Трансформаторы с низкой степенью полимеризации бумаги

Опубликовано: 15 Октябрь 2014

бумага в изоляции трансформатора

Представленные наблюдения указывают на то, что для трансформаторов, использующие в изоляции бумагу с показателем СП (степень полимеризации), равным 200, время эксплуатации может быть увеличено на несколько лет, без увеличения риска отказа трансформатора из-за механического состояния бумаги. Этот позволяет значительно снизить капитальные затраты, необходимые на замену трансформаторов.

Введение

  Основной причиной отказа эксплуатируемых трансформаторов являются различные дефекты. Они могут быть вызваны самой конструкцией трансформатора (например, наличие горячих точек), или появиться в процессе изготовления (например, болт, потерянный внутри трансформатора во время его сборки). Дефекты также возникают во время эксплуатации (из-за отказов и перегрузок системы) или в результате плохого обслуживания (наличие влаги, окисление масла, протекание уплотнений, коррозия и т.п.). Большинство электрических и температурных отказов могут быть выявлены путем анализа растворенного в масле газа (DGA).
В процессе эксплуатации трансформатора также медленно разрушается бумажная изоляция. Скорость этого разрушения зависит от условий эксплуатации трансформатора и нагрузок на него.
Владельцы трансформаторов, у которых разрушается бумажная изоляция, стоят перед технической и финансовой дилеммой:
– Если они не заменят свой трансформатор достаточно рано, они рискуют появлением неожиданных отказов. Затраты, связанные с такими отказами, могут оказаться очень большими, зачастую превышая стоимость самого трансформатора.
– Если они произведут замену трансформатора слишком рано, то, несмотря увеличение срока эксплуатации на несколько лет, сама замена заметно увеличит капитальные инвестиции.
Решение о выборе оптимального времени для замены трансформатора с разрушенной бумажной изоляцией в значительной мере зависит от оценки риска отказа трансформатора на различных стадиях разрушения бумаги. В настоящее время, у экспертов по трансформаторам нет единого мнения по этому вопросу.

  Степень полимеризации бумаги

Величина разрушения бумажной изоляции представляется ее степенью поляризации, или показателем СП.
Новая бумажная изоляция, как правило, имеет величину СП, равную 1100 и высокую сопротивляемость растяжению. Эта исходная высокая сопротивляемость растяжению необходима для того, чтобы изолирующая бумага не рвалась при поступлении в намоточную машину, которая наматывает ее с натяжением вокруг проводников.
У трансформатора, находящегося в эксплуатации, СП со временем снижается. Скорость снижения этого показателя, в основном, зависит от температур в трансформаторе и от других факторов, таких как влажность, содержание кислорода, и кислотность масла. Чем сильнее разрушается бумага, тем ниже ее СП,
В настоящее время отрасль рассматривает СП = 200 в качестве самого нижнего допустимого значения для трансформатора, находящегося в эксплуатации. Считается, что это, примерно, соответствует потери бумагой 60% своей начальной сопротивляемости растяжению, измеренной в лабораторных условиях. С 1970-х годов предполагается, что бумага с СП меньше 200 уже не способна противостоять механическим напряжениями, возникающим в трансформаторе. Поэтому такие трансформаторы могут выйти из строя в любой момент, и, следовательно, достигли конца своего "жизненного цикла". Другое популярное заявление заключается в том, что "продолжительность жизни трансформатора – это продолжительность жизни его бумаги".
Однако точность таких предположений и утверждений никогда не была фактически продемонстрирована для эксплуатируемых трансформаторов.

  Показатель СП для бумаги может быть определен следующими способами:

- Непосредственными замерами на образцах бумаги, взятых из трансформатора, выведенного их эксплуатации (например, с нижней, средней или верхней части обмоток). Образцы бумаги растворяются в растворителе, после чего замеряется вязкость полученного раствора. Чем выше вязкость, тем длиннее цепочки целлюлозы, и тем выше показатель СП и механическая прочность бумаги. Этот метод, однако, требует, чтобы образцы бумаги были полностью растворены в растворе, в противном случае измерения ошибочно покажут низкую вязкость, и более низкий показатель СП. В этом случае механическая прочность бумаги будет оценена ниже, чем она есть на самом деле.
– Косвенными измерениями, оценивая продукты распада бумаги в трансформаторном масле:
– По содержимому фурана (C₄H₄O), используя описанные в литературе различные модели отношения СП к содержанию фурана.
– Используя содержание метанола.
- Используя содержание CO2, и соотношение CO2/CO.

Ещё по теме:

написано в рубрике: Статьи
Метки:

Оставить отзыв