Ученые НГТУ НЭТИ нашли способ увеличить долговечность трансформаторов
В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ предложили способ продлить срок службы трансформаторов за счет повышения долговечности изоляционной системы, а также разработали новые методики диагностирования содержания газов в трансформаторном масле.
«Трансформатор — это сложная система, включающая в себя жидкую и твердую изоляцию. Жидкий диэлектрик здесь выступает не только как диэлектрик, но и как теплоотводящий агент. Необходимо отводить большое количество тепла для того, чтобы не происходило перегревов, оплавления проводников. Есть несколько факторов, ускоряющих процесс старения изоляционной системы. Первый их них — температура: чем она выше, тем меньше срок эксплуатации жидкого диэлектрика. Второй фактор — кислород. В совокупности эти факторы друг друга взаимно усиливают и значительно ускоряют процесс старения. Соответственно, сокращается срок службы изоляции и, как следствие, надежной работы высоковольтных трансформаторов, которые являются ключевыми устройствами на подстанциях и стоят огромных денег. Поэтому существует потребность в улучшении химической стабильности трансформаторных масел, а значит, повышении их износостойкости и еще более эффективного применения в электрооборудовании», — рассказала Марина Лютикова, старший научный сотрудник научно-образовательного центра «Физико-математические основы электромагнитной безопасности и транспорта электроэнергии», доцент кафедры безопасности труда НГТУ НЭТИ, успешно защитившая в июне этого года диссертацию на тему «Факторы старения изоляционной системы высоковольтных трансформаторов и повышение ее долговечности».
В электрооборудовании используется много различных марок масла: одно обладает большей окислительной стабильностью, другое подвержено осадкообразованию, в третьем накапливаются примеси, которые способствуют возникновению воскообразных отложений. Все это влияет на изоляционную систему трансформатора и, соответственно, снижает надежность работы оборудования. Трансформаторное масло ТКп, которое используется во многих трансформаторах, склонно к осадкообразованию, и, чтобы предотвратить этот процесс или минимизировать вероятность осадка, предлагается добавлять синтетические эфиры. Таким образом, снижается вероятность образования осадка и продлевается ресурс трансформаторного масла. Если говорить о масле ГК, которое склонно к воскообразным отложениям, здесь предлагается использовать две присадки: ионол и похожее на него по структуре вещество. Включается эффект синергизма, они взаимно усиливают друг друга, и масло ГК окисляется значительно медленнее, тем самым снижается вероятность образования воскообразных отложений и продлевается ресурс масла.
Как отмечает Марина Лютикова, синтетические эфиры обеспечивают пожарную и экологическую безопасность, обладают высокой биоразлагаемостью, высокой химической стойкостью. Они широко используются в Европе в силовых трансформаторах. Процесс создания эфиров дорогостоящий, менять все трансформаторное масло на них затратно, но, чтобы продлить его ресурс, достаточно добавлять эфиры на 20—30% объема.
«Также мы разработали новые методики диагностирования содержания газов в трансформаторном масле. В идеале нужно, чтобы в нем содержалось как можно меньше газов, так как пузырьки способствуют развитию разрядных процессов. Была разработана методика обнаружения полярных продуктов: кислот, перекисных и эфирных соединений. Их наличие дает информацию о механизме и пути старения и о том, какие меры можно предпринять, от чего очищать масло, чтобы продлить срок службы изоляционной системы высоковольтных трансформаторов», — добавила Марина Лютикова.
В настоящий момент ведется работа по изучению физико-химических свойств смесей натурального эфира с разными марками трансформаторного масла. Натуральные эфиры, так же как и синтетические, обладают повышенной пожарной безопасностью, являются хорошо биоразлагаемыми жидкостями. Последнее очень важно для сохранения экологической обстановки.
Ученые НГТУ НЭТИ сотрудничают с предприятием, которое планирует запуск синтетических эфиров в России и уже выпускает натуральные эфиры на основе рапсового масла. Работы предстоит много: создание синтетического эфира, изучение его химического состава, корректировка химического состава, физико-химических и изоляционных свойств, оценка совместимости конструкционных материалов с эфирами, разработка методов и критериев контроля состояния эфира в процессе его эксплуатации в оборудовании, поиск эффективных способов регенерации жидкого диэлектрика и в целом проведение технического обслуживания.