Аналіз трансформаторної оливи – важливий елемент стабільної роботи енергетичної системи. Його регулярне проведення та включення максимально широкого спектра показників дозволяють виявити потенційні проблеми у роботі обладнання заздалегідь, забезпечуючи безперебійну роботу системи та попереджаючи можливі аварійні ситуації. Саме аналіз стає передумовою для запобігання аваріям та максимізації ефективності енергетичних систем. 

Призначення трансформаторної оливи

Трансформаторна олива використовується в електричних трансформаторах з 19 століття,  коли відомий інженер Еліу Томсон запатентував її використання для відведення тепла від сердечника трансформатора, продовжуючи термін його служби.
Хоча мінеральна олива добре працює і донині, нові альтернативні рідини стають все більш популярними, оскільки вони пропонують покращені характеристики, що сприяють продовженню терміну служби трансформатора, скороченні витрат і меншому впливі на навколишнє середовище.

Всі ці рідини часто називають рідкими діелектриками. Вони розроблені спеціально для виконання функцій охолоджувальної рідини та ізолятора в електричних трансформаторах. Основна роль трансформаторної оливи полягає в забезпеченні ізоляції для запобігання електричного пробою і підтримки необхідного рівня ізоляції між різними компонентами всередині трансформатора. Вони ізолюють струмопровідні частини трансформатора, такі як обмотки і сердечник, від корпусу або заземленого бака, забезпечуючи безперебійну передачу електричної енергії, без витоків. Ізоляційні властивості оливи є важливими для запобігання таким проблемам, як коротке замикання, а також для забезпечення загальної безпеки та надійності трансформатора.

Причини погіршення стану трансформаторної оливи в трансформаторах

Трансформаторна олива – це суміш різних вуглеводнів. Під дією фізичних і хімічних факторів, таких як тепло, кисень, електрична дуга, електричне поле, магнітне поле змінюються її фізичні властивості, такі як колір, запах, кінематична в’язкість і, поступово зміни переходять на електричні характеристики. 

Існує кілька причин погіршення якості трансформаторної оливи, а саме: окислення, деградація, старіння через несправності трансформатора (перегрів, короткі замикання), а також поганий технічний нагляд і недбале управління в процесі виробництва, монтажу та обслуговування трансформатора.

Основним фактором погіршення стану трансформаторної оливи є кисень. 

Незалежно від того, наскільки хороші показники герметизації трансформатора, в трансформаторній оливі все ще є певна кількість кисню.  До того ж ізоляційний матеріал, паперове волокно в обладнанні також є джерелом кисню, особливо під час процесу деградації, що відбувається під дією тепла.
Не менш серйозним є вплив води. Вона може проникати в оливу ззовні обладнання через вологу в атмосфері, та утворюватися всередині при старінні целюлози.
Багато хімічних реакцій прискорюють процес окислення, зокрема наявність в системі міді та заліза. Коли робоча температура трансформаторної оливи підвищується, вібрація трансформатора через магнітострикцію та електричні машини також прискорюють швидкість окислення оливи.

Класифікація показників трансформаторної оливи

Показники трансформаторної оливи, що зазвичай аналізуються, поділяються на кілька класів: фізичні властивості, хімічні властивості та електричні властивості.

Електричні властивості

Діелектрична міцність: визначається як мінімальна напруга, при якій олива починає пропускати електричний струм через іскроутворення між електродами. Значення діелектричної міцності важливе для визначення здатності оливи ізолювати електричні компоненти.

Питомий опір: міра електричного опору оливи, зазвичай вимірюється при різних температурах. Низькі значення при високих температурах можуть вказувати на зменшення ізоляційних властивостей.

Тангенс кута діелектричних втрат: показник, що відображає ефективність ізоляційного матеріалу як діелектрика. Низьке значення свідчить про високу резистивність і хороші ізоляційні властивості.

Хімічні властивості

Вміст води: наявність вологи в оливі може значно погіршувати її діелектричні властивості. Вміст води вимірюється у частинах на мільйон та повинен бути максимально низьким.

Кислотність: цей показник вказує на кількість вільних кислот в оливі, які можуть спричиняти корозію металевих частин і погіршувати ізоляційні властивості.

Фізичні властивості

Міжфазний натяг: важливий для визначення здатності оливи відштовхувати воду та інші забруднювачі. Високі значення свідчать про хорошу якість діелектрика.

Температура спалаху: індикатор пожежної безпеки, показує температуру, при якій олива може загорітися. Чим вище значення цього показника, тим кращий показник безпеки. 

В’язкість: Вказує на опір рідини потоку; ідеально, щоб олива мала низьку в’язкість при низьких температурах для кращої циркуляції.

Повний і скорочений аналіз трансформаторної оливи

Нова трансформаторна олива – прозора рідина світло-жовтого кольору, що виконує функції діелектрика і тепловідвідного середовища. У процесі експлуатації вона поступово темніє і каламутніє, при цьому змінюються її основні фізико-хімічні та діелектричні показники.

Аналіз трансформаторної оливи може проводитися за скороченою і повною формою. При скороченому аналізі:

• візуально оцінюють зовнішній вигляд, колір і помутніння оливи, наявність механічних домішок і вільної води;
• визначають пробивну напругу, кислотне число, температуру спалаху, реакцію водної витяжки.

