Обеспечение надежности, эффективности и долговечности трансформаторов зависит от качественного тестирования и диагностики трансформаторного масла. Трансформаторное масло выполняет функции одновременно изолирующей среды и охлаждающей жидкости. Однако со временем его эксплуатационные характеристики могут ухудшаться под воздействием высоких температур и термических напряжений, химического разложения, электрической дуги, попадания влаги и загрязнения твердыми частицами.

Регулярные испытания масла силовых трансформаторов позволяют выявлять неисправности на ранней стадии, такие как перегрев и ухудшение изоляции, до того, как они перерастут в дорогостоящие поломки. Эта диагностика незаменима для управляющих активами и специалистов по техническому обслуживанию, стремящихся обеспечить оптимальную работу трансформатора.

Почему регулярная проверка трансформаторного масла так важна

Трансформаторное масло играет ключевую роль в безопасной и эффективной работе трансформатора. Оно изолирует токоведущие компоненты, рассеивает тепло и защищает от влаги и загрязнений. Без периодических испытаний ухудшение характеристик может остаться незамеченным, что приведет к снижению электрической прочности диэлектрика, снижению охлаждающей способности и сокращению срока службы трансформатора.

Основные причины, по которым важно проводить регулярные испытания масла:

· Превентивное обнаружение неисправностей: выявление таких проблем, как поглощение влаги, образование дуги, разрушение целлюлозы или повреждение изоляции до возникновения неисправности.

· Эксплуатационная безопасность и соответствие требованиям: поддержание масла в соответствии со стандартами, установленными ASTM, IEC и другими отраслевыми рекомендациями, для обеспечения безопасной эксплуатации.

· Оптимизация затрат: проактивное обслуживание более экономично, чем аварийный ремонт или замена компонентов.

Основные испытания для диагностики трансформаторного масла

Комплексная программа тестирования обычно включает следующие ключевые оценки:

1. Визуальный и физический осмотр

Первичные проверки выявляют изменение цвета, мутность или образование осадка. Для обеспечения соответствия эксплуатационным требованиям измеряются такие физические свойства, как вязкость, плотность и температура вспышки. Обычно используются стандарты ASTM D1524 (относительная плотность), ASTM D92 (температура вспышки) и ASTM D1500 (цветность).

2. Испытание на напряжение пробоя диэлектрика (BDV)

Это испытание количественно определяет устойчивость масла к электрическому напряжению. Высоковольтный рампа подается до тех пор, пока масло не прорвется между стандартными электродами. Согласно стандартам IEC 60156 и ASTM D877/D1816, повторное испытание (обычно пять циклов) определяет среднее пробивное напряжение. Низкое значение BDV указывает на наличие загрязнений, таких как влага, частицы или побочные продукты разложения.

3. Анализ растворенных газов (DGA)

Анализатор растворённых газов (DGA) позволяет обнаружить такие газы, как водород, метан, этилен и ацетилен, в масле, для обнаружения перегрева, дугового разряда или частичного разряда. Различные стандарты, такие как IEC 60599 и IEEE C57.104, определяют пороговые значения концентрации и интерпретацию газового соотношения, что помогает точно диагностировать тип и серьёзность неисправностей.

4. Тест на содержание влаги

Вода снижает диэлектрическую прочность и способствует повреждению твёрдой изоляции. Тест на влагосодержание, или титрование по Карлу Фишеру, измеряет влажность в миллионных долях (ppm), что позволяет принимать решения, например, о дегазации или замене.

5. Кислотность (число нейтрализации / TAN)

Окисление масла приводит к накоплению кислоты. Общее кислотное число (TAN), обычно определяемое по ASTM D974, характеризует кислотность. Масло, превышающее 0,25 мг KOH/г, считается деградировавшим.

6. Межфазное натяжение (МФН)

Этот тест измеряет устойчивость масла к образованию шлама и загрязнений и часто используется совместно с испытанием на кислотность для оценки качества масла. Чистые масла имеют значения 40–50 дин/см, тогда как значения ниже ~24 дин/см указывают на наличие загрязнений или образования шлама.

7. Анализ фуранов

Это позволяет обнаружить фурановые соединения, указывающие на деградацию целлюлозной изоляции. Высокий уровень фуранов часто указывает на термическое старение или механическую деградацию бумажной изоляции.

Лучшие практики испытаний трансформаторного масла

1. Обеспечьте правильные методы отбора проб

Правильные процедуры отбора проб имеют решающее значение для всего процесса тестирования, поскольку некачественные образцы, естественно, приводят к получению неверных результатов. Ключевым требованием для этой задачи является использование чистой, хорошо герметичной посуды, в идеале стеклянных бутылок объёмом 500 мл с поликоническими крышками. Другие важные рекомендации включают:

· Отбор проб должен осуществляться квалифицированным персоналом, как штатным, так и внешними экспертами.

