Изоляция трансформаторов и её эксплуатация
Наиболее ответственным элементом в трансформаторе при эксплуатации является его изоляция. Изоляцию обмоток трансформатора выполняют из кабельной бумаги в несколько слоёв.
Под действием температуры в процессе эксплуатации изоляция теряет свою прочность. При этом, если изоляция не потеряла механическую прочность, её электрическая прочность не изменяется. Когда изоляция становится хрупкой и сухой, она легко разрушается под действием вибрации обмоток в нормальном режиме и при механических усилиях, возникающих при толчках нагрузки и КЗ.
Чем выше температура изоляции при работе трансформатора, тем скорее она теряет механические свойства, т.е. изнашивается.
Нормальному износу изоляции соответствуют следующие параметры: температура охлаждающей среды 20 °C и срок службы 20 лет. При превышении этих параметров повышенный износ определяют в соответствии с графиком зависимости износа и если повышенный износ не допустим, уменьшается нагрузка на трансформатор.
Контроль состояния изоляции
Характеристики изоляции трансформатора заносятся в его паспорт с указанием температур обмоток и масла, при которых проводили измерения. К ним относятся сопротивления изоляции обмоток, tgS — тангенс угла диэлектрических потерь, ёмкости обмоток относительно земли и по отношению друг к другу, относительный прирост ёмкости при изменении частоты или длительности разряда и характеристики масла, измеренные перед вводом в эксплуатацию, а также в процессе эксплуатации для каждого трансформатора. В качестве исходных данных для определения температуры обмотки используют данные измерения сопротивления обмотки высшего напряжения постоянному току на заводе или при монтаже.
Для предотвращения увлажнения изоляции и ухудшения качества масла в эксплуатации необходимо периодически заменять сорбент в воздухоосушителях, термосифонных и адсорбционных фильтрах, не допуская его значительного увлажнения, 60
поддерживать в исправном состоянии азотную и плёночную защиту масла (при их наличии).
Основным критерием для суждения о допустимом состоянии изоляции при эксплуатации является сравнение характеристик изоляции и масла, измеренных при эксплуатации, с величинами, измеренными перед включением трансформатора.
Фактическое значение tgS изоляции (с учётом влияния tgS масла) определяют по формуле
где tgSjjj — фактическое значение tgS изоляции; tg8H3 — измеренное значение tg 5 изоляции; К — коэффициент приведения, зависящий от конструктивных особенностей трансформатора и приблизительно равный 0,45; tg3M2 — значение tgS масла, залитого при монтаже; tg3M1 — значение tgS масла, залитого на заводе (конкретнее на практике).
Испытания изоляции трансформатора проводят в следующей последовательности:
- 1. Испытание трансформаторного масла;
- 2. Измерение сопротивления изоляции;
- 3. Измерение характеристик, определяющих степень увлажнения изоляции;
- 4. Испытание изоляции повышенным напряжением.
Повышенным напряжением проверяют электрическую прочность изоляции между обмотками разных напряжений и между каждой обмоткой относительно заземлённых частей трансформатора. От источника переменного тока через испытательный трансформатор подают напряжение на испытуемую обмотку. При этом провод от испытательного трансформатора подключают к соединённым между собой вводам испытываемой обмотки, а другой соединяют с заземлённым корпусом. Вводы второй обмотки трансформатора соединяют между собой и заземляют вместе с корпусом. Напряжение плавно повышают от 0 до испытательного значения.
Класс напряжения трансформатора, кВ
Обработка изоляции трансформатора перед вводом в эксплуатацию
Требования к состоянию изоляции перед вводом в эксплуатацию
Выбор оборудования, методов обработки изоляции и масла, а также степень обработки определяется требованиями к состоянию изоляции трансформатора. Эти требования определяют:
• электрическую прочность изоляции,
• начальные условия старения.
При этом, считается, что некоторое ухудшение состояния изоляции (по сравнению с заводскими данными) неизбежно. Поэтому трансформатор должен выдерживать воздействия, равные 85%—90% полных испытательных напряжений.
