ИЭРЭТУ_5

5 ИСПЫТАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА

5.1. Виды испытаний трансформаторного масла

Состояние трансформаторного масла оценивается по результатам испытаний, которые в зависимости от объема делятся на

три вида:

испытание на электрическую прочность, включающее определение пробивного напряжения, качественное определение наличия воды, визуальное определение содержания механических

примесей;

сокращенный анализ, включающий, помимо названного выше,

определение кислотного числа, содержание водорастворимых кислот,

температуры вспышки и цвета масла;

испытания в объеме полного анализа, включающие в себя все испытания в объеме сокращенного анализа, а также определение

тангенса угла диэлектрических потерь ( ), натровой пробы,

стабильности против окисления, количественное определение влагосодержания и механических примесей

Основной электроизоляционной характеристикой масла является его пробивное напряжение. Разброс результатов при определении пробивного напряжения масла происходит в основном из-за наличия в нем механических примесей, появляющихся в результате разрушения красок, лаков и твердой изоляции и

увеличивающих значение .

Этот показатель характеризует активную мощность,

выделяющуюся в диэлектрике при приложении к нему переменного напряжения — диэлектрические потери, которые обусловлены наличием в масле веществ с поляризованными молекулами

(диполями) или с молекулами, способными разлагаться на ионы под действием электрического поля.

Из-за увлажнения масла вследствие непосредственного контакта масла в трансформаторе с атмосферным воздухом снижается его электрическая прочность, а насыщение кислородом приводит к усиленному развитию окислительных процессов (старению масла). В

результате старения образуется шлам, в состав которого входят растворимые и нерастворимые в масле компоненты. Нерастворимые компоненты представляют опасность для работы твердой изоляции из-за их гигроскопичности и образования ими проводящих мостиков.

Кроме того, осадки ухудшают охлаждение трансформаторов,

уменьшая сечение каналов охлаждения обмоток. При испытаниях масла применяют как качественный, так и количественный методы определения содержания механических примесей и воды.

При количественной оценке содержания механических примесей

в масле оно сначала пропускается через предварительно взвешенный,

сухой беззольный бумажный фильтр. Затем фильтр высушивается и взвешивается, а разница в весе дает массу механических примесей.

Важной характеристикой трансформаторного масла является

кислотное число, измеряемое количеством едкого калия (в

миллиграммах), необходимого для нейтрализации всех свободных кислот в масле. Кислые соединения извлекаются при нагревании из

масла раствором этилового спирта, а затем нейтрализуются едким калием.

Наличие в масле водорастворимых кислот, являющихся агрессивными соединениями, вызывает коррозию металлов и ускоряет старение твердой изоляции. Определение содержания водорастворимых кислот и щелочей основывается на их извлечении из масла водой или водным раствором спирта.

Температура вспышки — это температура, при которой пары масла, нагреваемого в закрытом сосуде, образуют с воздухом смесь,

вспыхивающую при поднесении к ней пламени. При нормальной работе трансформаторов температура вспышки постепенно возрастает из-за испарения легких фракций масла. При развитии дефекта в трансформаторе температура вспышки, масла резко падает из-за растворения в масле газов, образующихся при его термическом разложении в месте дефекта. Снижение температуры вспышки более чем на 5 °С по сравнению с предыдущим определением указывает на наличие дефекта, и в этом случае требуется комплексное обследование трансформатора для выявления причины этого снижения.

Качественное определение влагосодержания в масле производят путем нагрева масла до 130 °С. Наличие влаги считается установленным, если при вспенивании или без него не менее двух раз слышен треск. Для определения влагосодержания используют гидрид-кальциевый или кулонометрический метод. Гидрид-

кальциевый метод определения влагосодержания не позволяет получить достаточно хорошо воспроизводимые результаты и требует

много времени на выполнение анализа. Кулонометрический метод основан на взаимодействии воды с реактивом Фишера при пропускании электрического тока через смесь этого реактива с анализируемой пробой масла. Реактив Фишера, являющийся эффективным осушителем, получают растворением йода, диоксида серы и пиридина в метаноле.

5.2. Определение пробивного напряжения масла при частоте

50 Гц

Методика испытания масла на электрическую прочность предусматривает порядок подготовки измерительной ячейки,

проведение испытаний, обработку результатов и оценку достоверности испытаний. Испытание пробы служит основанием для проверки отсутствия вредных примесей в масле.

Подготовка к испытанию, отбор проб трансформаторного масла. Проба, как правило, берется из нижних слоев масла. Сосуд для отбора пробы должен быть совершенно чистым и сухим. Перед взятием пробы со сливного крана или пробки удаляется пыль и грязь,

затем кран (пробку) промывают путем слива 0,5...3 л масла в зависимости от объема масла в аппарате. Когда под кран непосредственно нельзя поставить емкость (а для оборудования напряжением 220 кВ и выше во всех случаях), пробы отбирают через гибкий чистый шланг, который надевают на кран. Объем масла,

требуемый для испытания, составляет 300 мл.