Під час повного аналізу трансформаторної оливи, в додаток до скороченого аналізу, визначають:

• тангенс кута діелектричних втрат при 90°С;
• кількісний вміст механічних домішок і води;
• вміст газів;
• наявність потенційного осаду;
• вміст антиокислювальної присадки, іонолу;
• стабільність проти окислення.

У рамках повного аналізу трансформаторної оливи також проводять хроматографічний аналіз газів, розчинених у трансформаторній оливі. Цей вид аналізу практично не дає жодної інформації про якість і стан діелектрика, але при цьому  надає діагностичну інформацію про внутрішні дефекти трансформатора. Річ у тім, що поява того чи іншого газу, розчиненого в оливі, зумовлена тим чи іншим дефектом трансформатора.

Аналіз газів у трансформаторній оливі, а саме визначення їхніх концентрацій і порівняння з граничними значеннями, дає змогу з точністю до 95% діагностувати внутрішні дефекти трансформаторів.

Повний аналіз трансформаторної оливи рекомендують проводити  тоді, коли дані експрес-аналізу видають гранично допустимі показники, або ж коли характеристики різко змінюються. 

Прилади GlobeCore для аналізу трансформаторної оливи й які параметри вони вимірюють

Трансформаторна олива відіграє вирішальну роль у забезпеченні довговічності та ефективності трансформаторів. Вона виступає як ізоляційний та охолоджувальний елемент, що забезпечує стабільність роботи обладнання. GlobeCore розробила ряд приладів для експрес-аналізу трансформаторної оливи. 

Наявність води

Вологість у трансформаторній оливі є одним з найважливіших показників, оскільки вода значно погіршує її ізоляційні властивості і може спричинити корозію металічних компонентів. Водяна емульсія особливо небезпечна, оскільки вона може привести до швидкого зносу ізоляційного матеріалу.

Прилад TOR-1 від GlobeCore забезпечує можливість визначення вологості в оливі, навіть якщо її кількість є незначною. Пристрій використовує ємнісний датчик для аналізу вологи і відрізняється компактністю, що дозволяє виконувати вимірювання безпосередньо на місці експлуатації трансформатора. Це ідеально підходить для оперативного моніторингу і негайного виявлення проблем, пов’язаних з вологою.

Вимірювання кількості водню

 Водень – один з найважливіших газів, які виявляє хроматографічний аналіз. Утворення цього разу може свідчити про появу дефектів електричного походження. При цьому повний хроматографічний аналіз, займає багато часу. Як рішення компанія GlobeCore пропонує тестер для експрес-аналізу трансформаторної оливи TOR-2 для визначення вмісту водню. Прилад портативний, може використовуватись в польових умовах. Дозволяє швидко на місці приймати рішення щодо технічного обслуговування трансформатора.

Напруга пробою

Напруга пробою показує максимальний електричний потенціал, який трансформаторна олива може витримати без втрати своїх якостей. Це показник, який допомагає забезпечити надійність і безпечну експлуатацію трансформатора у високовольтних умовах.

Лінійка приладів TOR-60, TOR-80 та TOR-100 від GlobeCore спеціалізуються на вимірюванні цього параметра. Прилади портативні, здатні виконувати тестування напругою 60, 80 та 100 кВ відповідно. Процес вимірювання автоматизований, прилади забезпечують точність вимірювань з мінімальною похибкою, за потреби вони також можуть бути оснащені акумулятором, що уможливить проведення аналізу трансформаторної оливи в польових умовах.

Тангенс кута діелектричних втрат

Цей параметр відображає втрати енергії у трансформаторній оливі, спричинені забрудненнями і старінням. Зміна тангенсу кута втрат може свідчити про погіршення якості оливи та необхідність її заміни чи очищення.

Тестер TOR-3 від GlobeCore призначений для точного визначення тангенсу цього кута. Як і інші прилади цієї серії, він портативний, завдяки чому легко переміщується по лабораторії. Цей прилад дозволяє швидко оцінити стан оливи, забезпечуючи автоматизацію процесу вимірювання та зберігання результатів.

Прилади TOR для аналізу трансформаторної оливи від GlobeCore, пропонують наступні переваги:

• надійність та точність вимірювань: прилади TOR забезпечують високу точність аналізу, що важливо для безпеки та ефективності трансформаторів;
• зручність у використанні: їх компактний і ергономічний дизайн сприяє легкому транспортуванню і використанню, особливо на об’єктах з обмеженим простором;
• швидкість аналізу: прилади дозволяють швидко проводити тести, забезпечуючи оперативне отримання результатів і підтримку стабільної роботи трансформаторів;
• економія часу та коштів: оптимізація планування обслуговування знижує ризики непередбачених ремонтів та продовжує термін експлуатації трансформаторів;
• універсальність використання: прилади придатні як для лабораторій, так і для використання на виробничих об’єктах, що дозволяє проводити аналізи зразків оливи у реальному часі та в будь-яких умовах.

Регулярне використання приладів для аналізу трансформаторної оливи допомагає ефективно виявляти потенційні проблеми, запобігаючи аваріям та підтримуючи надійність енергопостачання.