С другой стороны, принимаются все меры, чтобы изоляция была на том же уровне, как и на заводе.
Вакуумная обработка активной части трансформатора
Она преследует две задачи:
1. Удаление воздуха из бака перед заполнением маслом.
2. Осушка поверхности изоляции после ее контакта с воздухом.
Длительность и глубина вакуума зависит от желаемой степени осушки. Т. к. влага концентрируется в поверхностных слоях, то в процессе вакуумирования она распространяется как вовне, так и вглубь изоляции. Если длительность вакуумирования равна длительности увлажнения при той же температуре, тогда может быть удалено только около 60% абсорбированной влаги.
Без специального прогрева максимальная концентрация влаги в поверхностных слоях при остаточном давлении 1—5 мм р. ст. может быть уменьшена, при достижении равновесных условий, до 2—4%.
Дегазация изоляции. Длительный контакт изоляции с газом и его проникновение в изоляцию требуют длительной обработки для удаления газа.
Так, после вакуумирования в течение 16—20 часов при остаточном давлении 3— 5 мм рт. столба при температуре 10—20°С изоляция не может быть достаточно дегазирована — при эксплуатации наблюдается медленное выделение газа в масло.
Прогрев трансформатора
Цели прогрева
При прогреве решаются две задачи:
1. Прогрев трансформатора, находящегося в транспортном состоянии до температуры 30—40 °С, с целью зашиты его от увлажнения перед вскрытием бака.
2. Нагрев собранного трансформатора до температуры 60—100°С для подсушки изоляции или для улучшения условий оценки ее состояния.
Методы нагрева трансформатора, находящегося в транспортном состоянии:
1. Метод заполнения горячим, предварительно высушенным и очищенным маслом до уровня выше обмоток.
2. Метод масляной ванны: заполнение маслом выше уровня верхнего ярма и затем нагрев масла путем циркуляции через маслонагреватель.
3. Метод прогрева с помощью внешних паровых или электрических нагревателей, размещенных под дном бака.
4. Метод нагрева индуктированными в стенках бака потерями с помощью специальной временной обмотки.
5. Метод циркуляции масла через маслонагреватель (для трансформаторов, хранившихся с маслом).
Методы нагрева трансформатора с целью сушки:
1. Циркуляцией масла, нагретого до 80— 100°С в маслонагревателе.
2. Разбрызгиванием горячего масла: трансформатор заполняется маслом до уровня, когда покрывается нижнее ярмо, масло циркулирует через маслонагреватель и разбрызгивается на обмотки под вакуумом.
3. Внутренними потерями в режиме КЗ.
4. Потерями в обмотках от постоянного тока.
5. Внутренними потерями в режиме КЗ при питании от источника пониженной частоты.
6. Продувкой через трансформатор без масла сухого горячего воздуха с температурой более 100°С.
При нагреве внутренними потерями от циркулирующего в обмотках переменного тока в режиме КЗ или от постоянного тока возникает проблема перегрева изоляции. Средняя температура обмоток обычно ограничена +95 °С, однако, в отдельных зонах она может быть значительно выше.
При нагреве циркулирующими в обмотках токами при залитом выше обмоток масле имеется опасность, что уровень масла определен недостаточно надежно. Возможны случаи существенного перегрева и даже повреждения изоляции верхних кадушек в результате их нахождения вне масла.
Во всех методах основным теплоносителем является масло, постоянная нагрева которого — несколько часов.
Для ускоренного и равномерного нагрева масла требуется постоянное его перемешивание со скоростью потока, в зависимости от объема масла.
Когда применяется нагрев разбрызгиванием горячего масла под вакуумом, то из-за недостаточной конвекции, возможно существенное отличие температуры участков изоляции, на которые непосредственно попадает разбрызгиваемое масло — от остальных.
Прогрев может быть экономичным только, если бак теплоизолирован.
