СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ДЕГРАДАЦИИ ТВЕРДОЙ ИЗОЛЯЦИИ МАСЛОНАПОЛНЕННЫХ АППАРАТОВ
METHOD OF DETERMINING DEGREE OF DETERIORATION OF SOLID INSULATION OF OIL-IMMERSED APPARATUS

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромагнитным преобразователям энергии (силовым и измерительным трансформаторам и реакторам), содержащим электроизоляционные целлюлозные бумаги и картоны, пропитанные нефтяными маслами.
Известен способ определения степени деградации целлюлозной твердой изоляции путем экспериментального определения числа двойных перегибов изоляционной бумаги [1]. Эта характеристика является основной для оценки прочностных характеристик целлюлозной изоляции обмоток электромагнитных преобразователей энергии [2].
В качестве показателя степени деградации твердой изоляции в этом случае используется общее число двойных перегибов образца твердой изоляции до полного ее разрыва. Однако применение этого способа возможно только при наличии образца твердой изоляции определенного размера, определяемого конструктивными размерами прибора для испытания образов на излом.
Известен также способ определения ресурса бумажной изоляции путем лабораторного анализа образца бумажной изоляции на степень полимеризации посредством определения вязкостных характеристик растворов целлюлозной изоляции в медно-аммиачном комплексе [3]. При этом ресурс бумажной изоляции обмоток считается исчерпанным при достижении степени полимеризации 250 ед [4].
Недостатком известного способа является обязательная необходимость изъятия нескольких образцов твердой изоляции из зон с различной тепловой нагрузкой, что невозможно без разрушения твердой изоляции оборудования, находящегося в эксплуатации, и применимо только для образцов, заложенных в специальных карманах на корпусе трансформатора и в меньшей мере подверженных тепловой нагрузке.
Целью настоящего изобретения является неразрушающий избирательный контроль твердой изоляции посредством спектрального анализа твердой изоляции без ее отбора, расположенной непосредственно на обмотках трансформатора при ремонтах со вскрытием трансформатора.
Предлагаемый способ определения степени деградации твердой изоляции заключается в облучении исследуемого участка изоляции монохроматическим излучением и регистрации спектра люминесценции. Степень деградации твердой изоляции определяется по интенсивности возбуждения люминесцирующих молекул, которая уменьшается с течением времени эксплуатации изоляции.
lum
В результате математической обработки данных по спектрам люминесценции образцов с различным значением износа изоляции установлено, что интенсивность люминесценции (I) зависит от времени деградации (t) целлюлозной изоляции и связана соотношением:
oe
где I - интенсивность люминесценции в начале срока эксплуатации изоляции;
е
Т - постоянная времени деградации изоляции;
t - время деградации;
lum
I - интенсивность люминесценции.
Таким образом, можно сформировать безразмерный диагностический параметр в виде отношения спектров люминесценции зон изоляции с различной тепловой нагрузкой к спектру люминесценции образца изоляции в начале срока эксплуатации, тем самым выявить участки с максимальной деградацией твердой изоляции.
Данный диагностический параметр определяет степень деградации твердой изоляции и позволяет определить объемы необходимого ремонта и дальнейший ресурс трансформатора.
В силовых трансформаторах наиболее подверженным процессам старения элементом, фактически определяющим его ресурс, является твердая бумажная изоляция обмоток. Опыт эксплуатации показывает, что фактический износ бумажной изоляции обмоток в значительной степени зависит от температурного режима трансформатора, непосредственно влияющего на деструкцию изоляции обмоток. В результате нагрева от внешних источников или диэлектрическими потерями происходит распад вещества, появляется хрупкость материала, снижается механическая и электрическая прочность изоляции. В результате механических воздействий при коротких замыканиях нарушается целостность твердой изоляции, что приводит к замыканиям обмоток.
Замыкания обмоток представляют собой большую опасность для трансформаторов, поскольку через короткозамкнутые витки протекает большой ток, вызывающий значительный местный нагрев обмотки, который может привести к перегоранию провода и взрыву трансформатора.
Описываемый способ определения степени деградации твердой изоляции позволяет своевременно выявить участки с изоляцией, исчерпавшей свой ресурс.
Библиографический список
1. ГОСТ 13525.2-80 Полуфабрикаты волокнистые, бумага и картон. Метод определения прочности на излом при многократных перегибах.
2. Корицкий Ю.В. Электротехнические материалы. М., изд. 2-е, перераб. и доп. «Энергия», 1968.
3. ГОСТ 9105-74 Метод определения средней степени полимеризации.
4. Объем и нормы испытаний электрооборудования, РД 34.45-51.300-97. 6-е изд. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 1998.