Испытание пробивного напряжения трансформаторного масла

Изменение физических свойств

От физических характеристик эксплуатационного масла напрямую зависит, насколько надежно будет функционировать электрическое оборудование. Поэтому в процессе проверки уделяется пристальное внимание следующим свойствам трансформаторного масла:

• Допустимое значение плотности (удельного веса). Важно, чтобы этот параметр уступал льду. Это связано с тем, что при образовании в неработающей установке льда (в зимний период), он формировался на дне бака, не создавая препятствий для свободной циркуляции в системе масляного охлаждения. Нормой считается плотность в пределах 860-880 кг/м 3 при температуре равной 20,0°С. Соответственно законам физики, показатели удельного веса изменяются в зависимости от температуры (при нагреве – увеличиваются, а охлаждении — уменьшаются).
• Критический нагрев масла до температуры воспламенения (температура вспышки). Этот параметр должен быть достаточно высоким, чтобы исключить возгорание, когда трансформатор, работая в режиме перегрузки, подвергается сильному нагреву. Нормой считается температура в пределах 125-135°С. Со временем, под воздействием частых перегревов, масло начинает разлагаться, что приводит к резкому снижению показателя температуры вспышки.
• Показатель окисления (кислотное число) трансформаторного жидкого диэлектрика. Поскольку наличие кислот приводит к повреждению изоляции обмоток трансформатора, то важно определить их наличие. Кислотное число отображает количество (в мг.) гидроксида калия (KOH), необходимого для удаления следов кислоты в 1-м грамме продукта.

Изменение электрических свойств

По сути, трансформаторное масло является диэлектрической средой, соответственно, показателями качества для него будут изоляционные характеристики. К таковым относятся:

• Показатель диэлектрической прочности. Это характеристика пробивного напряжения, нормы которой устанавливаются в зависимости от класса электрооборудования. Допустимое соотношение между рабочим и пробивным напряжением показано ниже.

Таблица 1. Соотношение рабочего и пробивного напряжения.

Класс напряжения электроустановки (кВ)	Норма пробивного напряжения для электроизоляционных масел (кВ)
≤15,0	30,0
От 15,0 до 35,0	35,0
От 60,0 до 150,0	55,0
От 220,0 до 500,0	60,0
750,0	65,0

• Диэлектрические потери в изоляции, происходящие вследствие рассеивания электроэнергии в изоляционных материалах, под воздействием электрополя.
• Наличие воды и механических примесей (указываются в процентном содержании).

Электрические показатели, как и физические, со временем изменяются, что требует их проверки на соответствие нормам РД 34.45-51.300-97.

Нормы

Нормируемые показатели должны соответствовать следующим количественным значениям по следующим критериям:

• пробивному напряжению, для оборудования, работающего в диапазоне от 60 до 220 кВ – в пределах до 35 кВ, от 20 до 35 кВ – до 25 кВ;
• наличие механических примесей не допускается;
• кислотному числу – до 0,25 мг на 1 г состава;
• стабильности против окислительных процессов при аналогичных единицах измерения – в пределах 0,005 мг;
• массовой доле осадочных компонентов – должны отсутствовать;
• кислотному числу окислённого материала – до 0,1 мг;
• температуре вспышки – до 150°С;
• тангенсу угла диэлектрических потерь – до 7 процентов;
• влаго- и газосодержанию – в соответствии с заводскими нормами;
• натровой пробе – до 0,4 балла;
• температуре застывания – до -45°С;
• кинематической вязкости – от 9 до 1300 м³/с, в зависимости от температурных показателей состава.

Также читайте: Блуждающие токи

Если показатели не соответствуют нормативам, использование данного материала грозит пробоем изоляции оборудования и его перегревом, в результате чего трансформатор может выйти из строя.

Рабочая жидкость, не отвечающая установленным критериям, подвергается очистке, в результате которой показатели приводятся в норму, с возможностью дальнейшего использования масла.

Современной промышленностью выпускается множество фильтрующих установок, позволяющих очистить масло, для возможности его последующего применения.

Проведение трансформаторного масла позволяет проверить качество материала и исключить опасность возникновения нештатной ситуации, которая не исключена при несоответствии состава установленным нормируемым показателям.