Сборка трансформаторов — Изоляция силовых трансформаторов
Электрическая прочность — важнейшая характеристика трансформатора— определяет его надежность в эксплуатации и обеспечивается соответствующим устройством изоляции обмоток, отводов и других частей трансформатора, находящихся под напряжением, от заземленных элементов конструкции.
Заземленными частями конструкции являются остов и бак, в котором размещается активная часть трансформатора.
В СССР трансформаторы изготовляют с обмотками стандартных классов напряжения — 3, 6, 10, 20, 35, 110 кВ и т. д. Для каждого класса установлены наибольшие рабочие напряжения (частоты 50 Гц), длительное воздействие которых не нарушает электрическую прочность изоляции. Например, для классов напряжения 6 кВ это 7,2 кВ, для 10 кВ —12 кВ, для 110 кВ — 126 кВ и т. д.
Напряжения, воздействующие на изоляцию. В эксплуатации на трансформатор длительно воздействует номинальное рабочее напряжение, на которое он рассчитан. Однако под влиянием различных причин напряжение на короткое время может значительно превысить даже наибольшее рабочее, что создает опасность для изоляции трансформатора и заставляет принимать меры для ее усиления и защиты.
Напряжения, которые превосходят наибольшее рабочее напряжение и опасны для изоляции, называют перенапряжениями. Различают внутренние и внешние перенапряжения. Внутренние перенапряжения возникают при включении или отключении трансформатора, аварийном отключении какого-либо элемента электрической сети (двигателей, генераторов, других трансформаторов), несимметричном режиме работы и т. д. Внешние перенапряжения возникают в результате электрических разрядов (молний). При прямом ударе молнии, например в опору линии электропередачи, возникает ток главного разряда, создающий напряжение, равное силе тока, умноженной на сопротивление, которое он встречает. Это напряжение во много раз превосходит внутренние перенапряжения.
Перенапряжение может появиться и при разряде молнии в землю вблизи линии электропередачи. Такие перенапряжения называют наведенными или индуктированными. Как при прямом ударе молнии, так и при разряде вблизи линии вдоль проводов в обе стороны от места разряда будет распространяться волна высокого потенциала. Достигнув подстанции, волна вызовет на ее шинах значительные перенапряжения, которые будут воздействовать на трансформаторы. Эти внешние перенапряжения, несмотря на их ничтожную длительность, измеряемую микросекундами, являются наиболее опасными для изоляции трансформатора.
Волны внешних перенапряжений воздействуют, в первую очередь, на изоляцию «входных» витков и катушек, при этом вся «входная» (начальная) часть обмотки оказывается под действием максимальных градиентов, т. е. максимальной разности потенциалов между соседними витками и катушками. Эти максимальные напряжения проникают в глубину обмотки и во много раз превышают напряжения, действующие на витки и катушки в нормальном режиме работы, поэтому атмосферные перенапряжения особенно опасны для межкатушечной и межвитковой изоляции обмоток.
Итак, требования к прочности изоляции трансформатора определяются номинальным напряжением сети, а также внешними и внутренними перенапряжениями.
Виды изоляции.
В трансформаторе различают внутреннюю и внешнюю изоляции.
Внешней называют изоляцию снаружи бака трансформатора. Изолирующей средой для нее является воздух, а ее электрическая прочность зависит от атмосферных условий (давления, температуры, влажности и осадков). К внешней относят и воздушную изоляцию между вводами обмоток и наружными элементами конструкции (расширителем, патрубками, газовым реле), а также внешние поверхности вводов ВН и НН.
Внутренней называют изоляцию токопроводящих частей (обмоток, отводов, переключателей) между собой внутри бака и заземленными частями трансформатора. Изолирующей средой для нее является трансформаторное масло (или другой жидкий диэлектрик), твердый диэлектрик или их комбинация. К внутренней относят главную и продольную изоляцию обмоток.
Изоляцию обмотки от остова и других обмоток, гальванически не соединенных с ней, называют главной, а между частями одной и той же обмотки (соседними витками, катушками, слоями) — продольной. Твердую изоляцию выполняют в виде покрытий, изолирования и барьеров.
