Эксплуатация трансформаторного масла

Трансформаторным (изоляционным) маслом заполняются баки силовых трансформаторов и реакторов, масляных выключателей, измерительные трансформаторы и вводы.
Масло в трансформаторах и реакторах используется в качестве охлаждающей среды и изоляции. На трансформаторных подстанциях находят применение масла различных марок, выпускаемые по стандартам и техническим условиям. Масла различных марок существенно отличаются по своим диэлектрическим свойствам, поэтому каждое из них предназначается для заливки в оборудование определенных классов напряжения.
Трансформаторное масло подразделяется:
на свежее сырое (без присадок или стабилизированное присадкой) в том виде, в каком оно поставляется заводом: регенерированное;
чистое сухое (свежее сырое или регенерированное масло либо смесь этих масел после подсушки);
эксплуатационное (показатели которого соответствуют нормам на масло, находящегося в эксплуатации с момента ввода в эксплуатацию до момента слива на регенерацию);
отработавшее (у которого после некоторого периода эксплуатации показатели не соответствуют нормам на эксплуатационное масло).
Основные физико-химические и диэлектрические свойства трансформаторных масел следующие.
Электрическая прочность является одной из основных характеристик масла, которая определяется по пробивному напряжению. Для свежего масла пробивное напряжение должно быть не менее 30 кВ. Снижение пробивного напряжения свидетельствует, как правило, о загрязнении масла водой, воздухом, волокнами и другими примесями.
Тангенс угла диэлектрических потерь (tg 5) характеризует свойства трансформаторного масла как диэлектрика. Диэлектрические потери характеризуют его качество и степень очистки свежего масла, а в процессе эксплуатации — степень его загрязнения и старения. Ухудшение диэлектрических свойств (увеличение tg5) приводит к снижению изоляционных характеристик трансформатора в целом.
Цвет масла у большинства масел светло-желтый. Темный цвет свежего масла характеризует отклонения в технологии его изготовления на заводе. Цвет масла используется для ориентировочной оценки его качества как в отечественной, так и в зарубежной практике.
Механические примеси — нерастворенные вещества, содержащиеся в масле в виде осадка или в взвешенном состоянии. Это — волокна, пыль, продукты растворения в масле компонентов, применяемых в конструкции трансформатора (лаков, красок и т.п.). Другие примеси появляются в масле после внутренних повреждений трансформатора (электрической дуги, мест перегревов) в виде обуглившихся частиц. По мере старения в масле накапливается шлам, который, осаждаясь на изоляции, ухудшает ее диэлектрические свойства.
Влагосодержание как показатель состояния масла тщательно контролируется в эксплуатации. Ухудшение этого показателя свидетельствует о потере герметичности трансформатора или о его работе в недопустимом нагрузочном режиме (интенсивном старении изоляции под воздействием значительных температур).
Температура вспышки масла характеризует степень его испаряемости. В эксплуатации она постепенно увеличивается за счет улетучивания легких фракций. Температура вспышки для обычных трансформаторных товарных масел колеблется в пределах 130... 150°С, а для арктического масла от 90 до 115 °С и зависит от упругости их насыщенных паров. В отношении пожарной безопасности большую роль играет температура самовоспламенения — это температура, при которой масло при наличии воздуха над поверхностью загорается самопроизвольно без поднесения пламени, температура самовоспламенения трансформаторных масел составляет 350...400°С.
Кислотное число масла — это количество едкого кали (КОН), выраженного в миллиграммах, необходимое для нейтрализации свободных кислот в 1 г масла. Этот показатель характеризует степень старения масла, о чем свидетельствует появление в нем кислотных соединений. Кислотное число не должно превышать 0,25 мг КОН на 1 г масла.
Водорастворимые кислоты и щелочи, содержащиеся в масле, свидетельствуют о его низком качестве. Они могут образовываться в процессе изготовления масла при нарушении технологии производства, а также в процессе эксплуатации в результате его окисления. Эти кислоты вызывают коррозию металла и ускоряют старение изоляции.
Стабильность проверяется в эксплуатации при получении партий свежего масла путем проведения его искусственного старения (окисления) в специальных аппаратах. Стабильность масла характеризует его долголетие, т.е. срок службы, и определяется двумя показателями — процентным содержанием осадка и кислотным числом.
Температура застывания проверяется для трансформаторных масел, работающих в северных районах. Это наибольшая температура, при которой масло застывает настолько, что при наклоне пробирки под углом 45° его уровень в течение 1 мин остается неизменным. Недопустимое повышение вязкости масла из-за снижения температуры окружающего воздуха может стать причиной повреждения подвижных элементов конструкции трансформатора (маслонасосов, РПН), а также ухудшает теплообмен, что приводит к перегреву и старению изоляции (особенно витков) токоведущих частей трансформатора.
Газосодержание масла в герметичных трансформаторах должно соответствовать нормам. Измерение суммарного газосодержания производится с помощью хроматографа. Косвенно по этому показателю определяется герметичность трансформатора. Повышение содержания газа (в том числе воздуха) в масле приводит к ухудшению его свойств: возрастанию интенсивности окисления масла кислородом воздуха и, кроме того, некоторому снижению электрической прочности изоляции активной части трансформатора.
Плотность определяется для расчета массы поступившего на предприятие масла. Она характеризует содержание ароматических углеводородов, т.е. восприимчивость масел к присадкам, их гигроскопичность, сопротивляемость воздействию электрического поля и др.
Вязкость характеризует подвижность масла при температурных колебаниях в трансформаторе. Из-за ухудшения вязкости нарушается теплообмен в трансформаторе, ускоряется старение изоляции, возрастает сопротивление подвижным элементам конструкции трансформатора (например, устройств РПН).
Показатель преломления контроля содержания в масле нафтеноароматических углеводородов.
Основные показатели качества трансформаторного масла представлены в табл. 3.1.
Отечественные масла марок Т-750, Т-1500 и ГК по качеству являются конкурентами зарубежным маслам.

Таблица 3.1
Предельно допустимые значения показателей качества трансформаторного масла

Окончание табл. 3.1

* Проба трансформаторного масла, предназначенная для определения tgd, дополнительной обработке не подвергается. ** Условия определения стабильности масла против окисления следующие: для марок Т-750 и Т-1500 — длительность 30 ч, температура окисления 130 °С, расход кислорода 50 см'/мин; для марок ТСп, ТКп, ТАп — соответственно 14 ч, 120° и 200 см3/мин; для марки ГК — соответственно 14 ч, 155 °С и 50 см3/мин.
*** Для трансформаторов с азотной защитой допускается после заливки не производить проверку газосодержания масла. В процессе эксплуатации проверку газосодержания допускается производить приборами, имеющимися на установке по дегазации масла, или хроматографическим методом.

Смешение трансформаторных масел. Специальные исследования, проведенные отечественными научными организациями, показали, что при смешении масел различных марок в любых отношениях они не образуют смесей с отрицательными свойствами, т. е. между их компонентами не происходит образования новых химических и межмолекулярных связей. На практике перед смешением различных масел необходимо проверять tgS их пробной смеси,
чтобы убедиться, что этот показатель не превосходит нормируемых значений.
Не допускается смешение свежих и эксплуатационных масел в силовых трансформаторах на напряжение 110 кВ и выше, если tg5 их пробной смеси превышает tg5 одного из компонентов.