Механизм и продукты старения
Исследования СИГРЭ показывают, что старение представляет собой комплексный процесс (рис 2), включающий окисление
Срок службы трансформатора. Оценка фактического ресурса изоляции масла и деструкцию целлюлозы в результате гидролиза и пиролиза, а также окисления, продукты которого так же, как и продукты окисления масла, ускоряют гидролитическую деструкцию.
Гидролиз и пиролиз (термическая деструкция) целлюлозы приводят к ее деполимеризации, а именно к разрыву молекул и соответствующему снижению степени полимеризации (СП), что используется для оценки меры старения. Оба механизма образуют фурановые производные, которые растворяются в масле и используются для оценки возможного снижения СП. Оба механизма (особенно гидролиз) образуют воду. Пиролиз целлюлозы вызывает также выделение кислот и характерных газов СО и С02. Последние используются для выявления перегрева изоляции.
Основными факторами ускоренного старения изоляции являются повышенная температура, повышенная влажность витковой изоляции, кислород и продукты старения масла. Существенным фактором окисления масла даже при небольшом содержании кислорода является повышенное содержание в масле металлов, особенное меди.
Обычно трансформатор проектируется из расчета превышения средней температуры обмоток над окружающей средой 65 °С и превышения температуры наиболее нагретой зоны над окружающей средой 78—80 °С. Таким образом, при среднегодовой температуре 20 °С температура нагретой точки (катушки) не должна превышать 98—100 °С. При перегрузках температура изоляции не должна превышать 140 °С.
В некоторых случаях возможен повышенный нагрев части изоляции вследствие различных дефектов: замыкания между проводами обмотки, больших циркулирующих токов, плохого (ухудшенного) охлаждения обмоток или отводов, недостаточного учета потерь в катушках, отказа системы охлаждения, большой перегрузки и др. В этих случаях ускоряются процессы деструкции, и появляются в относительно большом количестве продукты пиролиза, включающие окись и двуокись углерода.
Рис. 2. Модель теплового старения изоляции.
Основные задачи диагностики старения
• Выявление состояния трансформатора, при котором возможно существенное сокращение срока службы при заданной температуре наиболее нагретой зоны (оценка степени увлажнения, степени старения масла и накопления активных кислот в изоляции).
• Оценка остаточного ресурса. Выявление степени старения изоляции, приближающейся к предельно допустимой.
• Выявление аномального нагрева изоляции.