Покрытием называют сравнительно тонкий (не более 1—3 мм) слой изоляции (бумага, лак), плотно охватывающий проводник, например витковая изоляция обмоточных проводов.
Изолирование отличается от покрытия большей толщиной слоя изоляции (до десятков миллиметров), улучшающей распределение электрического поля вокруг проводника, например бумажная (или лакотканевая) изоляция концов внутренней обмотки трансформатора.
Барьерами называют прямые или фасонные перегородки из электрокартона, бумажно-бакелитовых цилиндров или трубок, разделяющих масляные промежутки между токопроводящими и заземленными частями трансформатора. Изоляцию, состоящую из масляных промежутков, разделенных барьерами, называют маслобарьерной. Главную изоляцию обмоток выполняют, как правило, маслобарьерной, а продольную — чисто масляной (катушки между собой) или твердой (между соседними витками).
Факторы, влияющие на электрическую прочность изоляции.
При эксплуатации изоляция трансформатора должна выдерживать, не разрушаясь, электрические и тепловые воздействия, механические усилия при коротком замыкании, а также быть стойкой к химическим процессам, которые могут возникнуть из-за содержания в ней посторонних примесей, влаги и воздействия повышенной температуры.
От качества сборки во многом зависит способность изоляции сохранять электрическую прочность. Сборщик трансформаторов должен знать, что любая небрежность при установке изоляционных деталей, монтаже обмоток или отделке активной части может стать причиной повреждения изоляции. Обрыв полоски бумаги, изолирующей обмоточный провод, может вызвать витковое замыкание, недостаточная толщина изоляции, наложенной на конец обмотки,— пробой главной изоляции, посторонние предметы (волокна ткани, куски бумаги, пыль, грязь, влага) — загрязнение масла. Посторонние примеси, воздух, влага создают «мостики», по которым возможен пробой изоляции, что резко снижает электрическую прочность масла.
Очень вредными являются воздушные включения в изоляции, возникающие после заполнения бака маслом в различных полостях и «лабиринтах» внутренней изоляции. Под воздействием электрического поля в местах скопления воздуха возникают разряды, постепенно разрушающие органическую изоляцию. Необходимо удалить воздушные включения, для чего трансформатор перед испытаниями (или включением в работу) прогревают, и воздух, расширяясь, покидает изоляцию.
Конструкция изоляции и ее деталей.
Конструкция главной и продольной изоляций обмоток различается в зависимости от мощности и класса напряжения трансформатора. Однако принципиальное строение изоляции и типовые элементы конструкции одинаковы для большинства трансформаторов со стержневой магнитной системой. Размещение обмоток и основных изоляционных деталей трехфазного трансформатора показано на рис. 24. Обмотки высшего 5 и низшего 21 напряжений намотаны на бумажно-бакелитовые цилиндры 7 и 19, которые кроме механической опоры выполняют роль барьеров, изолирующих обмотку НН от магнитной системы обмотки ВН и НН друг от друга.
Рис. 24. Расположение обмоток и изоляции трансформатора мощностью 6,3 МВ-А (разрез): 1 — уравнительная изоляция, 2, 10 — нижний и верхний концы обмотки НН, 3, 9 — нижняя и верхняя ярмовые изоляции, 4, 8 — нижнее и верхнее опорные кольца обмотки ВН, 5, 21 — обмотки ВН и НН, 6 — опорный клин (рейка) обмотки ВН, 7, 19 — цилиндры, 11 — бумажная изоляция верхнего конца обмотки НН, 12 — шинка заземления прессующего кольца, 13 — прессующий винт, 14 — ярмовая балка, 15, 16 — стальной и изоляционный стаканы, 17 — прессующее кольцо, 18, 23 — верхнее и нижнее опорные кольца обмотки НН, 20 — клин (рейка), 22 — прокладка между катушками
Другим элементом главной изоляции служит концевая изоляция обмоток — это изоляционные детали и конструкции, изолирующие торцовые части обмоток от ярма, ярмовых балок и стальных прессующих колец. На рис. 24 концевой изоляцией являются уравнительная 1, нижняя 3 и верхняя 9 ярмовые изоляции. Уравнительная изоляция выравнивает плоскости,ярма и ярмовой балки, создавая надежную опору для обмоток.
Ее изготовляют из электрокартона в виде полуколец и сегментов с прокладками или дерева для трансформаторов мощностью до 6,3 МВ-А.
Ярмовую изоляцию трансформаторов выполняют в виде шайбы из электрокартона (рис. 25, и, к) с приклепанными или приклеенными к ней с двух сторон прокладками 2, образующими каналы для прохода масла к ярму и обмоткам. Обычно число каналов соответствует числу и расположению прокладок между катушками обмоток. Прокладки 2 прикрепляют к шайбе 1 «заклепками» из электрокартона. Во избежание снижения электрической прочности прокладки сверлят не насквозь, а лишь на часть толщины.
Рис. 25. Детали изоляции силовых трансформаторов:
а и б — электрокартонная и деревянная уравнительные изоляции трансформаторов, в — угловая шайба, г — клин (рейка), д — двойная прокладка, е — опорное кольцо, ж — прокладка между катушками, з — барьер, и — ярмовая изоляция, к — нижняя ярмовая изоляция; 1 — шайба из листового электрокартона, 2 — прокладки из прессованного электрокартона, 3, 5 — деревянные детали, 4 — отверстие для прессующих шпилек, 6 — сегмент ярмовой изоляции
Для прохода концов внутренних обмоток в шайбе 1 делают вырезы, а в мощных трансформаторах ее разрезают, выделяя сегмент 6 в зоне выхода концов.
Для обмоток 110 кВ и выше обязательным элементом концевой изоляции является угловая шайба (рис. 25, в), которая представляет собой кольцевой Г-образный барьер, охватывающий край обмотки. Цилиндрическая и горизонтальная части угловой шайбы затрудняют развитие электрического пробоя как в радиальном направлении, так и в сторону ярма. На рис. 25 показаны различные детали изоляции обмотки: между отдельными катушками (рис. 25, же, д) обмотки и между соседними обмотками (рис. 25, г, з).
Физико-химические методы оценки состояния силовых трансформаторов в условиях эксплуатации. Показатели оценки состояния бумажной изоляции.
В процессе эксплуатации силового трансформатора целлюлозная изоляция обмоток претерпевает деградацию, обусловленную развитием процессов деструкции и дегидратации, сопровождающихся ухудшением ее физико-химических свойств. Это проявляется в снижении механической прочности, окислении и образовании пор, хемосорбции кислых продуктов, образующихся в процессе старения трансформаторного масла, а также соединений металлов переменной валентности.
Из-за сложного взаимодействия параллельных и последовательных химических процессов, приводящих к деградации, и большого количества влияющих факторов, не представляется возможным прогнозировать степень износа изоляции обмоток путем анализа воздействий эксплуатационных факторов. Следует так же отметить, что электрическая прочность пропитанной маслом бумаги в результате ее старения существенно не изменяется, так как разрушенные участки целлюлозной изоляции немедленно заполняются маслом и электрические показатели (сопротивление и тангенс угла диэлектрических потерь изоляции) существенно не изменяются и не могут служить индикаторами старения.
Оценка износа изоляции обмоток для каждого конкретного трансформатора должна включать непосредственный анализ физико-химического состояния целлюлозной изоляции и сопутствующих показателей, свидетельствующих о степени развития ее деградации. При этом необходимо иметь набор диагностических признаков, позволяющих объективно оценивать степень износа изоляции и принимать решение о возможности и целесообразности дальнейшей эксплуатации трансформатора.
Формирование набора диагностических признаков должно основываться на анализе физико-химических процессов, происходящих в целлюлозной изоляции под воздействием эксплуатационных факторов. Среди этих факторов можно выделить наиболее значимые в плане влияния их на скорость развития деградации: электрическое поле, температура, наличие воздуха (кислорода), наличие химически активных примесей (продуктов старения), наличие влаги.