Порядок и методика проведения испытаний

Существует установленный порядок для процедуры испытаний трансформаторного масла, он включает в себя три этапа:

1. Получение образцов. Для отбора пробы необходимо руководствоваться соответствующими методическими указаниями.
2. Проведение испытаний, согласно выбранной методике. Это может быть полный или частичный физико-химический анализ или определение электрической прочности (проходимость электрического тока) в условиях определенной температуры.
3. Подведение итогов анализа. В протоколе испытаний указываются результаты проводимых тестов, и составляется заключение о соответствии испытуемого масла принятым нормам.

Разобравшись с порядком проведения испытаний, рассмотрим основные методики.

Методика испытания трансформаторного масла на пробой

Испытания трансформаторного масла на пробой проводятся в электротехнических лабораториях по специальной методике и с учетом требований ПУЭ, ПТЭЭП и ГОСТа.

Для определения показателя пробивного напряжения используется специальная установка для испытаний трансформаторного масла, которая состоит из высоковольтного трансформатора, управляющей аппаратуры и специального сосуда – маслопробойника.

Перед проведением испытательных работ проверяют заземление устройства, отсутствие неполадок в сигнализации и блокировке. Испытания проводят аттестованные специалисты с применением средств индивидуальной защиты.

Испытательные мероприятия проводят путем последовательного выполнения следующих действий:

• забор проб трансформаторного масла;
• подготовка специальной ячейки;
• визуальный осмотр отобранного масла;
• определение показателя пробивного напряжения;
• обработка результатов испытаний, математические расчеты.

Все работы должны выполняться при строгом соблюдении правил техники безопасности, во время сухой погоды, с использованием чистой посуды и исправной аппаратуры. По окончанию работ составляется Протокол испытания трансформаторного масла.

Сокращенный химический анализ

Данная методика испытаний включает в себя:

• Проверка качества по внешнему виду взятой пробы. В ходе этого экспресс анализа можно определить наличие воды и шлама.
• Определение пробивных напряжений. Данный тест мы рассмотрим отдельно.
• Определение кислотного числа. Данный тест производится в спецлаборатории, техническую сторону анализа мы приводить не будем, поскольку она интересна только специалистам. Что отображает данный показатель, было рассказано выше.
• Определение температуры вспышки. В современных спецлабораториях для этой цели используют автоматические приборы, позволяющие зафиксировать температуру воспламенения масла в большом диапазоне. В частности, представленный на рисунке ниже прибор способен измерить температуру воспламенения в пределах от 40,0°С до 370°С. Автоматический прибор ТВЗ-ЛАБ-11 фиксации температуры вспышки
• Анализ, получивший название «реакция водной вытяжки». По данной методике можно определить наличие щелочи и кислоты во взятой пробе. Масло считается отвечающим норме, если реакция показала нейтральный результат.

Виды испытаний трансформаторного масла на пробой

Оценка состояния изолирующей жидкости дается на основании результатов проведенных испытаний, которые подразделяют на 3 вида:

• Испытание на электрическую прочность. В ходе работ проводится визуальный осмотр, определяется наличие посторонних жидких и мехпримесей, а также показатель пробивного напряжения, который определяет надежность изоляции, которую масло обеспечивает в электроустановках.
• Анализ масла – сокращенный. Кроме проверки на электрическую прочность, определяют температурный показатель вспышки масла и кислотное число, указывающее на его старение.
• Анализ масла – полный. Включает в себя испытание на прочность, сокращенный анализ и определение целого ряда других параметров – количество жидкости и мехпримесей, содержание кислот, щелочей, газов, t застывания и т.д.

Профессиональные испытания трансформаторного масла на пробой по утвержденной методике проводит сертифицированная лаборатория ЛабТестЭнерго. Все работы поводят аттестованные специалисты в рамках утвержденных методик, после чего заказчику выдается официальный протокол. Заказать услуги и уточнить цену испытания трансформаторного масла на пробой можно на сайте нашей компании.

