В масле работающего трансформатора может содержаться некоторое количество твердых частиц. Наиболее опасными для изоляции являются проводящие частицы (металлы, углерод, влажные волокна и т. д.). Известны случаи повреждения трансформаторов, причиной которых являлось загрязнение масла твердыми частицами.
Источники образования твердых частиц, их состав
Степень опасности определяется количеством частиц, их размером и природой. По-видимому, более жесткое ограничение количества частиц должно быть для трансформаторов высших классов напряжения. Разработка таких нормативов требует проведения дополнительных исследований. Главными источниками образования частиц являются системы охлаждения, особенно насосы, а также процессы старения твердой изоляции и масла.
Характерным является неравномерное распределение частиц в масле трансформатора. Методы отбора проб и счета частиц приведены в публикации МЭК-60970 (Методы подсчета и определения размеров частиц в изоляционных жидкостях).
Обычно после сборки трансформатора на заводе в масле содержится большое количество частиц, главным образом волокон целлюлозы. Поэтому масло трансформаторов напряжением 220 кВ и выше перед испытаниями подлежит фильтрации. После монтажа на месте установки в эксплуатации фильтрация должна быть произведена повторно, т. к. в масле могут появиться частицы из системы охлаждения.
Во время эксплуатации с течением времени количество частиц в масле может возрасти. Характерный количественный состав частиц в зависимости от их размеров приведен в таблице 1.
В МЭК-60970 рекомендована процедура отбора пробы масла для определения количества частиц. Важно обеспечить чистоту сосуда для масла и вентиля, через который берется проба. Желателен отбор из движущегося потока масла. Отбор пробы из застойной зоны на дне бака может сильно исказить результат.
Повреждения трансформаторов вследствие наличия большого количества твердых частиц отмечались главным образом на трансформаторах сверхвысокого напряжения (СВН). Наибольшее число известных случаев повреждения имело место в масляных промежутках, например, с экрана высоковольтного ввода или отвода и пр., где отсутствовали барьеры.
Оценка результатов определения количества частиц
Рабочей группой Исследовательского комитета 12 СИГРЭ рекомендована классификация результатов определения количества частиц.
Результаты, оцененные согласно таблице 2, могут быть уточнены после проведения испытаний электрической прочности масла. Эти испытания должны быть проведены согласно МЭК-60156. Если результаты испытаний не будут соответствовать измеренному количеству частиц, испытания следует повторить. При этом должна быть применена методика, которая способна выявить влияние частиц. Для рекомендаций принято «граничное» значение электрической прочности, сниженное на 30% или более по сравнению с новым маслом. Рекомендуются дальнейшие действия применительно к трансформаторам СВН, приведенные в таблице 3.
Таблица 1. Типичный пример количества твердых частиц в естественно загрязненном масле трансформатора
| Кумулятивное число | Дифференциальное число | ||
Размеры | Количество частиц в 100 мл, | Диапазоны раз- | Количество частиц, указанных |
частиц, мкм | больших указанного размера | мера частиц, мкм | размеров в 100 мл |
5 | 11600 | 5-15 | 10930 |
15 | 670 | 15-25 | 551 |
25 | 119 | 25-50 | 107 |
30 | 12 | 50-100 | 11 |
100 | 1 | Более 100 | 1 |
Таблица 2. Уровни содержания твердых частиц в масле трансформаторов
| Максимальное количество в 100 мл | Обозначение содержания частиц | Оценка | ||
5 мкм | 15 мкм | |||
250 | 32 | Нулевое | Уровень содержания частиц в растворителе в сосуде, предназначенном для отбора масла (согласно МЭК) | |
1000 | 150 | Низкое | Масло высшей чистоты перед заводскими испытаниями и перед включением в эксплуатацию | |
32000 | 4000 | Нормальное | Уровень содержания частиц типичный для трансформаторов в эксплуатации | |
130000 | 16 000 | Предельное | Уровень содержания частиц имеющий место в значительном числе трансформаторов в эксплуатации | |
> 130 000 | >16000 | Высокое | Уровень, редко встречающийся и свидетельствующий о ненормальном состоянии | |
Таблица 3. Рекомендации при загрязненном масле
Уровень содержания частиц | Электрическая прочность | Рекомендации | |||
Нормальный | Хорошая | Меры не требуются Определить тип частиц | |||
Граничный | Граничная Хорошая | Определить тип частиц. Определить влагосодержание, принять | |||
Высокий | Граничная | Исследовать источник образования частиц Рекомендуется обязательная фильтрация или замена масла |