Трансформатор – складна система, надійна робота якої залежить багатьох компонентів. Серед цих компонентів особливу роль займає трансформаторна олива, яка виконує тепловідвідну та ізоляційну функцію. У цій статті ми поговоримо про те, як і чому погіршується стан оливи, який вплив на оливу має вода та кисень, а також які технології краще використовувати для сушіння та дегазації трансформаторних олив.

Як і чому погіршується стан трансформаторної оливи

Під час роботи трансформатора на оливу впливають різні негативні чинники. Серед них:

• електричне поле;
• висока температура;
• кисень з повітря;
• вода;
• механічні домішки;
• конструкційні матеріали (метали).

Деякі фактори, як, наприклад, електричне поле та висока температура є об’єктивними, тобто вони існують завжди, незалежно від бажання розробників трансформаторів чи енергетичних компаній. Частину причин появи інших чинників можна обмежити (вода, повітря). Але повністю виключити вплив шкідливих факторів на оливу не можна, тому що вони є як і каталізатором змін в оливі, так і з’являються в результаті хімічних реакцій всередині трансформатора. Пухирці газу можуть стати місцем розвитку часткових розрядів, а вода знижує електричну міцність оливи і при переході в тверду ізоляцію сприяє її руйнуванню.

Згодом олива старіє, у ній утворюються кислі продукти окиснення вуглеводнів. Ці продукти осідають на ізоляції, стінках бака трансформатора та у системі охолодження, формується шлам. Олива стає більш в’язкою і набагато гірше відводить тепло від частин трансформатора, що нагріваються. Під впливом висококонцентрованих продуктів окиснення вуглеводнів відбувається розкладання целюлози у трансформаторі. Ризик виникнення аварійних ситуацій суттєво зростає.

Щоб забезпечити продовження терміну служби трансформаторів, потрібно правильно і своєчасно обслуговувати ізоляційну оливу. Це забезпечить термін життя трансформатора на 50-70 років.

Що потрібно для того, щоб покращити стан оливи

При погіршенні стану трансформаторної оливи виконується її обробка з метою покращення характеристик. Основний індикатор старіння оливи – це кислотне число. Поки цей параметр не перевищує 0,5 мг КОН/г для покращення стану оливи виконується очищення.

Очищення трансформаторної оливи – широке визначення, під яким можуть розуміти набір різних операцій, кожна з яких дозволяє позбавитися певного виду домішок.

Серед цих операцій:

• фільтрація оливи – для видалення механічних домішок;
• дегазація оливи – для видалення газів;
• сушіння трансформаторної оливи – для видалення вільної та розчиненої води.

Також при подачі сухої та дегазованої оливи у високовольтні трансформатори використовується вакуумування. Ця операція необхідна для того, щоб вода та гази не потрапили в оливу під час заливання.

Крім того, загальний стан ізоляційної системи покращує сушіння ізоляції трансформатора у вакуумних печах. Воно застосовується для видалення води з ізоляції обмоток.

Підвищення кислотного числа до значення 1 м КОН/г свідчить про те, що олива постаріла. У цьому випадку виконується заміна трансформаторної оливи або її регенерація. Властивості оливи можна відновити у разі збереження складу корисних вуглеводнів шляхом видалення продуктів окиснення та старіння. Якщо склад оливи сильно змінений і не підлягає відновленню, оливу потрібно замінити.

Розглянемо спочатку превентивні методи захисту трансформатора від води та утворення газів, потім – спосіб сушіння та дегазації олив.

Способи захисту трансформатора від впливу води та газів

Існує кілька підходів до захисту трансформаторів від впливу води та газів. Маленькі трансформатори виготовляються у герметичному виконанні. Це висуває додаткові вимоги до міцності бака, оскільки неміцний бак може не витримати зростання тиску за підвищення температури трансформатора.

У багатьох трансформаторах, включаючи високовольтні, використовують так званий азотний захист. При цьому способі захисту надмасляний простір бака або розширювача займає азотна подушка, що складається з сухого азоту. Ця подушка стає ніби бар’єром, який захищає оливу від попадання інших газів та води з навколишнього середовища. Але вона не здатна запобігти попаданню в оливу води та газів, що утворюються всередині трансформатора. За необхідності після дегазації проводиться азотування трансформаторної оливи.

