Старение трансформаторного масла

Трансформаторное масло служит в качестве охлаждающей среды, а также изоляционным материалом. Масло, вместе с изоляционной бумагой Крафт  и плотным картоном распорки защищают трансформатор даже при скачках напряжения, вибрации, коротких замыканиях и других стрессовых ситуациях.

В то же время есть целый ряд различных процессов старения, которые влияют на масло и бумагу, а бумага является наиболее важной частью трансформатора, которая должна быть защищена. Если бумага выходит из строя, трансформатор терпит сбой.

Трансформаторное масло состоит в основном из углеводородов (более 99%), оно похоже на обычное дизельное топливо. Однако, остальные компоненты масла, которые составляют менее 1% масла, оказывают наибольшее влияние на его эксплуатационные свойства, и на особенности применение.

Наиболее распространенной причиной распада масла является Процесс окисления. Это очень сложный процесс, так как окисление масла и деградация бумаги связаны друг с другом

Однако, бумага в значительной степени зависит от масла, которое контролирует и удерживает уровень вредных загрязнений в бумаге до минимума.

Трансформаторные масла, можно разделить на две группы: ингибированные и неингибированные. Ингибированные масла содержат синтетические антиоксиданты, в то время как неингибированные масла полагаются на природные антиоксиданты, которые присутствуют в менее рафинированных маслах. Ингибированные масла обычно имеют более длительный жизненный цикл, но на протяжении всего срока службы масла, необходимо контролировать содержание ингибитора,  поддерживая его на достаточном уровне. Это требует постоянного наблюдения.

Трансформатор потерпел катастрофическую неполадку – повреждение изоляционной бумаги из-за несвоевременной профилактики

Наиболее вредными соединениями для системы изоляции  трансформатора являются вода, кислоты и шлам, образующиеся в ходе окисления. Шлам – это высокополярная смесь загрязнений, которые не растворяются в масле, а вместо этого, оседают в баке трансформатора и образуют отложения в системе изоляции.  Эти нежелательные отложения  препятствуют  нормальному потоку масла внутри трансформатора и могут привести к перегреву даже при низких температурах воздуха. Образующиеся кислоты разъедают медные части обмоток трансформатора. Медные обмотки затем начинают окисляться, что приводит к последующему сбою трансформатора. Кроме того, кислоты разрушают изоляционную бумагу и, с увеличением кислотного числа масла, процесс деградации бумаги ускоряться, что также приводит к сбоям трансформатора.

Срок службы изоляционной бумаги трансформатора во многом зависит от содержания воды и кислоты в масле и самой бумаги. Большая часть воды и влаги, находящиеся в трансформаторе, содержится именно в изоляционной бумаге. В самом масле количество воды и влаги  является относительно небольшим (особенно, если масло регулярно очищают). Содержание воды в масле можно легко измерить с использованием датчиков влажности, и гораздо труднее измерить содержания воды и влаги в бумаге.

КПН-901 устройство контроля пробивного напряжения трансформаторного масла

Изоляционная бумага состоит из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина в качестве основных компонентов. И только деградация  “целлюлозы” имеет наибольшее влияние на прочность бумаги и ее способность защищать трансформатор. Поэтому изменения физических свойств бумаги являются основными причинами беспокойства, так как они непосредственно влияют на ее способность выдерживать короткие замыкания и вибрации напряжения.

Чрезмерное содержание воды также негативно влияет на диэлектрическую прочность масла. Содержание воды в масле можно уменьшить путем применения своевременных профилактических процедур технического обслуживания и масло может быть восстановлено. С другой стороны, некоторые негативные изменения  физических свойств бумаги невозможно возвратить обратно. Можно остановить  процесс деградации бумаги с помощью специального процесса , но любой ущерб, уже нанесенный бумаге, останется неизменным.

Институт инженеров электротехники и электроники (IEEE) определил, что у трансформатора  заканчивается срок службы, если его изоляционная бумага потеряла 75% своего предела прочности  или степень полимеризации. С такими показателями, трансформатор не сможет надежно выдержать очередную перегрузку напряжения или короткое замыкание.

Так как срок службы трансформатора непосредственно связан с долговечностью изоляционной бумаги, очень важно защитить бумагу и масло путем удаления воды, влаги и других нежелательных загрязнений:  до того, как бумага разрушится и перестанет выполнять свою работу.

Есть целый ряд процедур технического обслуживания для решения проблем, описанных выше. Поэтому не стоит ограничиваться  просто заменой масла, т.к. существуют современные методы очистки и регенерации масла в комплексе с программами мониторинга и анализа. В каждом индивидуальном случае решения принимаются  на основе, насколько это возможно, анализа растворенных газов в масле (DGA) и непрерывного мониторинга газа в масле.