Регенерация трансформаторного масла на месте эксплуатации трансформаторов является, важным элементом превентивной системы обслуживания трансформатора.

Сроком эксплуатации трансформатора, в действительности является срок жизни изоляционной системы. Наиболее широко используемой системой изоляции является жидкая изоляция (трансформаторные масла), а также твердая изоляция (бумага, лес, т.е. целлюлозная продукция). Изоляционное масло обеспечивает почти 80% электрической прочности в трансформаторе. Большинство поломок трансформаторов (почти 85%) происходит из-за повреждения системы изоляции.

Трансформаторные масла являются хорошей изоляционной средой, когда ими насыщены изоляционные бумаги, картоны ткани и увеличивают пробивное электрическое напряжение материалов, которыми изолируются обмотки. Низкая вязкость масла позволяет ему проникать в твердую изоляцию и отводить тепло, передавая его в систему охлаждения. В этом случае жидкая изоляция также служит как охладитель. Стабилизация масел от окисления позволяет маслам работать при высокой температуре и на долгое время предохраняет систему изоляции от серьезных поломок

Процесс старения.

Старение или ухудшение изоляционного масла, обычно связывается с окислением. При появлении в масле кислорода и воды, изоляционное масло окисляется даже при идеальных условиях. На состояние изоляционного масла, также влияют загрязнения появляющиеся от твердых материалов трансформатора, которые растворяются в масле. Реакции, происходящие в масле между не стабильными гидрокарбонатами, кислородом и другими катализаторами, такими как влажность и с помощью таких ускорителей, как тепло, приводят к распаду (окислению) масла.

Тепло и влажность вместе с окислением, которые действуют как первоначальные ускорители, являются главными врагами твердой изоляции. При правильном обслуживании охладительной и изоляционной систем, возраст эксплуатации изоляционной системы может быть увеличен от 40 до 60 лет. К сожалению, окисление масла устранить не возможно, но его можно контролировать (замедлить) через процесс обслуживания. Одним из основных положений в обслуживании трансформатора является ежегодная проверка масла. Анализ масла позволяет судить о состоянии изоляционной системы трансформатора.

Влажность состоит из чистой воды, воды растворенной в продуктах распада масла, растворенной воды и воды, которая имеет химическую связь (часть химической структуры в молекулах глюкозы и необходимой для сохранения механической прочности целлюлозы). Полностью очищение от влажности изоляционной целлюлозы не возможно.

Трансформаторное масло растворяет больше влаги при высоких температурах, чем при низких. Если смесь масла с водой охладить, вода уйдет в осадок. Отторженная вода будет впитываться в изоляцию, или ее притягивают продукты распада в масле (вода, смешанная с маслом). Влажность будет распределяться между бумагой и маслом, но непропорционально. Изоляционная бумага поглощает воду с масла и удерживает ее внутри, в местах самого высокого напряжения.

Загрязнение формируется в процессе износа трансформатора.

Кислоты, сформированные в процессе окисления, атакуют целлюлозу и металлы и создают мыльный металл, альдегид, спирт, которые осаждаются как кислотные грязи (тяжелые вещества) на изоляции, боковых стенах бака, в дыхательной системе, системе охлаждения, и т.д. Грязь появляется быстрее при сильно загруженном, горячем и при не правильно эксплуатируемом трансформаторе. Грязь увеличивает вязкость масла, и тем самым уменьшает его охлаждающую способность, что ведет к сокращению службы трансформатора.

Загрязнение также является причиной усадки изоляции, приводит к разрушению лаков и целлюлозных материалов. Они также являются проводниками разрядов и токов и являясь гигроскопичными впитывают влагу и приводят к перегреву системы изоляции. Грязи осаждаются на сердцевину обмотки, что приводит к увеличению температуры работающего трансформатора.

Что влияет на срок эксплуатации трансформатора

Целлюлозные материалы являются слабейшими цепями в системе изоляции. Так, как срок жизни трансформатора - это фактически срок жизни целлюлозной изоляции, и выход из строя целлюлозы является невосстановимым, то есть прямой смысл для устранения продуктов распада, пока они не испортили целлюлозу. При надлежащей программе по уходу за твердой изоляцией изоляция может иметь очень продолжительный период эксплуатации.

Нормальным обслуживанием силового трансформатора должен быть практический срок между 50 - 75 лет. Но условия, в которых система изоляции обслуживается, определяет разницу реальной эксплуатации между 20 - 50 лет + эксплуатационный срок трансформатора. Опыт показывает, что самыми распространенными причинами выхода трансформатора из строя, как правило, являются небрежности в обслуживании трансформатора и его эксплуатации.