Сушіння трансформаторної оливи в процесі експлуатації забезпечується за рахунок термосифонних та адсорбційних фільтрів. Це пристрої, що наповнюються сорбентом (частіше – силікагелем). Сорбент поглинає воду під час циркуляції оливи через фільтр. Термосифонний фільтр встановлюють на бак трансформатора, а адсорбційний фільтр на окремий фундамент біля трансформатора.

Але які б системи захисту не застосовувалися, як мінімум перед заливкою оливи у трансформатор необхідно забезпечити видалення газів та видалення води. Це важлива частина обслуговування трансформатора. Дегазація трансформаторної оливи перед заливкою та під час експлуатації дозволяє уповільнити процеси окислення та підвищити надійність ізоляційної системи.

Як відбувається термовакуумне сушіння оливи

Видалити воду з оливи можна різними способами. Але найчастіше застосовується сушіння цеолітом і термовакуумне сушіння. Сушіння цеолітом добре прибирає воду і підвищує напругу оливи з 10-15 до 60-70 кВ за один прохід. Але після насичення цеоліт потребує реактивації. Тому якщо йдеться про сушіння спільно з дегазацією, то кращою є термовакуумна обробка. Цей вид обробки використовує принцип раннього закипання води за умов розрідження. Найбільш яскраву ілюстрацію цього принципу можна спостерігати в умовах високогір’я, де для закипання води потрібна температура менше 100 °С.

При термовакуумній обробці олива спочатку нагрівається до температури 50-55 ° С, а потім подається у вакуумну колону. Усередині вакуумної колони шляхом роботи вакуумної системи підтримується глибокий вакуум. Олива надходить на фільтри-активатори, і протікає з внутрішньої сторони назовні тонкою плівкою, з поверхні якої під дією вакууму інтенсивно виділяється вода і гази.

Таким чином, термовакуумна обробка дозволяє одночасно сушити та дегазувати трансформаторні оливи без утворення будь-яких відходів, що вимагають реактивації, складування або утилізації.

Устаткування GlobeCore для сушіння та дегазації олив

Для термовакуумного сушіння та дегазації трансформаторних олив компанією GlobeCore випускаються установки серій СММ і УВМ. Їхня основна відмінність полягає в кількості ступенів вакуумної системи. Установка УВМ обладнана двоступеневою вакуумною системою, а установка СММ – одноступеневою. Тому установками УВМ забезпечується глибша вакуумна дегазація.

Дегазаційна установка УВМ (СММ) виконує кілька функцій:

• дегазація оливи;
• дегідратація (суха) оливи;
• фільтрація оливи;
• вакуумування трансформатора;
• заливка масла в трансформатор під вакуумом;
• азотування трансформаторної оливи.

Характеристики трансформаторної оливи після обробки в установках GlobeCore:

• пробивна напруга – не менше 70 кВ;
• об’ємний газоміст – не більше 0,1%
• масовий вміст вологи – не більше 10 грамів на тонну.

Лінійка обладнання включає установки з продуктивністю обробки оливи від 1 до 15 кубічних метрів на годину.

При обслуговуванні трансформаторів важливим фактором є робота в польових умовах. Для реалізації цієї можливості ми встановили обладнання на причіп, що обладнаний причіпним пристроєм. Тому установка за допомогою автомобіля сервісної бригади швидко доставляється у місце експлуатації трансформатора.

Також установки GlobeCore можуть підключатися до трансформатора та виконувати обробку оливи без зливу з бака шляхом безперервної циркуляції оливи по замкнутому контуру. Обробка оливи може виконуватися як у відключеному, так і на працюючому трансформаторі. У другому випадку установки УВМ (СММ) підключаються до трансформатора через систему TCC (система безпеки трансформатора). Ця система контролює рівень оливи в баці трансформатора і при зниженні рівня, наприклад через наявність витоків «відсікає» установку від трансформатора. Трансформатор завжди захищений та виводити його з-під напруги на час очищення оливи не обов’язково.

Які типи олив можуть оброблятися установками GlobeCore

Устаткування GlobeCore багатофункціонально і в плані типів масел, що обробляються. За допомогою установок УВМ (СММ) може виконуватися:

• сушка і дегазація трансформаторної оливи;
• сушіння та дегазація гідравлічної оливи;
• сушка і дегазація турбінної оливи;
• сушіння дегазація індустріальної оливи.

В рамках однієї статті складно охопити всі аспекти сушіння та дегазації трансформаторної оливи, тому у вас, напевно, виникнуть питання. Відповіді на них можна отримати, звернувшись за одним із контактів, доступних у відповідному розділі нашого сайту.