напруга збільшуеться до 45 дн;

- tgd масла дорівнює або менше, ніж 0, 002;

- Стабільність окислення масла відновилася, як у нового масла;

- Колір масла відновлюється і масло стає прозорим, злегка маючи жовтуватий відтінок;

- Пробивна напруга твердої ізоляції покращуеться.

Незважаючи на те, що нормальна регенерація буде видаляти бруд, що розчинився або став суспензією в маслі, вона не буде видаляти осадовий бруд. Процес очищення - це очищення трансформатора гарячим маслом, внаслідок чого видаляється брудний осад. Очищення від бруду або вимивання гарячим маслом необхідно, коли в результаті аналізу масла виявляється більше ніж 0, 15 мгм КОН/г і міжфазну напруга менше ніж 24 дн./см. Очищення від бруду проводиться за допомогою установки для регенерації масла, процес вимагає нагрівати масло до тих пір, поки не досягне точки розчинності бруду у трансформаторі.Тоді масло грає роль як розчинник для власних продуктів розпаду.

Очищення масла

Усадка ізоляції і зневоднення трансформаторного масла.

Усадка ізоляції може бути результатом вібрації котушки під навантаженням і, зокрема, ударного навантаження, і бути причиною передчасних поломок. Також, усадка ізоляції - це результат целюлозної деградації. Регенерація трансформаторного масла на місці не викликає усадки ізоляції.

Переміщення вологи з зволоженої ізоляції методом термодиффузіонної осушки це природний, не примусовий процес і є метою відновлення балансу між ізоляцією обмотки і маслом.

До тих пір, поки відсутнє зусилля (наприклад, вакууммування), процес натуральний, і усадки ізоляції не відбувається. Це повільний процес і залежить від рівня дифузії води через тверду ізоляцію.

Таким чином, регенерація й очищення процес більш тяжкий, ніж просто відновлення масла.

Втрата фурановой величини.

Відновлення (регенерація або очищення) або заміна трансформаторного масла руйнує фуранові сполуки, що використовуються для прогнозування рівня полімеризації (стану і тривалості життя ізоляції). Фуранові аналізи трансформаторного масла повинні бути зроблені до початку очищення.

Якщо трансформаторне масло погіршується до рівня граничного значення і не змінюється або не регенерується, це, безумовно, може скоротити життя трансформатора. Після очищення масла, встановлюється нова базова лінія для контролю фуранових з'єднань. Майбутні фуранові тести повинні бути підведені до нової базової лінії.

Усунення ароматичних сполук.

Деякі типи ароматичних сполук можуть функціонувати як антиоксидант. Більшість специфікацій вимагає, щоб зміст полеароматичного гідрокарбонату був рівним або менше 3%. Занадто багато ароматичних сполук зменшують діелектрик або імпульсивну міцність і збільшують здатність масла розчиняти більшість твердих ізоляційних матеріалів, що знаходяться в маслі

Перед початком регенерації вся система, включаючи шланги, заповнюється маслом. Старе масло і речовини в суспензії, яка утворилася на дні бака трансформатора, відкачується з нижньої частини трансформатора (відфільтроване, очищене масло) і подається в трансформатор через розширювальний бак. Таким чином, рівень масла у трансформаторі не падає. Масло буде циркулювати без зусиль і забруднюючі речовини не будуть повертатися в бак трансформатора. Тільки чисте, зневоднене, масло повернеться в бак.

Очищення - це послідовний і повільний процес, що розчиняє і виводить з трансформатора бруд протягом всього часу очищення.

Пошкодження трансформаторного масла.

При піднятті температури масла до точки розчинності продуктів розкладання використовується тільки автоматичне регулювання нагріву масла з метою уникнення термоокисления і руйнування масла.

Волога в маслі.

Якщо ізоляція трансформатора зволожена, то очікується збільшення рівня вологи в маслі після регенерації. Волога буде переміщатися із зволоженої частини ізоляції до сухого масла до тих пір, поки не виникне баланс оперативної температури між целюлозою і маслом.

Діелектрична міцність діелектрика.

Діелектрична міцність діелектрика зменшиться, як тільки зросте вологість в маслі внаслідок регенерації.

Кислотність.

Якщо кислотність значно підвищилася за короткий період внаслідок регенерації, це можливо тільки через розчинення бруду в активних частинах трансформатора. Однак це буде означати, що успіх регенерації або очищення здебільшого залежить тільки від часу очищення.

Якщо використовувалося невідповідне обладнання або установки, масло може бути пошкоджено і його стабільність до окислення порушена. В наслідок чого характеристики масла будуть погіршуватися набагато швидше.

Можна сміливо гарантувати якість відрегенерованого масла щонайменше на період до двох років, за умови, що трансформатор належним чином загерметизований, атмосферний клапан і селікогель обслуговується весь цей період і експлуатаціонні температури трансформатора (масла і температура обмотки) не перевищують допустимі температури. Гарантійний період залежить від початкової якості масла, типу використаних ізоляційних матеріалів і навколишнього середовища.

Кінцеві випробування

В кінцеві випробування рекомендується включати аналізи газу в маслі, вологу в маслі і пробивну здатність.

Рекомендована технологія експлуатації трансформаторного масла.

Коли очищення трансформаторного масла закінчене всередині або зовні трансформаторного бака в підключеному або не підключеному стані, вона залежить, головним чином, від економічного аналізу. Регенерація трансформаторного масла важлива частина механізму профілактичного обслуговування, трансформаторне масло повинне бути очищене до того, як воно досягне рівня погіршення, що може призвести до причини пошкодження трансформаторної ізоляції. Якщо програма по обслуговуванню трансформатора буде дотримуватися, то накопичення вологи в твердій частини ізоляції і накопичення бруду не відбудеться.

Рекомендований профілактичне обслуговування:

Очищати при рівні кислоти менше < 0, 15 мг КІН/г;

Колір світло жовтий (янтарний);

вміст вологи > 20 ppm при пробивній напрузі < 50 кВ

Регенерувати до значення 0, 2 мг. КОН/г Переважно від середини 0, 1 до 0, 15 мг. КОН/г, для уникнення різкого падіння бруду.

Очищення при кислотному числі > 0, 25 мг. КОН/г

Осушити, при вологості твердої ізоляції > 5.5%

Також рекомендовано, якщо профілактична робота проводиться в перше і трансформатор, ще не досяг половини терміну експлуатації, тобто з точкою роси від 1200 до 700, то він повинен пройти профілактичну роботу.

Однак, більш старі трансформатори, масло яких в дуже поганому стані не повинні залишатися без ремонту. Дуже старі трансформатори (40 років і старше), у яких значення точки роси (градус полімеризації) нижче 210, можуть бути успішно очищені, поки вони в робочому стані.

Після першої регенерації можна гарантувати роботу трансформатора без обслуговування від 5 до 8 років. Якщо профілактичні роботи дотримувалися правильно, то в кінцевому результаті трансформатор вимагає тільки щорічної перевірки масла і іноді легкого доочищення масла - регенерацією.