Трансформаторное масло можно полностью восстановить, и сделать его как новым. Срок использования изоляционного масла при хорошем обслуживании можно продлить на неограниченный срок. Возможность регенерации наихудшего окисленного масла должна рассматриваться относительно высокой стоимости нового масла.

Очень важно устранить влагу и сохранять изоляцию с низкой степенью влажности. Присутствие влаги увеличивает скорость старения. Изоляционная обмотка с содержанием 1% влаги увеличивает старение в десять раз быстрее, чем с 0,1 % содержания влаги.

На каких принципах должен основываться профилактический ремонт?

Очистка трансформаторного масла, включая регенерацию, является профилактическим инструментом обслуживания трансформатора с целью продления его жизни.

Цель профилактического ремонта - удалить остатки продуктов старения из твердой изоляции и масла до того, как они повредят трансформаторную изоляционную систему (степень поврежденности изоляции определяется по фурановым соединениям).

Хорошо спланированная профилактическая стратегия позволит избежать увлажнения изоляционной системы и убедиться, что трансформатор всегда работает в чистой среде.
Профилактическое обслуживание трансформатора: условия обслуживания масла

Для того чтобы остановить или замедлить процесс старения трансформаторной изоляции, необходимо хранить масло в самом хорошем состоянии.

Это может быть достигнуто путем:

• постоянный мониторинг условия состояния масла;
• содержать силикагель в дыхательной системе в хорошем состоянии (голубой цвет). Не допускать порозовения силикагеля более, чем на одну треть объема;
• производить ремонт утечки масла - как только они обнаружены;
• не доливайте увлажненное масло с предварительно открытой емкости;
• начните осушку масла, как только содержание влаги вырастет до 20 ppm или пробивное напряжение упадет ниже 50 кВ;
• отслеживайте кислотное состояние масла, и отрегенерируйте масло до того, как оно достигнет критического уровня 0,2 КОН/г

Замена масла (фильтрование, промывка, перезаливка)

Эту процедуру лучше сделать на месте. Трансформатор осушивается от масла. Внутренняя часть промывается горячим нафтеновым маслом или отрегенерированным маслом, чтобы удалить скопление грязи и затем заполнить восстановленным маслом. Загрязненное масло снова регенерируется.

Если промывка загрязненного трансформатора производится только через смотровое отверстие, то очистится приблизительно 10 % от внутренней поверхности. В таких случаях пленка загрязненного масла останется на большой части поверхности обмотки и внутренней поверхности бака трансформатора. Не забывайте, что до 10% объема масла в трансформаторе впитается в целлюлозную изоляцию. Оставшееся масло в изоляции и трансформаторе содержит полярные структуры и может разрушить большое количество нового или отрегенерированного масла. Если верх покрытия убран, приблизительно 60% поверхности может быть очищено. Для более высокой степени очистки пользоваться технологией «Регенерация твердой изоляции от кислых продуктов и продуктов старения». Простая замена масла не удаляет всю осадочную грязь, например как, в системе охлаждения и между обмотками. Эти осадочные грязи будут растворяться в новом масле и способствовать процессу окисления.

Регенерация и очищение от грязи на месте.

Процесс регенерации масла и очищения от грязи происходит на месте (возможно в баке трансформатора). Масло откачивается с нижней части бака, нагревается, фильтруется, дегазируется и обезвоживается перед тем, как она вернется наверх трансформатора через расширительный бак. Процесс продолжается до тех пор, пока масло не будет соответствовать стандарту или другим спецификациям. Методика восстановления масла использует метод нагрева, адсорбции и вакуумирования (выделение воды и дегазация). Все обнаруженные утечки должны быть устранены перед обработкой масла.

Разница между регенерацией и очисткой заключается в том, что очистка не может удалять такие вещества как: кислоты, альдегиды, кетоны и т.д., растворенные в масле. Таким образом, очистка не может менять свет масла от янтарного до желтого света. В то время как, регенерация включает в себя также очистку фильтрацию, и обезвоживание.

Произведенная регенерация и очистка масла на месте дает следующие результаты:

• Влагосодержание в масле понизилось меньше чем 10 ppm;
• Кислотность понизилось меньше чем 0,02 мгм КОН/гр масла;
• Пробивное напряжение увеличилось больше чем 70 кВт;
• Межфазное напряжение увеличилось до 40 дн;
• tgd масла стало равно или меньше, чем 0,003;
• Грязи растворились или стали, как суспензия в масле также как и осадочные грязи и удалены в процессе регенерации;
• Стабильность окисления масла восстановилась, как уновог масла;
• Цвет масла восстановился и стал светло желтым;
• Пробивное напряжение твердой изоляции улучшилось.

