Некоторые проблемы сервиса трансформаторного оборудования и их решение

Основной проблемой эксплуатации трансформаторного парка последних лет является эксплуатация значительного количества трансформаторов отработавших свой расчетный срок службы (25 лет). Удельный вес таких трансформаторов растет, и уже достиг в среднем 50%. По данным СИГРЭ опасное нарастание «износовой» повреждаемости в неблагоприятном случае следует ожидать после 35-40 лет работы трансформатора.
Это обстоятельство тянет за собой необходимость решения многочисленных технических задач, решение которых позволит обеспечить надежную и безаварийную эксплуатацию оборудования.

Опыт свидетельствует, что трансформатор, даже отработавший свой расчетный срок 25 лет, в большинстве случаев сохраняет работоспособность и может выполнять свою функцию без ограничений. При этом состояние трансформатора хоть во многом и зависит от срока эксплуатации, может значительно отличаться в зависимости и от многих факторов. Такими факторами являются условия эксплуатации, реальные нагрузки, перегрузки, перенапряжения, аварии, профилактические мероприятия по поддержанию рабочего состояния.

Первым этапом всего комплекса мероприятий, направленных на обеспечение нормальной работы оборудования является объективная и достоверная оценка его текущего состояния и степени износа, как в целом, так и отдельных систем и компонентов. Необходимо отметить, что объем испытаний и проверок, регламентированный действующими нормативными документами (как основной документ СОУ Н ЕЕ 20.302 2007 «Норми випробування електрообладнання») не дают полной картины состояния трансформатора, особенно в части оценки остаточного ресурса.

В понятии ресурс трансформатора, для эффективного управления этим ресурсом, необходимо выделить две составляющих.

Первая составляющая, это возобновляемый ресурс. Это в первую очередь ресурс изоляционной системы, диэлектрические характеристики которой в процессе эксплуатации непрерывно ухудшаются, что при достижении определенного уровня может быть причиной повреждения трансформатора и выхода его из строя. Параметрами изоляционной системы, оцениваемыми в процессе эксплуатации и определяющими ее состояние, является ее влагосодержание и степень загрязнения. Под загрязнением понимается накопление продуктов деградации масла и целлюлозной изоляции, образующихся в процессе их старения. К возобновляемому ресурсу можно также отнести ремонт или замену отдельных компонентов трансформатора, таких как вводы, переключающие устройства, насосы и вентиляторы системы охлаждения. На сегодня имеются средства и богатый опыт восстановления состояния ресурса изоляционной системы: методики, технологические режимы, специальное технологическое оборудование.

Вторая составляющая ресурса, это ресурс целлюлозной изоляции, который не может быть восстановлен и, в конечном счете, он и определяет остаточный ресурс трансформатора в целом. Степень разрушения целлюлозной изоляции косвенно может быть определена по концентрации фурановых соединений в масле или более точным методом определения степени полимеризации образцов целлюлозной изоляции. Последний метод является наиболее достоверным и точным, но для отбора образцов необходим доступ к активной части трансформатора, что создает определенные трудности в его применении.

Рассматривая в качестве основной задачи обслуживания трансформатора в процессе эксплуатации обеспечение надежной его работы и обеспечение минимальной скорости расходования невозобновляемого ресурса, необходимо отметить, что обеспечение максимального срока работы трансформатора во многом зависит от влажности изоляционной системы и ее загрязненности продуктами старения, в основном масла. Вода и продукты старения, являясь полярными и проводящими, с одной стороны снижают электрическую прочность системы, то есть снижают возобновляемый ресурс, с другой в разы ускоряют разрушение целлюлозной изоляции и приводят к ускоренному расходованию невозобновляемого ресурса трансформатора. Эти факты подтверждаются многочисленными лабораторными экспериментами и практическим опытом, имеющимся в НИЦ «ЗТЗ-Сервис». Поддержание изоляционной системы трансформатора в сухом и чистом состоянии может в половину продлить срок его работы. Затраты на поддержание изоляции в таком состоянии, в сравнении со стоимостью нового трансформатора, окупаются многократно.

Как решение проблемы очистки изоляции, а именно очистки масла, НИЦ «ЗТЗ-Сервис» и АО «ПКТБ «ЭЛЕКТРОТЕХМОНТАЖ» предлагают регенерационную установку трансформаторного масла. На сегодня нами проведены исследования, разработана конструкторская документация и изготовлен опытно-промышленный образец установки для регенерации трансформаторных масел с применением в качестве адсорбента активной окиси алюминия. Новизной и отличительной особенностью разработанной технологии является то, что свойства адсорбента восстанавливаются непосредственно в установке без его замены на свежий. Это позволяет значительно сократить трудозатраты на перезагрузку адсорбента после его срабатывания, снизить потери масла до 1% и ниже, решить экологические проблемы, связанные с необходимостью утилизации отработанного адсорбента. Выбранная в установке технологическая схема регенерации с двумя параллельно работающими группами адсорберов позволяет вести процесс регенерации практически непрерывно 24 часа в сутки. То есть, во время регенерации масла через одну группу адсорберов, во второй группе выполняется восстановление (реактивация) отработанного адсорбента, после чего группа адсорберов с восстановленным адсорбентом переключается на регенерацию, а группа со сработанным адсорбентом переключается в режим реактивации. Такая схема позволяет интенсифицировать процесс и обеспечивает практически непрерывную регенерацию. Предполагается создание линейки установок на расходы от 1 до 4 м³/час. Результаты испытания опытно-промышленного образца показывают высокую эффективность установки по качеству регенерации: параметры масла были улучшены по такому показателю, как тангенс угла диэлектрических потерь с 5% до 0.5% и по кислотному числу с 0.09 мгКОН/г до 0.01 мгКОН/г, что при этом не является пределом возможностей предлагаемой технологии регенерации. В комплекте установки будет предусмотрено оборудование по введению антиокислительной присадки, что с учетом высокой степени очистки масла от продуктов старения, позволит восстанавливать все показатели масла до уровня требований, предъявляемых к свежему маслу, включая стабильность против окисления. В конструкции установки применены наиболее надежные комплектующие ведущих мировых производителей (насосы, компрессоры, пускорегулирующая и контрольно измерительная аппаратура), поскольку исключена необходимость замены адсорбента, работа установки, кроме сменных фильтроэлементов, не требует расходных материалов.

При создании установки использован многолетний опыт научно-инженерного центра «ЗТЗ-Сервис» в области обслуживания трансформаторных масел включая регенерацию, а также Центрального проектно-конструкторского бюро «Электротехмонтаж» по конструированию и изготовления технологического оборудования. При Вашей заинтересованности мы готовы предоставить дополнительную информацию и рассмотреть любые Ваши предложения. Мы готовы дать предложения в части оценки состояния трансформаторов, а также предложения по регенерации трансформаторного масла. Предложения про регенерации могут касаться как поставки оборудования, так и предоставления услуг по регенерации масла. Рациональным нам видится на первом этапе именно услуги по регенерации, это позволит Вам более детально оценить возможности технологии, качество регенерации и, соответственно, обоснованно принимать решения о возможном продолжении сотрудничества.

Приложение: Протоколы испытаний исходного и отрегенерированного масла (протокол №10/8-13142о – исходное масло, протокол №10/8-13144о – после регенерации) и фотографии (фото 1, фото 2) установки во время испытаний в условиях маслохозяйства на одном из энергообъектов.

С уважением,
Технический директор АО «ПКТБ «ЭЛЕКТРОТЕХМОНТАЖ»		Я. О. Кит
Технический директор НИЦ «ЗТЗ-Сервис»		В. Н. Бережной