· По возможности используйте специализированные наборы для отбора проб с пробками, трубками из нержавеющей стали и безворсовыми тканями.

· Перед отбором образца для анализа слейте не менее 500 мл масла.

· Запишите температуру масла при отборе проб, так как это важно для точных показаний влажности.

· Немедленно запечатайте, маркируйте и защитите образцы от света или тепла.

2. Сотрудничайте с аккредитованными лабораториями

Выбирайте лаборатории, сертифицированные для проведения испытаний по стандартам ASTM, IEC и ISO. Аккредитованные учреждения используют стандартизированные методы, обеспечивающие надежность, например, ASTM D877 для пробивного напряжения и D3612 для DGA. Всегда проверяйте калибровку лаборатории, статус аккредитации и сроки выполнения анализов.

3. Мониторинг основных параметров и их тенденций

Отдавайте приоритет тестам, которые дают наиболее ценную прогностическую информацию, таким как BDV, DGA, влажность, кислотность, IFT и фурановые тесты. Кроме того, отслеживайте показания с течением времени, чтобы выявлять тенденции, поскольку постепенные изменения могут указывать на развивающиеся дефекты даже в пределах допустимых значений.

4. Ведите подробные записи

Храните результаты испытаний, даты отбора проб, условия окружающей среды, данные о нагрузке на оборудование и мероприятиях по техническому обслуживанию в соответствующем порядке и месте. Анализ тенденций таких данных может помочь в оценке состояния оборудования и планировании. Сопоставляйте испытания масла с такими событиями, как капитальный ремонт генератора, чтобы оценить общую целостность системы.

5. Внедрите онлайн-мониторинг критически важных активов

Для перехода к диагностике в режиме реального времени критически важные трансформаторы используют онлайн-мониторы, измеряющие влажность, DGA, BDV и температуру. Эти системы обеспечивают ранние предупреждения и снижают зависимость от периодического отбора проб.

6. Принимайте своевременные меры по результатам диагностики

Если результаты тестов указывают на отклонения от нормы, например, повышение уровня ацетилена, низкий BDV, высокую влажность, обязательно немедленно отреагируйте. Возможные меры по исправлению ситуации:

· Фильтрация или переработка масла

· Системы сушки и дегазационные башни

· Частичная замена или рекультивация масла

· Корректирующее обслуживание трансформатора (например, обслуживание переключающего устройства, замена вводов)

Промедление может ускорить ухудшение состояния оборудования и повысить риск сбоев.

7. Планируйте тестирование на основе критичности

Примите график, учитывающий риски:

· Критические трансформаторы: ежеквартальное или полугодовое тестирование.

· Некритические единицы: ежегодно или раз в два года, в зависимости от воздействия и эксплуатационной нагрузки.

Для определения интервалов соблюдайте политики IEEE, ASTM и политик, специфичных для конкретной коммунальной компании.

Комплексный процесс тестирования

1. Предварительная подготовка пробы: планирование, изоляция, чистка.

2. Собрать образец: промыть, а затем собрать в герметичный контейнер.

3. Полевые проверки: при необходимости выполните базовый DGA или BDV на месте.

4. Доставить в лабораторию: с данными о температуре и цепочкой поставок.

5. Обработка и анализ: лаборатория выполняет полный набор тестов.

6. Обзор отчета: оценить параметры и тенденции.

7. Планирование мер по смягчению последствий: определить корректирующие меры.

8. Записывайте обновления: внедрение результатов в системы управления активами.

Интеграция с программами обслуживания трансформаторов

Проверка масла — лишь часть эффективной стратегии контроля состояния трансформатора. Рассмотрите возможность дополнения диагностики масла следующими процедурами:

· Визуальные проверки: проверьте наличие коррозии в баке, утечек, состояние краски, целостность втулок.

· Термографические исследования: обнаружение аномальных горячих точек на втулках, устройствах РПН, соединениях.

· Автономные электрические испытания: такие как тесты коэффициента мощности/мегомметра, коэффициента трансформации, анализ частоты качания для более углубленной проверки работоспособности.

· Вибрация и шум: отслеживание аномальных сигналов внутри бака трансформатора.

· Документация и обучение персонала: обеспечить надлежащую подготовку персонала, занимающегося отбором проб и техническим обслуживанием.

Такой многосторонний подход позволяет выявить неисправности на уровне изоляции, обмотки или сердечника.

Заключение

Испытания и диагностика трансформаторного масла являются неотъемлемой частью надежности, производительности и безопасности оборудования. Комплексная программа профилактического обслуживания может значительно снизить риск отказов и продлить срок службы оборудования, а также обеспечить лучшие результаты и экономию средств по сравнению с реактивным ремонтом после отказа. Благодаря тщательному документированию, структурированным графикам и обученному персоналу, испытания трансформаторного масла становятся проактивным инструментом повышения эксплуатационной эффективности.