Несмотря на то, что нормальная регенерация будет удалять грязь, которая растворилась или стал суспензией в масле, она не будет удалять осадочную грязь. Процесс очистки - это очистка трансформатора горячим маслом, вследствие чего удаляются грязные осадки. Очищение от грязи или вымывание горячим маслом необходимо когда анализ масла выявляет больше чем 0,15 мгм КОН/гр и межфазное напряжение меньше чем 24 дн./см. Очищение от грязи производится с помощью установки для регенерации масла, процесс требует нагревать масло до тех пор пока не достигнет точки растворимости грязи в трансформаторе и в целлюлозной изоляции в частности. Масло тогда играет роль как растворитель для собственных продуктов распада.

Очистка масла

Усадка изоляции и обезвоживание трансформаторного масла

Усадка изоляции может быть результатом движений катушки под нагрузкой и, в частности, ударной нагрузки, и являться причиной преждевременных поломок. Также, усадка изоляции - это результат целлюлозной деградации. Регенерация трансформаторного масла на месте не вызывает усадки изоляции.

Более 40-летний опыт в США, показывает, что если трансформаторная изоляция сверх сухая (до +2% сухого веса) усадка изоляции не происходит. Целью процесса регенерации является - регенерация масла в трансформаторе, но не осушка трансформаторной изоляции ( см . инструкцию «Технологии осушки твердой изоляции»). Не возможно сушить твердую изоляцию в течение регенерационного периода. Большое количество времени необходимо для достижения сверх сухих уровней.

Перемещение влаги с увлажненной изоляции методом термодиффузионной осушки это естественный, не принудительный процесс и является целью восстановления баланса между изоляцией обмотки и маслом. До тех пор пока не присутствует усилия (например, вакууммирование), настолько процесс натурален, и усадки изоляции не происходит. Это медленный процесс и зависит от уровня диффузии воды через твердую изоляцию.

Удаление грязи из активных частей трансформатора

Грязь, также формируется (скапливается) в волокнах целлюлозы изоляционной системы. В течение очистки масло нагревается до тех пор, пока не достигнет точки растворимости загрязнений в трансформаторе и в целлюлозной изоляции. Затем масло действует, как растворитель собственных продуктов разложения. Процесс гарантирует, что перерастворенные грязи будут удалены в процессе регенерации и масло будет чистым. Таким образом, регенерация и очистка процесс более обширный, чем просто восстановление масла.

Потеря фурановой величины.

Восстановление (регенерация или очистка) или замена трансформаторного масла разрушает фурановые соединения, используемые для предсказания уровня полимеризации (состояния и продолжительности жизни изоляции). Фурановые анализы трансформаторного масла должны быть сделаны до начала очистки.

Если трансформаторное масло ухудшается до уровня предельного значения и не меняется или не регенерируется, это, безусловно, может сократить жизнь трансформатора. После очистки масла, устанавливается новая базовая линия для контроля фурановых соединений. Будущие фурановые тесты должны быть подведены к новой базовой линии.

Устранение ароматических соединений

Некоторые типы ароматических соединений могут функционировать, как антиоксидант. Большинство спецификаций требует, чтобы содержание полеароматического гидрокарбоната было равное или меньше 3%. Слишком много ароматических соединений понижают диэлектрик или импульсивную прочность и увеличивают способность масла растворять большинство твердых изоляционных материалов находящихся в масле. Стабильность окисления отрегенерированного масла (после 164 часов 100 0С) было 0,06% от массы, которая будет ниже главного определенного максимального уровня равного или менее 0,1% массы.

Пробой

Перед началом регенерации вся система, включая шланги, заполняется маслом. Старое масло и вещества в суспензии, которая образовалась на дне бака трансформатора, откачивается с нижней части трансформатора (отфильтрованное, очищенное масло) и подается в трансформатор через расширительный бак. Таким образом, уровень масла в трансформаторе не падает. Масло будет циркулировать без усилий и загрязняющие вещества не будут возвращаться в бак трансформатора. Только чистое, обезвоженное, свободное от частиц (отфильтрованная) масло вернется в бак.

Очистка - это последовательный и немного медлительный процесс, который растворяет и выводит из трансформатора грязь в течение всего времени очистки. Повреждение трансформаторного масла. При поднятии температуры масла до точки растворимости продуктов разложения использовать только автоматическое регулирование нагрева масла в целях избежания термоокисления и разрушения масла. Более, чем 40-летний опыт США доказал, что с правильно спроектированным и рабочим оборудованием, очистка трансформаторного масла может быть безопасной и экономичной процедурой. Однако, если оборудование плохо спроектировано, масло может быть повреждено в нагревательном агрегате или окислено при использовании центрифуг вместо специальных нагревателей.

Масло после очистки

Влага в масле.

Если изоляция трансформатора увлажнена, то вновь ожидается увеличение уровня влаги в масле после регенерации. Влага будет перемещаться с увлажненной части изоляция к сухому маслу до тех пор, пока не возникнет баланс оперативной температуры между целлюлозой и маслом.

Диэлектрическая прочность диэлектрика.

Диэлектрическая прочность диэлектрика понизится, как только возрастет влажность в масле вследствие регенерации.

Кислотность.

Если кислотность значительно повыситься за короткий период вследствие регенерации, это возможно только по причине растворения грязи в активных частях трансформатора. Однако это будет означить, что успех регенерации или очистки в большей части зависит только от времени процесса очистки. Если использовались неподходящее оборудование или установки, масло может быть повреждено и его стабильность к окислению нарушена. Вследствие чего характеристики масла будет ухудшаться намного быстрее.

Можно смело гарантировать качество отрегенерированного масла, по меньшей мере, на период до двух лет с последующими очистками, при условии, что трансформатор должным образом загерметизирован, атмосферный клапан и селикогель обслуживается весь этот период и эксплатационные температуры трансформатора (масла и температура обмотки) не превышают допустимые температуры. Гарантийный период зависит от начального качества масла, типа использованных изоляционных материалов и текущей окружающей среды.

Заключительные испытания

В заключительные испытания рекомендуется включать анализы газа в масле, влагу в масле и пробивную способность.

Рекомендуемая технология эксплуатации трансформаторного масла

Когда очистка трансформаторного масла окончена внутри или снаружи трансформаторного бака в подключенном или не подключенном состоянии, она зависит, главным образом, от экономического анализа. Регенерация трансформаторного масла важная часть механизма профилактического обслуживания, отсюда трансформаторное масло должно быть очищено до того, как оно достигнет уровня ухудшения, что может привести к причине повреждения трансформаторной изоляции. Если программа по обслуживанию трансформатора будет соблюдаться, то накопление влаги в твердой части изоляции и накопление грязи не произойдет.

Рекомендуемое профилактическое обслуживание:

• Очищать при уровне кислоты меньше < 0,15 мг КОН/г;
• Цвет светло желтый (янтарный);
• содержание влаги > 20 ppm при пробивном напряжении < 50 kV
• Регенерировать до значения 0,2 мг. КОН/г Предпочтительно от середины 0,1 до 0,15 мг. КОН/г, для избежания резкого падения грязи. Если трансформаторное масло, отрегенерированного от кислотного уровня 0,1 мг КОН/гр масла, влага в уровне масла будет уменьшаться в то время, как предотвращается условия увлажнения сердцевины.
• Очистка при кислотном числе > 0,25 мг. КОН/г
• Осушить, при влажности твердой изоляции > 5.5%

Мы также рекомендуем, если профилактическая работа проводится в первые и трансформатор, еще не достиг половины срока своей эксплуатации, то есть с точкой росы от 1200 до 700, то он должен пройти профилактическую работу. Однако, более старые трансформаторы, масло которых в очень плохом состоянии не должны оставаться без ремонта. Очень старые трансформаторы (40 лет и старше), у которых значение точки росы (градус полимеризации) ниже 210, могут быть успешно очищены, пока они в рабочем состоянии.

После первой регенерации можно гарантировать работу трансформатора без обслуживания от 5 до 8 лет. Если профилактические работы соблюдались правильно, то в конечном результате трансформатор требует только ежегодной проверки масла и иногда легкой доочистки масла - регенерацией.

Часто встречаемые критерии для регенерации при подключении:
• трансформатор не должен содержать слоеной воды,
• диэлектрическая сила должна быть, по меньшей мере, 18 кВт.
• содержание влаги в масле больше чем 40 ppm,
• трансформатор не должен быть перегруженным до тех пор, пока трансформаторное масло в плохом состоянии.

Если эти критерии не встречаются на начальной стадии, процесс регенерации должен проходить без подключения.

C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка смазочных масел можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок смазочных масел в России».

www.newchemistry.ru