Данная проблема, в настоящее время общая для многих предприятий в России: на подстанциях работают силовые трансформаторы установленные в 1960-х и 1970-х годах и они быстро приближаются к концу своей «жизни». Эти трансформаторы вызывали не так много проблем в течение последних двух десятилетий, но с каждым годом 21-го века, интенсивность их отказов становится все более трудно предсказать. Это означает, что решение вопросов ремонта / замены становятся все более актуальными.
Основные факторы, отвечающие за старение трансформаторов приведены ниже.
Управляя этими переменными можно максимально продлить срок службы трансформатора:
Другие факторы могут включать эксплуатацию в экстремальных условиях, а также неблагоприятные условия окружающей среды (например, высокая температура и влажность), частые короткие замыкания и электрические перенапряжения.
Кумулятивный эффект повышенной температуры с течением времени будет неблагоприятно влиять на срок службы электрических устройств в целом, и трансформаторов, в частности. Для продолжительности срока службы трансформатора, сочетание его повышенной температуры и высокой температуры окружающей среды – неблагоприятные факторы, ускоряющие старение изоляции. Старение изоляции в конечном итоге может привести к катастрофическим сбоям в трансформаторе.
Влага в системе изоляции трансформатора может вызвать разложение молекулярных цепей, ускорить процесс старения целлюлозы и отрицательно повлиять на растяжимые и диэлектрические свойства изоляции.
Один из источников влаги – влажность окружающего трансформатор воздуха. Неправильно выполненные или стареющие прокладки и уплотнения трансформатора позволяют влаге, присутствующей в атмосфере, при изменениях градиента давления, проникнуть в изоляцию. Это попадание влаги ускоряет процесс старения силовых трансформаторов. Кроме того, водяной пар является побочным продуктом деградации бумажной изоляции. Старение изоляции, само усугубляет проблемы влаги, так как электрическая прочность уменьшается с каждым увеличением уровня влажности.
Влажность и уровень кислорода зависят от температуры, при повышении температуры их значения возрастают. Высокий уровень влаги и кислорода может привести к образованию пузырьков, которые, будучи запертыми в изолирующих материалах могут привести образованию пустот и локальным напряженностям, что в свою очередь может привести к пробоям и авариям. Вода присутствующая в изоляции может также повлиять на диэлектрические свойства изоляции. Коэффициент мощности изоляции увеличивается с увеличениями влагосодержания. Для надежной работы трансформатор должен находиться в допустимых пределах влажности, которая зависит от нагрузки и температуры. Влажность пробы масла обычно измеряется тестом реакции Карала Фишера. Он был принят промышленностью как стандартная проверка из-за его высокой селективности, чувствительности, повторяемости и надежности.
Физические параметры и поведение изоляции деградируют со временем. Старение бумажной изоляции и трансформаторного масла приводит к образованию влаги и фуранов, которые могут вызывать дальнейшее ускоренное старение. Перегрев системы изоляции, частичные разряды и искрение все это может привести к выбросу газов. Влага в изоляции вводов может привести к их деградации и разрушению. Температура может оказывать влияние на содержание влаги, и как она проходит между бумажной изоляцией и маслом. Один из способов минимизации ущерба от старения трансформатора – постоянный мониторинг газов, температуры и содержания влаги. Эти данные могут помочь в выявлении типа неисправности, ее интенсивности и, в некоторой степени, ее местонахождения.
Механические свойства изоляционной бумаги значительно снижаются с возрастом, хотя ее электрические свойства, возможно, не показывают существенных изменений. Механическая прочность изоляционной бумаги может снизиться за счет увеличения температуры в обмотках. Механическое повреждение стареющей изоляционной бумаги может привести к электрическому пробою. Это, в свою очередь, может отрицательно повлиять на характеристики изоляции, что может привести к аварии трансформатора. Следовательно, состояние изоляции должно контролироваться регулярно, как и оценка состояния трансформатора в целом. Изоляционная бумага может быть проверена непосредственно, путем измерения степени ее полимеризации.
Старение трансформатора может также ускориться, если трансформатор не претерпевает надлежащего технического обслуживания и диагностики неисправностей. Правильный диагноз нарушений играет жизненно важную роль в продлении жизни трансформатора. Процент отказов трансформаторов вызванных диэлектрическими проблемами может быть выше, чем 75%. Диэлектрическая проблемы могут быть обнаружены тестами на наличие фурановых соединений в трансформаторном масле, которые являются свидетельством ухудшения твердого диэлектрика.
Температура масла / бумаги изоляционной системы может повлиять на процесс старения, что приводит к тепловому стрессу, и изменениям механических и электрических свойств материала. Если нарушения в трансформаторе обнаруживаются на ранних стадиях, то это может значительно снизить незапланированные простои и затраты, которые их сопровождают. Если свойства трансформаторного масла, есть вероятность того, что это ухудшение может привести к повреждению трансформатора. Кроме того, выбросы трансформаторного масла могут серьезно повредить другие изоляционные материалы. Поэтому важно регулярно контролировать изоляцию трансформатора.
Один из способов определить характер и серьезность короткого замыкания в трансформаторе – анализ растворенных газов. Разложение изоляционного масла и целлюлозных материалов приводит к выделению газов. Эти горючие газы образуются при воздействии на трансформаторные масла и целлюлозные материалы избыточного электрического или теплового напряжения. Если короткое замыкание развивается медленно, концентрация газов, растворенных в масле, также возрастает постепенно. Первоначальное количество газов очень мало, и требуется время чтобы свободный газ накопился в достаточном количестве в газовом реле. В связи с этим важно проанализировать трансформаторное масло на растворенные газы. Эти данные позволяют определить состояние трансформатора, и выявить проблемы как можно раньше. Если обнаруживается неисправность, различные методы анализа могут быть использованы для предсказания типа неисправности. Несколько тестов растворенного газа анализа должны быть проведены в течение времени, для возможности контролировать темпы роста газов, и с этим развитие короткого замыкания.
Если трансформатор находится под регулярным и тщательным контролем, то процессом его старения можно управлять и продлить срок его эксплуатации. Более длительный срок эксплуатации трансформаторов, а также связанные с этим повышение безопасности и надежности, в свою очередь может помочь сократить расходы. Это возможно только с помощью хороших диагностических методов и реалистической интерпретации данных. Полезность старого трансформатора может быть улучшена, если выполняются надлежащие эксплуатационные критерии и эффективно поддерживается его система изоляции.
Никто пока не комментировал эту страницу.