Испытание трансформаторного масла в распределительных сетях
Качество свежего масла в распределительных сетях контролируют методами, принятыми в соответствии с утвержденными ГОСТ и техническими условиями.
Масло, находящееся в эксплуатации, подвергается сокращенному анализу. В объем сокращенного анализа входит определение температуры вспышки, электрической прочности, кислотного числа, реакции водной вытяжки и наличия механических примесей.
Определение температуры вспышки производится с помощью прибора типа ПВН (рис. 1).
Рис. 1. Прибор типа ПВН для определения температуры вспышки масла
В чистый, сухой резервуар 1 заливают испытуемое масло до риски. Резервуар помещают в гнезде чугунной воздушной ванны, закрывают его крышкой, через которую проходит термометр 2, и затем нагревают с подъемом температуры сначала со скоростью 10—12 °С в минуту, а за 30° до ожидаемой температуры вспышки со скоростью 2°С в минуту. Во время нагрева масло перемешивают мешалкой с тросиком 3. При температуре на 10 °С ниже ожидаемой температуры вспышки поворачивают пружинный рычаг 4 горелки 5, при этом отверстие прибора открывается и пламя фитиля наклоняется над отверстием в крышке. Если пары масла вспыхнут, отмечают соответствующую температуру как температуру вспышки. Если вспышки не произошло, испытание повторяют. При барометрическом давлении, отличающемся от нормального (760 мм рт. ст.) 1 более чем на 15 мм рт. ст., в показанную термометром температуру вспышки вводят поправку Д/, которую вычисляют по формуле
Дг = 0,0345 (760 — Р),
где Р — фактическое барометрическое давление при проведении испытания, мм рт. ст.
Поправку прибавляют к результату определения, если барометрическое давление ниже нормального, и вычитают при давлении выше нормального. Измеренная температура вспышки не должна быть ниже 135 °С. При снижении температуры вспышки в процессе эксплуатации масла на 5 °С ниже первоначальной масло следует заменить.
Рис. 2. Сосуд для испытания масла на пробой
Испытание масла на пробой производится путем подачи переменного напряжения между плоскими параллельными дисками с закругленными краями, диаметром 25 мм, при расстоянии 2,5 мм, погруженными в сосуд с испытуемым маслом не менее чем на 15 мм (рис. 2). Поступившая на испытание проба масла должна находиться в помещении некоторое время, чтобы принять комнатную температуру. Затем сосуд с дисками наполняют испытуемым маслом и, выждав 10 мин, чтобы пузырьки воздуха вышли из масла, определяют электрическую прочность масла. Для этого плавно повышают напряжение (2—5 кВ/с). Наличие пробоя устанавливают по возникновению дуги между электродами. Масло пробивают последовательно 5 раз с промежутками между пробоями 5 мин. За пробивное напряжение пробы принимают среднее из пяти последовательных пробивных напряжений при одном наполнении сосуда с дисками маслом. Масло, имеющее пробивное напряжение ниже 20 кВ, подлежит замене.
Реакцию водной вытяжки определяют с помощью индикаторов:
для обнаружения кислоты применяют 0,02 %-ный водный раствор метилоранжа, для щелочей—1 %-ный спиртовой раствор фенолфталеина. Водорастворимые кислоты и щелочи могут появиться в масле при регенерации, кислоты могут появиться в масле в процессе его окисления при эксплуатации трансформатора.
Реакция испытуемого масла определяется следующим образом: равные объемы (50 мл) масла и дистиллированной воды, подогретые до 70—80 °С и проверенные на нейтральность, смешиваются и взбалтываются в течение 5 мин в делительной воронке. После отстоя вода спускается в две пробирки. В одну вливают две капли метилоранжа — при наличии кислой реакции вода розовеет. В другую вливают три капли фенолфталеина — при щелочной реакции жидкость окрашивается в малиновый цвет. Для того чтобы узнать причину щелочной реакции, в пробирку с водной вытяжкой, окрашенной в малиновый цвет, добавляют спирт в количестве 40 % объема водной вытяжки. Если окраска исчезнет, значит щелочная реакция вызвана присутствием мыл, если не исчезнет, значит в масле имеется свободная щелочь.