Полный химический анализ

Изоляционное масло подвергается полным испытаниям в тех случаях, когда даже одна из характеристик становиться критичной или замечен процесс интенсивного старения. Благодаря полному физико-химическому анализу можно с большой точностью определить допустимый срок технической эксплуатации, установить вероятную причину старения и рекомендовать процедуру восстановления. При полном испытании проводятся все тесты сокращенного анализа и дополнительно проверяются следующие характеристики:

• Проверка допустимого уровня диэлектрических потерь, повышение которых говорит о наличии продуктов старения и/или загрязнении выше допустимой нормы. Результатом данного теста является показатель тангенса угла диэлектрических потерь.
• Определение количества примесей, образующихся в процессе эксплуатации и снижающих показатели диэлектрической прочности. Данная характеристика может быть получена различными способами, из которых самые простые визуальный осмотр и гравиметрический способ. Но, к сожалению, эти два метода не позволяют произвести оценку гранулометрического состава примесей, а именно от этого показателя зависит характеристика электрической прочности.

В состав современных лабораторий входят автоматические ультразвуковые установки, позволяющие с большой точностью определить количественное содержание примесей.

Автоматический анализатор количества механических примесей ГРАН-152

• Определение количества влаги, содержащейся в пробе. На основании этого показателя можно определить изоляционные свойства тестируемого продукта и получить информацию о допустимом сроке эксплуатации. По наличию влаги и ее количеству можно установить факт разгерметизации бака трансформатора и его частую работу в перегруженном режиме. Изображение автоматического прибора-анализатора, позволяющего установить количественное содержание влаги, приведено ниже.

  
  Измеритель содержания влаги Aquameter KFM 3000

• Анализ, позволяющий определить состав растворенных в пробе газов (газосодержание). Этот показатель отражается на диэлектрической плотности трансформаторных масел. Ниже представлен мобильный аппарат-газоанализатор, позволяющий установить состав абсорбции.

  
  Переносной газоанализатор трансформаторного масла Transport X

• Проба на наличие антиокислительных присадок. Результат анализа позволяет установить необходимость замены или регенерации испытуемого масла.
• Определение устойчивости к окислению (стабильность диэлектрической смеси). Анализ производится путем обработки воздушной смесью пробы масла (при том допускается добавка специального катализатора). После этого снимаются характеристики после окисления и сравниваются с теми, что были изначально.

Объём испытаний и какие свойства проверяются

В процессе проведения испытаний проверяются основные характеристики материала на соответствие требованиям нормативной документации. Предусмотрена проверка по следующим критериям:

1. Температуре вспышки – с ростом данного показателя возрастает объём испарений, в результате чего масло становится более вязким, в его составе возрастает удельный процент взрывоопасных газов.
2. Температуре застывания – обратный показатель отмеченному выше. Его уменьшение затрудняет функционирование маслоперекачивающих насосов, переключающих устройств и прочих элементов масляных систем.
3. Кислотному числу – показывает уровень содержания в материале едкого калия. Определяется количества миллиграммов данного компонента, необходимого для нейтрализации свободных кислот в 1 г состава. Итоговое значение показателя получают расчётным путём.
4. Диэлектрической плотности – первоочередной критерий, свидетельствующий о степени загрязнённости состава. Проводится 6 раз с определением среднего показателя.
5. Тангенсу угла диэлектрических потерь – определяет диэлектрические и изолирующие свойства рабочей жидкости.
6. Цветовым характеристикам – по ним можно определить свойства состава и его качество.
7. Присутствию сторонних механических загрязнений – этот критерий взаимосвязан с кислотным числом и показывает степень старения масла, в результате чего оно теряет заданные свойства.
8. Содержанию влаги и газов – также указывает на степень старения рабочей жидкости.

Также читайте: Методы защиты от электромагнитного излучения
Кроме перечисленных работ проводятся замеры плотности ареометром, определение наличия серы. Но данные показатели не нормируются.

Определение электрической прочности

Данный показатель можно назвать основным параметром, описывающим изоляционные свойства жидкого диэлектрика. Расчет прочности трансформаторного масла производится по формуле: E = UНП / h, где UНП – величина напряжения пробоя, h – межэлектродный зазор. Результаты с пробы снимаются при помощи специального прибора, например такого, как на рисунке ниже.

Устройство контроля электрической прочности КПН-901

Характерно, что показатели измерения пробивного напряжения не зависят от проводимости масла, но обе эти характеристики чувствительны к влаго- и газосодержанию, а также наличию технологических примесей. Как только перечисленные показатели выходят за допустимые пределы, наблюдается увеличение проводимости и снижение электрической прочности.

Объем и периодичность испытаний

Согласно действующим нормам масло испытывается в следующих случаях:

1. В процессе хранения электрических аппаратов. Регулярность испытаний зависит от класса напряжения оборудования. Например, масло в устройствах до 35,0 кВ тестируется раз в полгода, а в оборудовании, рассчитанном на 110,0 кВ и более, испытания проводятся через каждые 4-е месяца. Если заправка производилась свежими трансформаторными маслами, то достаточно проверки электрической прочности, в противном случае выполняют сокращенный химанализ.
2. Перед запуском в работу. Проба из бака оборудования должна быть взята до включения трансформаторов или других устройств, использующих масло. Объем испытаний указывается производителем электрооборудования.
3. В процессе эксплуатации масляных выключателей, высоковольтных трансформаторов, специальных аппаратах измерения тока и т.д. Регулярность испытаний зависит от назначения оборудования и класса напряжения. Например, для силовых трансформаторов до 35,0 кВ, проводят испытания со следующей периодичностью:

• После запуска в работу 5 раз в течение первого месяца, при этом 3 теста должны быть выполнены в первые две недели, оставшиеся в последующие две недели.
• Далее производятся измерения с периодичностью в 4-е месяца.

Периодичность испытания масла в силовых трансформаторах

Вид испытанияНапряжение 110 кВ и выше (мощностью свыше 630 кВА)Напряжение 110 кВ и выше (мощностью до 630 кВА)Напряжение 35 кВБлочные тр-ры, ТСН и тр-ры, имеющие ср.годовую нагрузку не менее 50% от ном. (35 кВ)Напряжение 35 кВ и вышеНапряжение 35 кВ и нижеХАРГ1) В течение первых 3 суток; 2) Через 10 суток; 3) 1, 3, 6 месяцев после включения, далее 2 раза в год.В течение первых 3 суток после включения— В течение первых 3 сут. после включения — через 1 и 6 мес. после включения — далее не реже 2 раз в год— Перед вводом в работу — Перед началом и после завершения капитального и восстановительного ремонта трансформатора и/или работ с маслом—Пробивное UПосле ввода в эксплуатацию: 1)110-220кВ — через 10 дней и 1 мес.; 2)330-750 кВ — через 10 дней, 1 и 3 мес. 3)В дальнейшем — не реже 1 раза в 2 годаДопускается не испытывать———В течение первого месяца эксплуатации (1 раз в первой половине и 1 раз во второй половине месяца) и через год. Далее не реже 1 раза в 4 годаТемпература вспышкиПосле ввода в эксплуатацию: 1)110-220кВ — через 10 дней и 1 мес.; 2)330-750 кВ — через 10 дней, 1 и 3 мес. 3)В дальнейшем — не реже 1 раза в 2 годаДопускается не испытывать———Не реже 1 раза в 4 годаВлагосодержаниеПосле ввода в эксплуатацию: 1)110-220кВ — через 10 дней и 1 мес.; 2)330-750 кВ — через 10 дней, 1 и 3 мес. 3)В дальнейшем — не реже 1 раза в 2 годаДопускается не испытывать———Не реже 1 раза в 4 годаМеханические примесиПосле ввода в эксплуатацию: 1)110-220кВ — через 10 дней и 1 мес.; 2)330-750 кВ — через 10 дней, 1 и 3 мес. 3)В дальнейшем — не реже 1 раза в 4 года————Кислотное числоПосле ввода в эксплуатацию: 1)110-220кВ — через 10 дней и 1 мес.; 2)330-750 кВ — через 10 дней, 1 и 3 мес. 3)В дальнейшем — не реже 1 раза в 2 годаДопускается не испытывать———Не реже 1 раза в 4 годаКислоты и щелочиПосле ввода в эксплуатацию: 1)110-220кВ — через 10 дней и 1 мес.; 2)330-750 кВ — через 10 дней, 1 и 3 мес. 3)В дальнейшем — не реже 1 раза в 4 годаДопускается не испытывать————ТангенсПосле ввода в эксплуатацию: 1)110-220кВ — через 10 дней и 1 мес.; 2)330-750 кВ — через 10 дней, 1 и 3 мес. 3)В дальнейшем — не реже 1 раза в 4 годаДопускается не испытывать————Ионол, АгидолНе реже 1 раза в 4 годаДопускается не испытывать————Фуран1 раз в 12 лет. После 24 лет эксплуатации: 1 раз в 4 года. Рекомендуется определять также в случае обнаружения в трансформаторном масле значительных количеств CO и CO2 хроматографическим анализом растворенных газов———По решению технического руководителяОбщее газосодержаниеДля трансформаторов с пленочной защитой после ввода в эксплуатацию:: 1)110-220кВ — через 10 дней и 1 мес.; 2)330-750 кВ — через 10 дней, 1 и 3 мес. 3)В дальнейшем — не реже 1 раза в 4 года—————Степень полимеризацииВ случае, если по косвенным методам оценки (наличие в трансформаторном масле фурановых производных, результаты хроматографического анализа растворенных в масле фурановых соединений, газов СО и СО2, результаты физико-химического анализа масла, результаты измерения диэлектрических параметров изоляции) имеются достаточные основания ожидать значительного износа твердой изоляцииДля ответственных трансформаторов, отработавших установленные нормативно-технической документацией сроки (блочных трансформаторов, трансформаторов собственных нужд), при вышеперечисленных условиях———Стабильность против окисленияПеред вводом в эксплуатацию————

