Определение вида и характера развивающегося в трансформаторе дефекта

В настоящее время результаты диагностики масла принято считать основными при анализе технического состояния силовых трансформаторов и прогнозировании причин имеющихся дефектов. Прогнозирование причин дефектов осуществляется на основании обширных экспериментальных исследований и построенных на их основе эмпирических зависимостей. На физические характеристики масла оказывают влияние вода и присутствующие в нем газы, а также продукты распада твердой изоляции и примеси.

Вид и характер развивающихся в трансформаторе повреждений может быть определен по отношению концентраций следующих газов: водорода (H 2 ), предельных углеводородов – метана (СH 4 ) и этана (C 2 H 6 ), и непредельных – ацетилена (C 2 H 2 ) и этилена (C 2 H 4 ) [1].

При этом рекомендуется использовать такие результаты анализа растворенных в масле газов (АРГ), в которых концентрация хотя бы одного газа (из пяти перечисленных выше газов) была больше соответствующего граничного значения в 1,5 раза.

Вид развивающихся в трансформаторах дефектов (тепловой или электрический) можно примерно определить по отношению концентраций пар из четырех газов [2]: Н 2 , CH 4 , C 2 H 2 , С 2 Н 4 .

C HCH

Условия прогнозирования разряда: ——² >  0,1 и---⁴ <  0,5.

C2 H 4

C HCH

Условия прогнозирования перегрева: —— ² < 0,1 и---⁴ > 0,5 .

C2 H4

Если при этом концентрация СO < 0,05% об., то прогнозируется перегрев масла, а если концентрация СO > 0,05% об. – перегрев твердой изоляции.

Условия прогнозирования перегрева и разряда:

CH ² >  0,1 и

C ₂ H ₄

CH ₄

H 2

>0,5

или

CH ²<0,1 и CH ⁴ <  0,5.

C ₂ H ₄        H ₂

Характер развивающихся в трансформаторах дефектов определяется по отношению концентраций пар из пяти газов (табл. 1) [3]: Н 2 , CH 4 , C 2 H 2 , С 2 Н 4 и С 2 Н 6 .

Отношение СО 2 /СО дополнительно уточняет характер дефектов, приведенных в табл. 1 при условии, что повреждением не затронута твердая изоляция: 5 ≤ CО /CО ≤ 13.

Если повреждением затронута твердая изоляция, то СO 2 /СО < 5 или СO 2 /СО > 13. Следует иметь в виду, что СО 2 и СО образуются в масле трансформаторов при нормальных рабочих температурах в результате естественного старения изоляции.

Таблица 1

№ п/п	Характер прогнозируемого дефекта	Отношение концентраций газов			Типичные примеры
		С 2 Н 2 С 2 Н 4	СН 4 Н 2	С 2 Н 4 С 2 Н 6
1	Нормально	<0,1	0,1-1	≤1	Нормальное старение
2	Частичные разряды с низкой плотностью энергии	<0,1	<0,1	≤1	Разряды в заполненных газом полостях, образовавшихся вследствие не полной пропитки или влажности изоляции.
3	Частичные разряды с высокой плотностью энергии	0,1-3	<0,1	<1	То же, что и в п.2, но ведет к оставлению следа или пробою твердой изоляции.
4	Разряды малой мощности	>0,1	0,1-1	1-3	Непрерывное искрение в масле между соединениями различных потенциалов или плавающего потенциала. Пробой масла между твердыми материалами.
5	Разряды большой мощности	0,1-3	0,1-1	> 3	Дуговые разряды; искрение; пробой масла между обмотками или катушками, или между катушками на землю.
6	Термический дефект низкой температуры (<150°С)	<0,1	0,1-1	1-3	Перегрев изолированного проводника.
7	Термический дефект в диапазоне низких температур (150-300°С)	<0,1	> 1	<1	Местный перегрев сердечника из-за концентрации потока. Возрастание температуры «горячей точки».
8	Термический дефект в диапазоне средних температур (300-700°С)	<0,1	> 1	1-3	То же, что и в п.7, но при дальнейшем повышении температуры «горячей точки».
9	Термический дефект высокой температуры (>700°С)	<0,1	> 1	> 3	Горячая точка в сердечнике; перегрев меди из-за вихревых токов, плохих контактов; циркулирующие токи в сердечнике или баке.

Содержание СО 2 в масле зависит от срока работы трансформатора и способа защиты масла от окисления. В трансформаторах со «свободным дыханием» СO 2 может попасть в масло из воздуха приблизительно до 0,03% об [4].

Отношение C 2 H 2 /C 2 H 6 считается ключевым для определения электрических разрядов. Если эта величина больше единицы, то дефект присутствует. Результаты анализа наличие электрических разрядов не подтверждают. Если отношение H 2 /СH 4 больше 10, то это указывает на наличие частичных разрядов в масле. Результаты анализа это явление отрицают. Значения C 2 H 2 /H 2 , равные двум и более, и концентрации C 2 H 2 не менее 0,00003 отн. ед. означают проникновение газов из устройств регулирования напряжения под нагрузкой в общий бак [5].

Критерий скорости нарастания газов в масле определяет степень опасности развивающегося дефекта для работающих трансформаторов. Степень опасности развития дефекта устанавливается по относительной скорости нарастания газа/газов. Если относительная скорость нарастания газа/газов превышает 10% в месяц, то это указывает на наличие быстро развивающегося дефекта в трансформаторе. В случае выявления дефекта повторные анализы следует провести через короткие промежутки времени с целью подтверждения наличия дефекта и определения скорости нарастания газов.

Таким образом, своевременное и правильное проведение проверки состояния трансформаторов позволяет выявить и устранить многие отклонения от нормального состояния, предупредить возникновение аварии и продлить срок службы трансформаторов.