При наличии кислой или щелочной реакции масла его следует заменить.
Важным показателем качества масла является кислотное число.
Для определения кислотного числа эксплуатационных масел в одну колбу берут навеску 10 г испытуемого масла, в другую наливают 50 мл спирто-бензольной смеси (1:4), добавляют индикатор — три капли фенолфталеина и нейтрализуют спирто-бензольную смесь 0,05 и. спиртовым раствором едкого кали. Нейтрализованный раствор вливают в колбу, содержащую навеску испытуемого масла, размешивают и быстро титруют 0,05 и. спиртовым раствором едкого кали до изменения окраски раствора. Кислотное число масла (мг КОН на 1 г масла) определяют по формуле
к = vr/g,
где V — объем 0,05 и. раствора едкого кали, затраченного на титрование, мл; Т—титр 0,05 и. раствора едкого кали, мг; g — навеска масла, г.
Кислотное число фиксируется как среднее арифметическое результатов двух последующих определений. По величине кислотного числа определяют возможность оставления масла в эксплуатации, необходимость его замены или внесения антиокислительных присадок.
Определение механических примесей производят визуально по внешнему виду пробы масла. Банку с отобранным для пробы маслом медленно перевертывают и проводят наблюдение в дневном или электрическом свете за осаждением механических примесей. Если в пробе имеется более 10 ворсинок или мелких частей примесей, то масло считается загрязненным.
Регенерация трансформаторных масел — Старение масла в процессе эксплуатации
При длительной, эксплуатации масло в трансформаторе изменяет свои физико-химические и эксплуатационные свойства («стареет») и показатели качества его достигают предельных значений по нормам, регламентирующим срок службы трансформаторного масла [2]. Старение масла происходит не только вследствие окисления составляющих его углеводородов кислородом воздуха под воздействием повышенной температуры и в присутствии металлов, но и под влиянием электрического поля, разложения в электрической дуге, обводнения, загрязнения механическими примесями и т, п.
При старении масла в результате окисления, преобладающего при эксплуатации в трансформаторе, а также под воздействием других факторов повышается кислотность, ухудшаются электроизоляционные свойства, а образующиеся осадки, осаждаясь на обмотках трансформатора, затрудняют отвод тепла от активных частей трансформатора. Различают осадки омыляемые и асфальтовые (неомыляемые). Осадки первого типа растворяются в горячем масле, но выпадают из него при охлаждении. Они способны реагировать с окислами металлов, образуя соли. Асфальтовые осадки представляют собой нейтральные продукты окисления и полимеризации. Вследствие плохой растворимости они выпадают из горячего масла, осаждаясь на обмотках трансформаторов. Кроме осадков, в работающих маслах появляются свободные органические кислоты, растворимые в масле.
Процесс окисления масел в трансформаторах продолжителен, но ускоряется, как показывают наблюдения, при качестве масла, не удовлетворяющем требованиям ГОСТ или ТУ, а также при повышении температуры, наличии осадков в трансформаторном баке перед заливом свежего масла и по другим причинам. Окислению способствуют солнечный свет (в маслонаполненных вводах и маслоуказательных стеклах), вода, некоторые изоляционные материалы и металлы, в особенности медь. Для высоковольтного оборудования характерно наличие значительной медной поверхности, являющейся активным катализатором старения масла. При отсутствии кислорода металлы на масло не действуют.
Процесс окисления состоит из нескольких периодов. Начальный период окисления называется индукционным. Его можно наблюдать в свежих маслах при невысоких температурах. В этот период масло
поглощает в небольших количествах кислород и выделяет его, не образуя продуктов окисления, так как в масле присутствуют природные антиокислители. Происходящие в этот период изменения в масле не обнаруживаются обычными методами технического анализа. При повышении температуры и под влиянием катализаторов (медь и др.) длительность индукционного периода быстро сокращается.
При дальнейшей эксплуатации в масле начинают образовываться устойчивые продукты окисления: низкомолекулярные органические кислоты, вода, а также некоторые органические перекиси. Процесс идет непрерывно, все нарастая и усиливаясь. Все свойства масла ухудшаются: масло темнеет, из светло-желтого становится коричневым, а иногда и мутным, вследствие появления воды. Увеличиваются его кислотное число и зольность, появляются низкомолекулярные водорастворимые кислоты, а затем и осадки, представляющие собой твердые продукты полимеризации и конденсации, которые могут закупорить охлаждающие каналы и нарушить охлаждение трансформатора.
