Пузырьки в изоляции трансформаторов

6 апреля 2023 в 15:27

Продолжая традицию публикации переводных статей, редакция в первом номере журнала «ЭнергоЭксперт» за 2023 год поместила статью cотрудника Эксетерского университета К. Пёникера.

Первый возникший у меня вопрос после прочтения статьи связан с тем, насколько точно выбранная автором физическая модель трансформатора в виде стеклянной пробирки диаметром 25мм и длиной 150 мм адекватна силовому трансформатору, размеры и масса которого многократно превышают эти же характеристики пробирки, в которую

наливают всего 40 мл изоляционной жидкости.

  Нельзя не обратить внимание на то, что в статье написано: «…обмотки имеют неравномерное распределение температуры, причем наиболее нагретые точки находятся в верхней части обмоток». Как и каким образом в предложенной испытательной установке длиной 150 мм воспроизведена неравномерность распределения температуры обмотки в статье не рассказано.

  Адекватность физической модели требует обоснований и потому, что по словам автора «…в СТ химическое равновесие труднодостижимо – вода постоянно мигрирует между водой и маслом». Микроскопический объем (всего 40 мл) изоляционной жидкости, используемой в испытательной установке, вряд ли может оказать какое-либо препятствие достижению химического равновесия.

Не могу обратить внимания и на такую фразу в статье «…объем водяного пара превышает объем воды в 1700 раз» (если быть точным, то в 1673 раза). Каким образом в испытательной установке воспроизведено это явление и нужно ли его воспроизводить, остается неясным.

Вызывает вопросы и приведенные в статье тепловые карты, показывающие изменение температуры внутри образца во время цикла нагрева. Для оценки полученных результатов явно не хватает информации о том, как изменяется температура патронного нагревателя, помещенного в другую среду. Не исключено, что на тепловых картах воспроизведено изменение температуры по высоте патронного нагревателя в зависимости времени его работы.

Хотя в статье написано, «…предварительные испытания… указывают на значительную миграцию влаги во время процесса нагревания…», но из таблицы 1 следует, что места отбора 1, 2 и 3 проб расположены на расстоянии всего 7 мм друг от друга.

Явилось ли изменение влажности в этих точках отбора проб результатом нагрева в испытательной установке и «миграции влаги» или же влажность бумаги изначально была различной в различных точках, автор не сообщает.

Никаких данных о распределении влажности по площади и краям образцов нетермостойкой крафт-бумаги автор не приводит.

Эти и другие вопросы при внимательном чтении статьи могут возникнуть и у специалистов, хотя и далеких от электротехники, но результаты работы которых зависят от изменения влажности бумаги.

После ознакомления со статьей считаю необходимым обратиться к нормативным документам, действующим в России.

Первый документ, используемый при испытаниях бумаги и бумажных изделий - стандарт [1], регламентирующий процесс отбора проб для испытаний. В статье ничего не сказано о том, как и какую бумагу выбирали для испытаний и какими свойствами обладает «нетермостойкая крафт-бумага», использованная для испытаний.

Ничего не сказано и о том, как производилось кондиционирование отобранных образцов бумаги перед испытаниями [2], как ничего не сказано о продолжительности процесса кондиционирования и об использованном методе определения влажности. Здесь необходимо обратить внимание на то, что стандарт [2] устанавливает минимальную массу образца, отобранную для определения влажности, равной 50 г.

Ну и наконец, ничего не сказано о том, каким требованиям отвечает «нетермостойкая крафт-бумага», использованная при испытаниях. Для трансформаторов, производимых в России, бумага должна отвечать требованиям стандарта [3], авторы которого считают нормальным, если влажность бумаги находится в пределах от 4,0% до 8,0%.

Здесь уместно вспомнить, что при испытаниях автор применял «нетермостойкую крафт-бумагу» с влажностью 2%.

Чем же завершить обзор? Конечно же сакраментальной фразой – британские ученые доказали.

И высказать восхищение по поводу высокого качества силовых трансформаторов, тонкости работы которых изучают и исследуют с помощью таких физических моделей, как описанная в прочитанной статье.

Литература

1 ГОСТ 8047-2001. Бумага и картон. Правила приемки. Отбор проб для определения среднего качества.

2 ГОСТ 13525.19-71. Бумага и картон. Методы определения влажности

3 ГОСТ 24874-86 Бумага электроизоляционная трансформаторная. Технические условия.