механічної стійкості виткової ізоляції в комплексі визначають стан основного елемента – обмотки. В зв’язку з цим посилюється можливість оцінки спрацьовування паперової ізоляції обмоток трансформатора. Для цього останнім часом в енергосистемах отримала розповсюдження методика оцінки стану паперової ізоляції по наявності фуранових сполучень у маслі.
Відомо, що на старіння ізоляції впливають температура, час експлуатації, вологість, вміст кисню. Присутність ув ізоляційному маслі фурфурола, його похідних, монооксиду вуглецю є прямим наслідком розкладання ізоляції.
При виділенні з масла фуранових сполучень застосовують рідиново-рідинову або твердофазну хроматографію й аналізують прямофазною або обернено-фазною високоефективною рідинною хроматографією, якою можна визначити згідно МЕК п’ять фуранових речовин: фурфурол (2-фурфурол), 5-гідроксиметілфурфурол, фурфуриловий спирт (2-фурфурилалкоголь), 2-ацетілфуран, метілфурфурол (5-метіл-2-фурфураль).
Фурфурол можна також визначити спектрофотометрично у вигляді його кольорового комплексу з ацетіланіліном. Фуранові похідні визначають капілярною газовою хроматографією за допомогою head-space накопичувача.
Також для визначення фуранових сполучень в трансформаторному маслі може бути застосовано метод високоефективної тонкошаровоі хроматографії (ВЕТШХ), де за допомогою використання різних рухомих фаз можна визначити як сумарну кількість фуранових речовин, так і окремо: фурфурол, оксиметілфурфурол та фурфуриловий спирт.
Згідно полярності 80% фурфурола розчинюється в ізоляційному маслі, а гідроксиметілфурфурол адсорбується здебільшого на паперовій ізоляції, ніж переходить у масло.Таким чином, в маслі хроматографічним методом в основному визначається саме фурфурол.
В зарубіжній літературі запропоновано вміст основних фуранових сполучень (фурфурола й гідроксиметілфурфурола), розчинених у маслі, оцінювати як сумарну кількість фуранових речовин – для цього введено термін “total furans”.
Також деякі джерела демонструють, що застосування різновиду рідинної хроматографії в тонкому шарі при використанні хлористого метілену як рухомої фази, оцінку вмісту сумарних фуранових сполучень можна детектувати у вигляді однієї фракції, так як індекси утримання альдегідів, спиртів і гідроксиефірів при використанні запропонованої фази співпадають. При використанні еталонних розчинів фурфурола різної концентрації, які дозволяють скласти спеціальну шкалу, можна провести не тільки якісну, а й кількісну оцінку вмісту фуранових речовин у трансформаторному маслі.
МЕК стандартизовано узагальнені дані меж визначення фуранових сполучень:
- 0,05 мг/кг при використанні методик високоефективної рідинної хроматографії (ВЕРХ), виконаних на зарубіжних хроматографах високої якості;
- 0,1 мг/кг фурфурола можна визначити спектрофотометрично;
- 0,5 мг/кг фурфурола виявляються методом газової хроматографії (ГХ) із застосувуванням head-space накопичувача або методом ВЕТШХ;
- 5 мг/кг визначають речовини протилежної полярності: фурфуриловий спирт, гідроксиметілфурфурол, ацетілфуран.
На нараді в Санкт-Петербурзі представники “ОРГРЭС”, “Ленэнерго”,
АТ “ВНИИЭ” доповіли, що межа визначення фуранових сполучень складає 0,5 мг/кг. Усі роботи були виконані на обладнанні невисокого ступеню точності, так як підрозділи “Минтопэнерго” хроматографічним обладнанням імпортного виробництва не забезпечені. В експлуатації при оцінюванні остаточного ресурсу трансформаторів зручно користуватись визначенням місткості фуранових речовин. Статистичний огляд понад 500 трансформаторів по усій території Європи показав, що в ізоляційному маслі устаткування спостерігається концентрація фуранових речовин, здебільшого понад 1 мг/кг.
Треба однак відзначити, що лабільні фуранові сполучення розкладаються під дією кислого середовища на продукти нефуранового ряду. При наявності в трансформаторі термосифонного фільтру фуранові продукти, що утворились, адсорбуються і розкладаються із-за кислого середовища на сілікогелі, а інформація про старіння ізоляції може надходити тільки після встановлення динамічної рівноваги між продуктами поглинання й виділенням сорбента. Тільки в цьому випадку процес розпаду паперової ізоляції може проявлятись в накопиченні фуранових сполучень у маслі, тому їх відсутність не свідчить про задовідльний стан паперової ізоляції. Найбільш ефективний показник оцінки зносу паперової ізоляції – ступінь полімерізації, яка характеризує в основному її механічну стійкість на розтягання й злам.
2.4 Оцінка ступеню старіння ізоляції обмоток силових трансформаторів по вимірюванню ступеня полімерізації.
Шостим виданням РД 34.45-51.300-97 для оцінки стану паперової ізоляції обмоток силових трансформаторів передбачено вимірювання ступеню полімерізації її зразків. При цьому вказано, що ресурс папе-рової ізоляції обмоток вважається вичерпаним при зниженні ступеню полімерізації паперу до 250 одиниць.
Для оцінки зносу паперової ізоляції ступінь полімерізації є досить об’єктивним показником. При цьому зниження ступеню полімерізації паперової ізоляції має монотонну залежність на протязі усього строку експлуатації, що зумовлює високу діагностичну цінність даного показника.
Як відомо, теплове старіння паперу при відсутності інших зов-нішніх впливів практично не змінює її короткочасну електричну стій-кість. Проте в реальних умовах експлуатації водночас з нагрівом ізоляції вона підлягає також впливу механічних зусиль, особливо під час корот-ких замикань. Тому зниження механічної стійкості паперу в результаті теплового старіння завжди призводить до механічного ушкодження ізо-ляції та вже, як наслідок, до електричного пробою.
Умови роботи виткової чи бар’єрної ізоляції, з точки зору три-ваючих у ній фізико-хімічних процесів, істотно розрізняються . Так, для бар’єрної ізоляції, температура якої не перевищує 90° С, найбільш ха-рактерним в процесі старіння є кислотний алкоголіз (гідроліз) під дією карбоксілмісткого сполучення, що утворюється під час окислення масла. Цей процес може бути підсилений зольними елементами, які містяться в паперовій ізоляції. Температура найбільш нагрітої точки виткової ізо-ляції в процесі експлуатації трансформатора може перевищувати 90° С і тоді істотно зростають процеси понадповільних молекулярних коливань полімеру, які підсилюють алкоголіз у аморфних і мезоморфних областях і призводять до деструкції в кристалічній частині целюлози за рахунок дифузії радикальних станів шляхом переносу їх на макромолекули сусід-нього полімерного кола, а також до реалізації дефектів у макро-молекулах, які викликані утворенням карбонильних і карбоксильних груп. За даними довідника “Трансформаторное масло” (під редакцією Шахновича) гранична температура розвитку деструктивного процесу, що визначається по точці перегину Арренісоуської залежності, складає 110° С. Таким чином, залежність вміщеного в трансформатор зразку це-люлозної ізоляції в відношенні досягнутого рівня деструкіції ізоляції не забезпечується в повній мірі, оскільки такі зразки, доступні для аналізу, розташовані в баку трансформатора в умовах, не відповідаючих най-більш нагрітій зоні.
Завантажити реферат