В заключительной стадии окисления некоторые продукты фенольного характера, образующиеся при окислении смол, начинают играть роль отрицательных катализаторов, тормозящих процесс окисления.
Скорость окисления, глубина его, а также характер образующихся продуктов зависят от химической природы масла, температуры, давления воздуха, величины поверхности соприкосновения масла с воздухом, от наличия веществ, способных каталитически ускорять или замедлять этот процесс, и т. д.
В результате изменения физико-химических свойств масла при окислении его эксплуатационные свойства, как правило, ухудшаются. Основным показателем, характеризующим эксплуатационные свойства, является стабильность (устойчивость) его против окисления. Этот показатель зависит от химического состава исходного масляного сырья и процесса очистки масла. Многочисленными исследованиями установлено, что стабильные против окисления масла получаются при максимальном содержании в них нафтеновых и ароматических углеводородов с небольшим числом циклов и длинными боковыми цепями. Имеющиеся в некотором количестве смолы тормозят реакции окисления. При глубокой очистке масла дымящей серной кислотой стабильность его против окисления понижается гораздо больше, чем при удалении смол адсорбцией.
Выше было сказано, что скорость и направление окислительных процессов в масле зависят от температуры. При температуре 20—30° С и нормальном давлении окисление масла на воздухе идет медленно С повышением температуры оно заметно ускоряется. Начиная с 60° С скорость окисления возрастает вдвое при дальнейшем повышении температуры на каждые 10° С. Понятно, почему уделяется так много внимания снижению температуры масла в трансформаторах. При глубоком вакууме, т. е. при почти полном отсутствии кислорода, масло не окисляется. Например, масло, находившееся 14 000 ч в вакууме при 150С не содержало продуктов окисления
Аналогичное вакууму действие оказывает азотная защита в трансформаторах; при этом исключается контакт масла с кислородом и влагой воздуха и таким образом предотвращается окисление. Метод защиты трансформаторного масла азотной кислотой быстро распространяется в США, некоторых европейских странах и в нашей стране.
Окислительные процессы находятся в прямой зависимости от величины поверхности соприкосновения масла с воздухом. Чем больше эта поверхность, тем более благоприятные условия создаются для диффузии кислорода в объем масла и, следовательно, для окислительной полимеризации.
Металлы по каталитическому воздействию на окисление трансформаторных масел располагаются следующим образом: медь, латунь (наиболее эффективные катализаторы), никель, железо, цинк, олово и алюминий (менее активные). Установлено также каталитическое действие солей только в начальном периоде окисления масел. Затем соли разлагаются или адсорбируются продуктами окисления, нерастворимыми в масле, и выходят из сферы реакции. Металлы катализируют окисление в том случае, когда они образуют соли с кислотами, что чаще происходит в присутствии воды и кислорода воздуха. Каталитическое действие металла прекращается, если он покрывается защитной пленкой, образуемой продуктами окисления.
Помимо металлов и солей, окисление масел катализируют в той или иной мере органические соединения. Они либо легко активируются и образуют с молекулярным кислородом перекиси, либо содержат в своем составе активные молекулы и являются, таким образом, первичными элементами в цепи реакций окисления.
Главным показателем, свидетельствующим о старении масел, является рост их кислотного числа, являющегося для трансформаторных масел критерием их годности. При этом необходимо иметь в виду не только величину кислотного числа, но и характер образующихся кислот. Растворенные в масле кислоты, в особенности низкомолекулярные, по отношению к металлам более агрессивны, чем высокомолекулярные, и поэтому даже кислая реакция водной вытяжки из масла может быть причиной его смены, особенно когда в масле присутствует влага. В сухом масле даже низкомолекулярные кислоты не представляют серьезной опасности: например, после 500 ч испытания коррозия меди, железа и стали маслами с кислотным числом до 1,5 мг КОН/г не превысила 0,03 мг на 1 м2 поверхности металла. Эти же опыты показывают, что при содержании воды даже в малых количествах коррозия за указанный период достигает 0,70 мг на 1 см2, т. е. превышает коррозию сухим маслом более чем в 20 раз.