В трансформаторах, заполненных негорючей жидкостью, пробу отбирают из верхнего крана, так как синтетические жидкости типа совтол и другие имеют плотность значительно больше единицы и влага в этих трансформаторах может находиться в верхних слоях жидкости.

Испытание пробы масла, обработка результатов испытаний.

Испытание производят в испытательной ячейке (рис. 5.1), состоящей из сосуда 1, который изготовлен из материала, не растворяющегося в жидком диэлектрике и не оказывающего на него влияния

(электроизоляционное стекло, кварц, электроизоляционные пластмассы), и вмонтированных в него латунных электродов.

Рис. 5.1. Испытательная ячейка:

1 – сосуд для масла; 2 – электрод.

Испытательные ячейки и электроды необходимо периодически очищать и промывать. Для проведения испытаний промытую ячейку заполняют маслом.

Определение пробивного напряжения должно производиться на установке, приведенной на рис 5.2. Мощность испытательной установки должна быть достаточной для того, чтобы при пробое ток на стороне ВН был не менее 20 мА во всем диапазоне используемых при испытаниях напряжений, превышающих 15 кВ. Трансформатор выбирают так, чтобы среднее пробивное напряжение жидкости составляло не менее 15 % от номинального напряжения на стороне ВН трансформатора.

Рис. 5.2. Схема испытательной установки:

1 – высоковольтный испытательный трансформатор; 2 –

регулировочный трансформатор; 3 – измерительная ячейка; 4 –

вольтметр; 5 – сигнальная лампа; 6 – защитный резистор.

Для одной пробы делается 6 пробоев с интервалами в 5 мин, что позволяет обеспечить необходимую достоверность результатов испытаний. Первое испытание проводят через 10 мин после заполнения ячейки маслом. После каждого пробоя из зазора между электродами и с самих электродов при помощи стеклянной трубки или пластинки из другого материала, не повреждающего поверхность электродов, осторожно удаляют частицы сажи, избегая появления пузырьков воздуха в масле.

Пробивное напряжение пр, кВ, определяется как среднее арифметическое шести опытов:

где пр – значение напряжения, полученное при последовательных

пробоях, кВ; = 6 – число пробоев.

Если пр больше нормированного значения, то находят

среднеквадратичную ошибку среднего пробивного напряжения:

Значение пр должно также отвечать нормированному значению

коэффициента вариации V:

Если > 20 %, еще раз заполняют испытательную ячейку порцией масла из того же сосуда и еще 6 раз определяют пробивное напряжение, а при окончательных расчетах по формулам (5.1) – (5.3)

принимают п = 12.

Если коэффициент вариации и на этот раз превышает 20 %,

качество масла в трансформаторе считают неудовлетворительным и подлежащим замене.

На рис. 5.4 показана ячейка двухзажимного типа. Такие ячейки применяют при проведении приемосдаточных испытаний, входном и периодическом контроле. В остальных случаях используют ячейки трехзажимного типа.

Рис. 5.4. Двухзажимная измерительная ячейка:

1 – зажимы для соединения с измерительной схемой; 2 – отверстие для термометра; 3 – прокладка из твердого изоляционного материала; 4

–измерительный электрод; 5 –

высоковольтный электрод.

Обязательными размерами в конструкции ячейки являются зазоры между измерительными и высоковольтными электродами и между измерительным и охранным электродами. Эти зазоры должны быть (2 ± 0,1) мм.

Электроды ячейки должны иметь контактные зажимы,

обеспечивающие надежное соединение с элементами схемы.

Соединение с измерительным прибором выполняют экранированным кабелем. При этом охранный электрод ячейки трехзажимного типа должен быть присоединен к заземлению и к экрану кабеля,

соединяющего внутренний (измерительный) электрод с измерительным прибором.

Установка для измерения тангенса угла диэлектрических потерь состоит из источника (генератора) напряжения, измерительного устройства и индикатора. Источник должен обеспечивать получение напряжения практически синусоидальной формы, колебания напряжения — не более 1 %, изменение частоты — не более 0,5 %.

Установка должна обеспечивать измерение емкости от 20 до 1000 Ф и погрешностью не более ±0,01 Ф и тангенса угла диэлектрических

потерь от 0,0001 до 1 с погрешностью не более ±5%.

Измерение проводят мостом Вина — измерительным

мостом переменного тока, предназначенным для измерения емкости и коэффициента потерь конденсаторов. Мост представляет собой последовательное соединение измеряемого объекта (емкость Сх с

потерями) со схемой сравнения, копирующей схему замещения этой емкости, и параллельно соединенным с ними делителя напряжения из двух активных сопротивлений R3 и R4.

Схема сравнения представляет собой последовательную (рис. 5.5) цепочку образцовой емкости CN с малыми или пренебрежимыми потерями и фазовыравнивающего сопротивления RN. Емкость и сопротивление потерь конденсатора определяются независимо от частоты источника: