Поиск по сайту
Начало >> Статьи >> Хроматографический контроль за трансформаторными маслами

Хроматографический контроль за трансформаторными маслами

Бузаев В.В., Сапожников Ю.М.
(АО ВНИИЭ, НПФ "ЭЛЕКТРА” Москва)

Трансформаторное масло представляет собой смесь достаточно сложных органических соединений различных классов. В процессе эксплуатации под воздействием таких факторов, как электрические и магнитные поля, влажность и температура как внутри, так и вне высоковольтного маслонаполненного электрооборудования, происходит разложение исходно содержащихся в трансформаторном масле органических соединений. Помимо того, в масло переходят продукты деструкции твердой изоляции и других конструкционных материалов.
Образующиеся продукты разложения в свою очередь могут вступать в новые взаимодействия друг с другом, следствием чего является появление более сложных соединений с относительно большей молекулярной массой. Кроме того, появляющиеся вторичные компоненты порой представляют значительную опасность, так как вступая во взаимодействие с элементами конструкции оборудования существенно ускоряют процесс его износа и даже являются причиной аварий. Этот процесс может происходить достаточно быстро и при отсутствии своевременного выявления приводит к выходу оборудования из строя.
Следовательно, своевременное обнаружение в трансформаторном масле тех или иных образующихся в процессе эксплуатации компонентов несомненно является важной задачей для надежной оценки состояния высоковольтного маслонаполненного оборудования.
Важным является также тот факт, что образующиеся соединения представляют собой все многообразие агрегатных состояний: газообразное, жидкое и твердое. Причем, в зависимости от условий эксплуатации они могут находиться в масле в виде раствора (газ в газе, газ в жидкости, жидкость в жидкости, твердое тело в жидкости), суспензии (твердое вещество в жидкости) или эмульсии (жидкость в жидкости), а также образовывать различные ассоциаты.
Таким образом, в процессе эксплуатации исходный состав трансформаторного масла еще более усложняется как с качественной (состав) и количественной (концентрации) точки зрения, так и по агрегатному состоянию.
Необходимость контроля за изменением состава масла в процессе эксплуатации поставила вопрос о выборе такого аналитического метода, который смог бы обеспечить надежное качественное (состав) и количественное (концентрации) определение содержащихся и образующихся в масле соединений. В наибольшей степени этим требованиям отвечает хроматография, которая в современном варианте представляет собой комплексный метод, объединивший стадию разделения сложных смесей на отдельные компоненты и стадию их количественно-качественного определения (детектирование).
В настоящее время хроматография широко используется для анализа растворенных в трансформаторных маслах газов, воздуха, воды, фурановых соединений и ионола (рис.1). Результаты таких анализов являются одним из важнейших параметров, по которым проводится оценка  состояния маслонаполненного        высоковольтного электрооборудования. Использование различных методик выделения газов из масла и применение хроматографического оборудования различного типа приводят к сложности сопоставления и интерпретации результатов, получаемых разными лабораториями. Поэтому проведение работ по созданию таких методик и специализированного оборудования представляется важным.
В последние годы во ВНИИЭ были выполнены работы с целью создания методических указаний по определению хроматографическими методами ряда соединений, растворенных в ’’свежем1’ и "эксплуатационном" трансформаторном масле. Это методические указания по определению газов (РД 34.46.303-98), воздуха и воды (РД 34-43-107-95) методом газовой хроматографии, а также фурановых соединений (РД 34.51.304-94) методом тонкослойной хроматографии. Перечисленные методические указания в настоящее время используются в практике при оценке состояния высоковольтных трансформаторов и вводов.
В 1992 году НПФ "ЭЛЕКТРА" выпустила на российский рынок первый отвечавший на тот момент требованиям РД 34.46.303-89 отечественный специализированный хроматографический комплекс для анализа газов, растворенных в трансформаторных маслах. В различных модификациях этот комплекс выпускается нами до настоящего времени. На нынешней конференции мы представляем нашу новую разработку, выполненную совместно с НИИ Хроматографии, - малогабаритный хроматографический комплекс на базе хроматографа МХ-ТМ. Новый комплекс является результатом семилетнего опыта внедрения и эксплуатации комплексов предыдущих модификаций.

Хроматографический контроль за трансформаторными маслами

Следует отметить, что в отличие от многих фирм выпускающих  хроматографическую аппаратуру общего и специализированного исполнения, мы участвуем как в создании специализированных комплексов, так и в проведении экспертной оценки состояния электрооборудования. Поэтому нам удается полнее учитывать требования пользователей. Косвенно верность выбранной нами стратегии при создании комплексов подтверждает то, что некоторые российские фирмы при создании аналогичной аппаратуры отталкиваются от нашего опыта. Основные характеристики нового комплекса приведены на рис.2. Этот хроматографический комплекс может быть установлен как стационарно в лаборатории, так и в передвижной автомобильной лаборатории.
Для многих видов высоковольтного маслонаполненного электрооборудования (трансформаторы с пленочной защитой, высоковольтные вводы и т.п.) контроль за соблюдением его герметичности имеет большое значение при поддержании его работоспособности и оценке его состояния. Нарушение герметичности такого электрооборудования обычно ведет к ухудшению изоляционных свойств масляной и целлюлозной изоляции, связанному с образованием продуктов ее окисления в присутствии растворенного в масле кислорода при тепловых и электрических воздействиях. В связи с этим возникает необходимость контроля герметичности оборудования, который может осуществляться путем периодического определения содержания растворенного в масле воздуха, являющегося основным источником кислорода в масле.
Другим источником ухудшения изоляционных свойств является содержащаяся в масле вода, которая может появляться в нем как при нарушении герметичности оборудования, так и при интенсивном процессе окисления изоляции, одной из причин которого является недостаточное содержание в масле антиокислительной присадки ионол. Задача по определению воздуха и воды в основном решается с использованием РД 34.43.107-95.
Вместе с тем, важным является тот факт, что вода, присутствующая в масле, может находиться в не только в растворенном, но и в связанном виде, а также в виде эмульсии. Присутствующая в связанном виде вода - это та вода, которая находится в масле в сольватированной форме. Между всеми тремя видами воды, которые определяют общее ее содержание в трансформаторном масле, существует динамическое равновесие. Это равновесие может смещаться в ту или иную сторону под действием различных факторов и, в первую очередь, температуры. Изменение температуры может приводить к изменению соотношения этих форм воды и,  как следствие, к изменению изоляционных свойств трансформаторных масел.

 
« Функции и конструкция выключателей среднего и высокого напряжения   Человеческий фактор, и опасности, связанные с оборудованием »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.