Среди различных факторов, от которых зависит скорость окисления масла, первое место принадлежит кислороду. Установлено, что только часть кислорода (от 17 до 34%), вошедшего в реакцию, остается в масле в виде свободных кислот. Остальной кислород образует соединения другого типа. Поэтому хотя кислотное число является наиболее распространенным показателем химического изменения масла, его нельзя рассматривать как единственный и самый полный показатель окисления масла. Число омыления, определяя сумму связанных и свободных кислот, точнее, чем кислотное число, характеризует степень старения масла. Водорастворимые низкомолекулярные кислоты на первичной стадии старения образуются во всех недоочищенных маслах, содержащих смолистые вещества и парафиновые углеводороды. Низкомолекулярные кислоты составляют 20—60% от общей суммы кислот, содержащихся в эксплуатационных трансформаторных маслах. Состав таких кислот приведен в табл. 2.
Таблица 2. Образование водорастворимых летучих органических кислот при старении масел в трансформаторах [3]
Трансформаторное масло.
Трансформаторное масло представляет собой жидкий диэлектрик, который имеет изолирующие и охлаждающие свойства. Это минеральное масло высокой очистки с низкой вязкостью применяется в трансформаторах, изоляционных выключателях и реакторах. Требования к качеству и чистоте трансформаторного масла выводятся достаточно строгие, ведь от этого зависит срок службы дорогостоящего оборудования. Во время работы в масле накапливаются вода и кислород, вызывая окисление, что приводит к загрязнению трансформаторного масла. Качество охлаждения трансформатора падает.
Анализ трансформаторного масла происходит с помощью специальных приборов:
- для измерения электропроводности масел — «ВЕКТОР-2.0М», «ИПМ-1», «Р5026М».
- для измерения диэлектропотери — «Ш2-12ТМ», «Тангенс-3М», «Тангенс-2000», «СКАТ-М100».
- для измерения колличества влаги — «ЕЕ361», «ЕЕ381» компания «Полтраф», Vaisala «HUMICAP MM70».
Оборудование для очистки трансформаторного масла сложное в устройстве и занимает много места.
Рассмотрим наиболее важные свойства данного вида масел:
- Температура трансформаторного масла должна быть не выше -45 °С для застывание и не ниже 95, 125, 135 и 150 °С (для различного вида масел) для вспышки.
- Тангенс угла диэлектрических потерь при 90°С, %, не более 2.2, 1.7, 0.5 (для различного вида масел).
- Кинематическая вязкость трансформаторного масла при температуре 20 °С составляет 28-30×10 -6 м 2 /с.
- Кислотное число трансформаторного масла не более 0,2 мг КОН/г.
Если какие-то характеристики отклоняются от нормы, то может понадобиться очистка трансформаторного масла и осушка. Эти действия помогут осуществить специальные установки.
Выдающиеся характеристики трансформаторного масла, что оно горючее, биоразлагаемое, практически не токсичное, не нарушающее озоновый слой.
Трансформатор служит без вмешательства 10-15 лет, масло же потребует очистки через год, а регенерации через 4 года. Отработанное масло следует сдавать в специализированные компании для его восстановления или дальнейшей утилизации. Чтобы продлить срок службы трансформаторного масла, необходимо позаботиться о влагоизоляционных фильтрах, исключить контакт с воздухом, регулярно удалять загрязнения, проводить осушку трансформаторного масла и добавлять антиокислительные присадки.
Марки масел отечественного производства, которые отвечают всем стандартам качества:
- трансформаторное масло ВГ
- трансформаторное масло ГК
- трансформатороное масло Т-1500У
- трансформаторное масло ТКп
- трансформаторное масло ТСО
Чтобы ничего не пропустить, Вы можете подписаться на рассылку новостей, для этого просто кликнете по кнопке ниже!
Физико-химический анализ трансформаторного масла
Роль трансформаторного масла в электрооборудовании очень важна. Ведь помимо его основных функций, таких как — создание электроизоляционной среды и обеспечение охлаждения, оно позволяет диагностировать состояние оборудования, в которое оно залито.