К настоящему времени накоплен достаточно обширный фактический материал по влиянию на целлюлозу различных факторов. Это позволяет выделить основные физико-химические процессы, приводящие к деградации изоляции обмоток в процессе эксплуатации силовых трансформаторов:
- каталитический кислотный алкоголиз;
- термическая деструкция и дегидратация;
- гидролиз целлюлозной изоляции;
- окислительная деструкция при воздействии кислых продуктов старения масла и содержащихся в нем окислителей.
Существенное влияние на ускорение старения целлюлозной изоляции в среде жидкого диэлектрика оказывает электрическое поле. Оно усиливает воздействие практически всех физико-химических факторов, а также способствует адсорбции на поверхности целлюлозной изоляции продуктов старения трансформаторного масла и конструкционных материалов.
Воздействие электрического поля ускоряет и другой важный процесс деградации целлюлозы — каталитический кислотный алкоголиз при действии гидроксилсодержащих углеводородов (спиртов) в присутствии низкомолекулярных органических кислот и других продуктов, образующихся в масле в процессе старения. Высокая степень влияния этого процесса на деградацию изоляции обмоток обусловлена тем, что трансформаторное масло по своим физико-химическим характеристикам является лучшим пластификатором для целлюлозной изоляции, чем вода. Наличие в целлюлозной изоляции участков с сильным межмолекулярным взаимодействием, т.е. полностью «кристаллических», недоступных для масла областей, в общем случае составляет не более 20%, и с увеличением времени эксплуатации будет уменьшаться под действием электрического поля и других эксплуатационных факторов (температуры, наличия химически активных примесей и др).
Гидролиз целлюлозной изоляции, протекающий параллельно с процессом кислотного алкоголиза, по сравнению с ним вносит существенно меньший вклад в общий процесс деградации. Это обусловлено достаточно низким содержанием влаги в изоляции трансформатора при нормальной его эксплуатации.
Важным фактором старения целлюлозной изоляции является ее термолиз, вызванный повышенной температурой. Под воздействием высокой температуры (более +90°С) в целлюлозной изоляции, помимо ускорения перечисленных выше процессов, активизируются также процессы термической деградации — деструкция и дегидратация в аморфных и мезоморфных областях с образованием фурфурола и фурановых соединений.
Наряду с указанными процессами деградации, в процессе эксплуатации происходит окислительная деструкция целлюлозной изоляции при воздействии кислых продуктов старения масла и содержащихся в них окислителей. Этот процесс приводит к образованию в макромолекулах полимера окисленных (главным образом карбоксильных) групп и нарушениям в ее структуре. Разрушение структуры целлюлозной изоляции и образование окисленных групп приводит к хемосорбции низкомолекулярных продуктов деструкции, а также кислых продуктов старения масла, ионов меди и железа, образующихся при коррозии металлических компонентов трансформатора в процессе его эксплуатации. Данный процесс сопровождается выделением в масло оксида и диоксида углерода, а визуальным признаком каталитической термоокислительной деструкции целлюлозной изоляции обмоток является ее темно-коричневый цвет.
Рассмотренные процессы деградации целлюлозной изоляции обмоток (каталитический кислотный алкоголиз, термическая деструкция и дегидратация, гидролиз и окислительная деструкция) являются наиболее значимыми и приводят к снижению механической прочности бумаги и образованию воды.
Для оценки состояния бумажной изоляции обмоток предусмотрено два метода:
- по наличию фурановых соединений в масле;
- по степени полимеризации образцов изоляции.
Следует отметить, что деструкция целлюлозной изоляции в процессе эксплуатации трансформатора может сопровождаться выделением в трансформаторное масло фурановых соединений: фурфурол (2-фурфурол), 5-гидроксиметилфурфурол, фурфуриловый спирт, 2-ацетилфуран, метилфурфурол (2 -метил-2 -фурфурол) и ряда других, основными из которых следует считать фурфурол и гидроксиметилфурфурол. При этом, согласно полярности, 80% фурфурола растворяется в изоляционном масле, а гидроксиметилфурфурол в большей степени адсорбируется на бумажной изоляции, чем переходит в трансформаторное масло.
