Сроком эксплуатации трансформатора, в действительности является срок жизни изоляционной системы. Наиболее широко используемой системой изоляции является жидкая изоляция (трансформаторные масла), а также твердая изоляция (бумага, лес, т.е. целлюлозная продукция). Изоляционное масло обеспечивает почти 80% электрической прочности в трансформаторе. Большинство поломок трансформаторов (почти 85%) происходит из-за повреждения системы изоляции.
Трансформаторные масла являются хорошей изоляционной средой, когда ими насыщены изоляционные бумаги, картоны ткани и увеличивают пробивное электрическое напряжение материалов, которыми изолируются обмотки. Низкая вязкость масла позволяет ему проникать в твердую изоляцию и отводить тепло, передавая его в систему охлаждения. В этом случае жидкая изоляция также служит как охладитель. Стабилизация масел от окисления позволяет маслам работать при высокой температуре и на долгое время предохраняет систему изоляции от серьезных поломок
Процесс старения.
Старение или ухудшение изоляционного масла, обычно связывается с окислением. При появлении в масле кислорода и воды, изоляционное масло окисляется даже при идеальных условиях. На состояние изоляционного масла, также влияют загрязнения появляющиеся от твердых материалов трансформатора, которые растворяются в масле. Реакции, происходящие в масле между не стабильными гидрокарбонатами, кислородом и другими катализаторами, такими как влажность и с помощью таких ускорителей, как тепло, приводят к распаду (окислению) масла.
Тепло и влажность вместе с окислением, которые действуют как первоначальные ускорители, являются главными врагами твердой изоляции. При правильном обслуживании охладительной и изоляционной систем, возраст эксплуатации изоляционной системы может быть увеличен от 40 до 60 лет. К сожалению, окисление масла устранить не возможно, но его можно контролировать (замедлить) через процесс обслуживания. Одним из основных положений в обслуживании трансформатора является ежегодная проверка масла. Анализ масла позволяет судить о состоянии изоляционной системы трансформатора.
Влажность состоит из чистой воды, воды растворенной в продуктах распада масла, растворенной воды и воды, которая имеет химическую связь (часть химической структуры в молекулах глюкозы и необходимой для сохранения механической прочности целлюлозы). Полностью очищение от влажности изоляционной целлюлозы не возможно.
Трансформаторное масло растворяет больше влаги при высоких температурах, чем при низких. Если смесь масла с водой охладить, вода уйдет в осадок. Отторженная вода будет впитываться в изоляцию, или ее притягивают продукты распада в масле (вода, смешанная с маслом). Влажность будет распределяться между бумагой и маслом, но непропорционально. Изоляционная бумага поглощает воду с масла и удерживает ее внутри, в местах самого высокого напряжения.
Загрязнение формируется в процессе износа трансформатора.
Кислоты, сформированные в процессе окисления, атакуют целлюлозу и металлы и создают мыльный металл, альдегид, спирт, которые осаждаются как кислотные грязи (тяжелые вещества) на изоляции, боковых стенах бака, в дыхательной системе, системе охлаждения, и т.д. Грязь появляется быстрее при сильно загруженном, горячем и при не правильно эксплуатируемом трансформаторе. Грязь увеличивает вязкость масла, и тем самым уменьшает его охлаждающую способность, что ведет к сокращению службы трансформатора.
Загрязнение также является причиной усадки изоляции, приводит к разрушению лаков и целлюлозных материалов. Они также являются проводниками разрядов и токов и являясь гигроскопичными впитывают влагу и приводят к перегреву системы изоляции. Грязи осаждаются на сердцевину обмотки, что приводит к увеличению температуры работающего трансформатора.
Что влияет на срок эксплуатации трансформатора
Целлюлозные материалы являются слабейшими цепями в системе изоляции. Так, как срок жизни трансформатора - это фактически срок жизни целлюлозной изоляции, и выход из строя целлюлозы является невосстановимым, то есть прямой смысл для устранения продуктов распада, пока они не испортили целлюлозу. При надлежащей программе по уходу за твердой изоляцией изоляция может иметь очень продолжительный период эксплуатации.
Нормальным обслуживанием силового трансформатора должен быть практический срок между 50 - 75 лет. Но условия, в которых система изоляции обслуживается, определяет разницу реальной эксплуатации между 20 - 50 лет + эксплуатационный срок трансформатора. Опыт показывает, что самыми распространенными причинами выхода трансформатора из строя, как правило, являются небрежности в обслуживании трансформатора и его эксплуатации.
Трансформаторное масло можно полностью восстановить, и сделать его как новым. Срок использования изоляционного масла при хорошем обслуживании можно продлить на неограниченный срок. Возможность регенерации наихудшего окисленного масла должна рассматриваться относительно высокой стоимости нового масла.
Очень важно устранить влагу и сохранять изоляцию с низкой степенью влажности. Присутствие влаги увеличивает скорость старения. Изоляционная обмотка с содержанием 1% влаги увеличивает старение в десять раз быстрее, чем с 0,1 % содержания влаги.
На каких принципах должен основываться профилактический ремонт?
Очистка трансформаторного масла, включая регенерацию, является профилактическим инструментом обслуживания трансформатора с целью продления его жизни.
Цель профилактического ремонта - удалить остатки продуктов старения из твердой изоляции и масла до того, как они повредят трансформаторную изоляционную систему (степень поврежденности изоляции определяется по фурановым соединениям).
Хорошо спланированная профилактическая стратегия позволит избежать увлажнения изоляционной системы и убедиться, что трансформатор всегда работает в чистой среде.
Профилактическое обслуживание трансформатора: условия обслуживания масла
Для того чтобы остановить или замедлить процесс старения трансформаторной изоляции, необходимо хранить масло в самом хорошем состоянии.
Это может быть достигнуто путем:
• постоянный мониторинг условия состояния масла;
• содержать силикагель в дыхательной системе в хорошем состоянии (голубой цвет). Не допускать порозовения силикагеля более, чем на одну треть объема;
• производить ремонт утечки масла - как только они обнаружены;
• не доливайте увлажненное масло с предварительно открытой емкости;
• начните осушку масла, как только содержание влаги вырастет до 20 ppm или пробивное напряжение упадет ниже 50 кВ;
• отслеживайте кислотное состояние масла, и отрегенерируйте масло до того, как оно достигнет критического уровня 0,2 КОН/г