Подобный контроль состояния помогает оценивать работоспособность, ресурс маслонаполненного оборудования, позволяет предупредить его выход из строя. Поэтому, помимо ХАРГа, проведение лабораторного физико-химического анализа масла нельзя недооценивать, ведь выявленные и устраненные на ранней стадии дефекты, позволяют не тратить деньги на замену оборудования, вышедшего из строя.
Лаборатория компании ООО «Сибэнергодиагностика» выполнит
физико-химимческий анализ трансорматорного масла
Цены на анализ трансформаторного масла: документ
Цена: от 2250 рублей
( с учетом НДС 20% )
Срок проведения испытания — от одного до двух дней!
Производится техническая и методическая поддержка
Что такое физико-химический анализ?
Возможность проведения диагностики обусловлена способностью трансформаторного масла изменять свои электрофизические и химические свойства из-за воздействия различных факторов, возникающих во время эксплуатации. Эти изменения в свою очередь приводят к ухудшению электроизоляционных свойств, т.е. приводят к “старению” масла. В этом случае, оборудование подвержено риску возникновения дефектов, т.к. осадок, накопившийся в жидкой изоляции в результате старения, откладывается на активных частях электрооборудования (обмотках и магнитопроводах), тем самым ухудшая отвод тепла. Последствия подобного воздействия способствуют ускоренному старению целлюлозной изоляции, ухудшению ее электроизоляционных свойств.
Основным фактором, провоцирующим возникновение описанных дефектов, является окислительное превращение углеводородов, смолистых и сернистых продуктов, входящих в состав масла.
Способность изменения своих физико-химических свойств, позволяет оценивать состояние самого масла (старение, загрязнение, увлажнение, деструкция), твердой изоляции (загрязнении, увлажнении, деструкции), а также нарушении герметичности в системе защиты.
Показательные характеристики масла
Для определения текущего качества масла существует комплекс показателей, выраженный в сокращенном и полном физико-химический анализе. К нему относятся следующие характеристики:
- Кислотное число
Количество миллиграммов едкого калия, необходимого для нейтрализации всех свобоных кислот, содержащихся в одном грамме масла.
Оно характеризует степень окисления масла под воздействием эксплуатационных факторов. В окисленом масле образуется осадок, подвергающий разрушительному действию твердую изоляцию.
- Стабильность против окисления
Показатель характеризует изменение химических и электрофизических свойств масла в процессе эксплуатации и указывает на степень его старения. Искусственно окисляя масло в специальных аппаратах, устанавливается процентное содержание осадка и кислотного числа в нем, тем самым определяя его стабильность.
Анализ позволяет определить срок службы масла.
Периодичность испытаний
Существуют требования, согласно которым электрооборудование должно проходить обследование технического состояния с определенной периодичностью. Подробный перечень анализов и периодичность их проведения указаны в разделе Таблица периодичности физико-химических испытаний
Преимущества нашей компании «Сибэнергодиагностика»
- Опыт работы
На протяжении 5-ти лет выполняем качественные лабораторные анализы.
За это время, количество объектов, на которых было произведено обследование составляет около — 150 подстанций.
Нашими клиентами явлются: ПАО «Россети», ПАО «ФСК ЕЭС», ПАО «Русгидро» и др.
В нашем распоряжении находятся:
- Установка для испытания масла, УИМ-90
- Установка для контроля качества трансформаторного масла АСТ-2М
- Регистратор автоматический температуры вспышки нефтепродуктов Вспышка-А
- Газовый хроматограф Кристалл 2000М
- Измерительный комплекс для измерения параметров импульсных электромагнитных помех
- Комплекс аппаратно-программный на базе хроматографа «Хроматэк-Кристалл 5000»
- Аппарат высоковольтный испытателтьный «СКАТ-М100»
Заказать анализ
Заказать проведение физико-химического анализа масла Вы можете в нашей компании. Для того, чтобы получить консультативную помощь, полную информацию о возможностях проведения, пожалуйста, оставьте заявку и мы с Вами свяжемся.
Обращаем Ваше внимание, что ознакомиться с перечнем анализов проб трансформаторного масла, которые проводит наша лаборатория, Вы можете в разделе Анализ трансформаторного масла.