Допустимое значение содержания фурановых соединений (ограничивающего область нормального состояния) установлено не более 0,0015% массы (в том числе фурфурола — 0,001% массы). Однако выход этих соединений в процессе деградации изоляции не является стехиометрическим в отношении числа разрывов в средней по массе макромолекуле целлюлозы. Поэтому данный показатель не отражает реально степень деструкции целлюлозы. Наличие в масле фурановых соединений может свидетельствовать лишь о локально протекающем процессе деструкции и не отражает динамику деградации целлюлозной изоляции. К тому же фурановые соединения разлагаются в кислой среде с образованием продуктов нефуранового типа. Кроме того, при наличии в трансформаторе термосифонного фильтра образующиеся фурановые соединения адсорбируются на силикагеле и распадаются в кислой среде.
Объективным показателем, позволяющим оценивать степень износа изоляции обмоток, является степень полимеризации, прямо характеризующая глубину ее физико-химического разрушения в процессе эксплуатации. При этом снижение степени полимеризации имеет монотонную зависимость и отражает монотонное уменьшение механической прочности изоляции, что определяет детерминированную диагностическую ценность использования данного показателя.
Как указывалось выше, для оценки состояния бумажной изоляции обмоток силовых трансформаторов предусмотрено измерение степени полимеризации образцов этой изоляции. При этом ресурс бумажной изоляции обмоток считается исчерпанным при снижении значения степени полимеризации до 250 единиц.
Для объективной оценки износа изоляции обмоток трансформатора необходимо проводить измерение степени полимеризации образца витковой изоляции, отобранной в одной из верхних катушек. Отбор образца витковой изоляции может быть выполнен на отключенном трансформаторе, как при капитальном ремонте, так и при осуществлении частичного слива масла. Представительность заложенного в трансформатор образца целлюлозной изоляции, а также образцов барьерной изоляции, в отношении достигнутого уровня деструкции изоляции обмоток не обеспечивается в полной мере, поскольку такие образцы расположены в баке трансформатора в условиях, не отвечающих наиболее нагретой зоне.
В отношении деструкции витковой изоляции обмоток необходимо отметить, что достижение значения 250 ед. может оцениваться, как не менее чем четырехкратное снижение механической прочности изоляции по отношению к исходной. Это резко повышает риск возникновения витковых замыканий и повреждения трансформатора при возникновении механических усилий, в первую очередь при протекании сквозных токов коротких замыканий.
Значимость процесса дегидратации напрямую связана со степенью износа бумажной изоляции обмоток. Если выход воды из бумаги, имеющей степень полимеризации более 300 ед., составляет порядка 10 -3 . 10 -2 % массы и не оказывает существенного влияния на работоспособность изоляции, то при достижении значений степени полимеризации ниже 250 ед. выход воды из-за дегидратации может составлять более 6% массы, а это приводит к снижению электрической прочности изоляции.
Измерения степени полимеризации для получения объективной оценки износа изоляции необходимо проводить посредством определения вязкостных характеристик растворов целлюлозной изоляции в кадмийэтилендиаминовом комплексе. Это позволяет обеспечить отсутствие значимых деструктивных изменений в испытуемых образцах целлюлозы, в том числе и окисленных. Применение других растворителей, как правило, вызывает химическую деструкцию целлюлозы. Проведение анализа степени полимеризации изоляции путем перевода ее в эфиры может привести к завышенным значениям показателя вследствие растворения низкомолекулярной фракции и, как следствие, к ошибочным выводам.
Источник: © Львов М.Ю., Кутлер П.П. Физико-химические методы в практике оценки состояния силовых трансформаторов в условиях эксплуатации: Учебно-методическое пособие. — М.: ИУЭ ГУУ, ВИПК-энерго, ИПК госслужбы, 2003. — 20 с