Пример протокола испытания с пояснением

Приведем в качестве примера протокол испытаний эксплуатационного трансформаторного масла, с разделением основных информационных полей.

Пример протокола испытаний трансформаторного масла

В протоколе содержится следующая информация:

1. «Шапка», где отображается номер документа, его название, указывается марка масла и нормы испытания по определенному ГОСТу.
2. Таблица с названием проводимых тестов и их результатами.
3. Заключение экспертизы.
4. Название и печать лаборатории, проводившей испытания, дата документа и подпись ответственного лица.

Источник



Нормы приемо-сдаточных испытаний.

Объем приемо-сдаточных испытаний трансформаторного масла.

В соответствии с требованиями ПУЭ трансформаторное масло на месте монтажа электрооборудования испытывается в следующем объеме:

1. Анализ масла перед заливкой в оборудование.

2. Анализ масла перед включением оборудования.

3. Испытание масла из аппаратов на стабильность при его смешивании.

Анализ масла перед заливкой в оборудование.

Каждая партия поступившего с завода трансформаторного масла перед заливкой в оборудование должна подвергнуться однократным испытаниям по всем показателям, приведенным в табл. 2.14, кроме п.3. Значения показателей полученных при испытаниях, должны быть не хуже приведенных в табл. 2.14.

Масла, изготовленные по техническим условиям, не указанным в табл. 2.14, должны подвергаться испытаниям по тем же показателям, но нормы испытаний следует принимать в соответствии с техническими условиями на эти масла.

Анализ масла перед включением оборудования.

Масло, вновь залитое в оборудование, перед его включением под напряжение после монтажа должно быть подвергнуто сохраненному анализу. В сокращенный анализ масла входят: определение минимального пробивного напряжения, качественное опре деление наличия механических примесей и взвешенного угля, определение кислотного числа, выяснение реакции водной вытяжки или количественное определение водорастворимых кислот и установление температуры вспышки. Нормы испытаний представлены в пп. 1-6 табл. 2.14, а для оборудования 110 кВ, кроме того, в п. 12 табл. 2.14.

Испытание масла из аппаратов на стабильность при его смешивании.

При заливке в электрооборудование свежих кондиционных масел разных марок смесь проверяется на стабильность в пропорциях смешения, причем стабильность смеси должна быть не хуже стабильности одного из смешиваемых масел, обладающего мень шей стабильности.