Діагностика трансформаторного обладнання

Шостим виданням РД 34.45-51.300-97 для оцінки стану паперової ізоляції обмоток силових трансформаторів передбачено вимірювання ступеню полімерізації її зразків. При цьому вказано, що ресурс папе-рової ізоляції обмоток вважається вичерпаним при зниженні ступеню полімерізації паперу до 250 одиниць.Для оцінки зносу паперової ізоляції ступінь полімерізації є досить об’єктивним показником. При цьому зниження ступеню полімерізації паперової ізоляції має монотонну залежність на протязі усього строку експлуатації, що зумовлює високу діагностичну цінність даного показника.

Як відомо, теплове старіння паперу при відсутності інших зов-нішніх впливів практично не змінює її короткочасну електричну стій-кість. Проте в реальних умовах експлуатації водночас з нагрівом ізоляції вона підлягає також впливу механічних зусиль, особливо під час корот-ких замикань. Тому зниження механічної стійкості паперу в результаті теплового старіння завжди призводить до механічного ушкодження ізо-ляції та вже, як наслідок, до електричного пробою.

Умови роботи виткової чи бар’єрної ізоляції, з точки зору три-ваючих у ній фізико-хімічних процесів, істотно розрізняються . Так, для бар’єрної ізоляції, температура якої не перевищує 90° С, найбільш ха-рактерним в процесі старіння є кислотний алкоголіз (гідроліз) під дією карбоксілмісткого сполучення, що утворюється під час окислення масла. Цей процес може бути підсилений зольними елементами, які містяться в паперовій ізоляції. Температура найбільш нагрітої точки виткової ізо-ляції в процесі експлуатації трансформатора може перевищувати 90° С і тоді істотно зростають процеси понадповільних молекулярних коливань полімеру, які підсилюють алкоголіз у аморфних і мезоморфних областях і призводять до деструкції в кристалічній частині целюлози за рахунок дифузії радикальних станів шляхом переносу їх на макромолекули сусід-нього полімерного кола, а також до реалізації дефектів у макро-молекулах, які викликані утворенням карбонильних і карбоксильних груп. За даними довідника “Трансформаторное масло” (під редакцією Шахновича) гранична температура розвитку деструктивного процесу, що визначається по точці перегину Арренісоуської залежності, складає 110° С. Таким чином, залежність вміщеного в трансформатор зразку це-люлозної ізоляції в відношенні досягнутого рівня деструкіції ізоляції не забезпечується в повній мірі, оскільки такі зразки, доступні для аналізу, розташовані в баку трансформатора в умовах, не відповідаючих най-більш нагрітій зоні.

Різниця між бар’єрною та витковою ізодяцією у фізико-хімічних процесах старіння полягає також у істотно більшому впливі фізико-хімічних факторів на виткову ізоляцію внаслідок її більш розвинутої поверхні, меншій кількості компонентів, що інгибирують деструктивні процеси, істотно меншого ступеня полімерізації та механічної стійкості. У тому ж разі, морфологія целюлози в обох видах ізоляції, мабуть, однакова, оскільки в існуючих виробництвах індекс кристаличної древесної целюлози промислових разновидів розрізняється незначно й складає 732%.

Для об’єктивного оцінювання стану ізоляції трансформатора необхідно проводити вимірювання ступеню полімерізації зразку виткової ізоляції. Взяття проби зразку може бути виконано на вимкненому трансформаторі як під час капітального ремонту, так і під час підливу масла крізь люки. З зовнішньої сторони обмотки вирізається зразок масою 3 – 5 грам,. Після чого чиниться підмотка ізоляції висушеною лакотканиною або папером. Зразок паперової ізоляції повинен бути взятим із найбільш нагрітого місця в одній із верхніх котушок. Дамо з цього приводу деякі пояснення.

Керівництво по навантажувальній можливості трансформаторів МЕК пропонує наступну теоретичну модель:

-температура масла, що оточує обмотку, лінійно зростає по висоті обмотки від значення Тн навпроти верхньої частини обмотки;

-температура провідників обмотки зростає по її висоті також лінійно, слідуючи за температурою масла з перевищенням на постійну величину , яка визначається за тепловим потоком від обмотки в масло з урахуванням теплової провідності ізоляції обмотки;

-температура Тн дорівнює температурі, з якою масло приходить із охолоджувача;

-для верху обмотки, враховуючи додаткові втрати, наприклад, від віхорових втрат, МЕК визначає дещо підвищене значення температури провідників над маслом у вигляді , де коефіцієнт  більший за одиницю;

Така модель є дуже приблизною, але під час її реального застосування дає достатню точність. У «ВНИИЭ» розроблено більш детальну методику для оцінки ступеню старіння (полімерізації) ізоляції. Не приводячи усіх викладок, розглянемо тільки загальні висновки цієї роботи. По-перше, знос виткової ізоляції в процесі роботи трансформатора значно вищий, ніж бар’єрної. По-друге, масло в вертикальних каналах проти верхніх котушок обмоток має більш високу температуру плавлення, ніж верхні шари масла в трансформаторі. По-третє, для оцінки стану паперової ізоляції обмоток трансформатора необхідно проводити вимірювання ступеню полімерізації зразку виткової ізоляції, що береться з верхніх котушок обмотки. І останнє: зразки паперової ізоляції, закладені в верхньому шарі масла трансформатора, не є цінними з точки зору зносу виткової ізоляції обмоток.2.5 Оцінювання розвитку іонізаційних процесів в ізоляції силових трансформаторів методом вимірювання часткових розрядів(ЧР).