Правильная организация и эксплуатация масляного хозяйства сетей играет большую роль в деле обеспечения безаварийной работы оборудования.
В аппаратах высокого напряжения ухудшение электрических свойств масла ниже известного предела неизбежно ведет к аварии.
Во время эксплуатации качество масла ухудшается и оно становится непригодным для дальнейшей работы. Это изменение называется старением. В эксплуатации контроль за старением масла производится в основном по двум его характеристикам: по реакции водной вытяжки и по изменению кислотного числа.
При изготовлении нового масла и регенерации старого производится обработка масла серной кислотой и щелочью с последующей промывкой водой. Если промывка была недостаточна, в масле остаются частицы кислоты или щелочи, которые способствуют быстрому окислению масла и могут вызвать разрушение металла и изоляции, находящихся в аппарате.
Одно из свойств минеральных кислот и щелочей состоит в том, что они растворяются в воде. Этой особенностью пользуются при определении присутствия растворимых в воде кислот и щелочей по способу реакции водной вытяжки с помощью специальных индикаторов, способных менять свой цвет при наличии кислот и щелочей.
Кислотным числом называется количество миллиграммов едкого кали, которое необходимо для нейтрализации всех свободных кислых соединений, входящих в состав одного грамма масла. Увеличение кислотного числа указывает на начальную стадию окисления масла, в то время когда другие свойства еще не изменились. По значению кислотного числа судят о том, насколько сильно состарилось масло, и можно ли его оставить еще в эксплуатации.
В настоящее время нефтяная промышленность вырабатывает трансформаторные масла из малосернистых нефтей кислотно-щелочной очистки; сернистое масло фенольной очистки с 0,2% антиокислительной присадки (ДБК) и содержанием серы 0,2%; сернистое масло гидроочистки без присадки с содержанием серы 0,2%.
Наиболее стабильны масла фенольной очистки с присадкой ДБК (ионол). Сернистые масла фенольной очистки с присадкой ДБК не следует смешивать с другими маслами, так как это ухудшает эксплуатационные свойства масла. При необходимости смешения целесообразно применять смеси с содержанием 50 и 70% масла фенольной очистки.
Можно смешивать сернистые масла гидроочистки с малосернистыми маслами сернокислотной очистки в любых соотношениях.
В Советском Союзе трансформаторное масло изготавливается четырех марок. Рекомендации Минэнерго СССР «Объем и нормы испытания электрооборудования» от 1976 г. устанавливают допустимые значения показателей качества трансформаторного масла для свежего сухого перед заливкой в оборудование, непосредственно после заливки, а также эксплуатационного всех марок (табл. 4-3).
При обнаружении в эксплуатационном трансформаторном масле влаги, механических примесей, взвешенного углерода или шлама масло должно быть профильтровано. Если после фильтрования в масле в процессе дальнейшей эксплуатации все же обнаруживается шлам, оно должно быть сменено, а внутренние аппараты перед заполнением новым маслом должны быть осмотрены, очищены от шлама и тщательно промыты чистым маслом.
Таблица 4-3
Показатели качества трансформаторного масла
При обнаружении резкого и прогрессирующего понижения температуры вспышки эксплуатационного масла из трансформаторов, последние необходимо подвергнуть ревизии.
При появлении в водной вытяжке эксплуатационного масла кислой реакции масло должно быть профильтровано через адсорбент (силикагель или активную окись алюминия) в адсорбционной установке или заменено. При замене масла с кислой реакцией водной вытяжки необходимо производить качественную промывку бака и внутренних частей аппаратов перед заполнением их новым маслом.
При смешении масла во время доливок в аппараты должны соблюдаться следующие правила:
при доливках масла в количествах, превышающих 20% от объема масла в аппарате, необходимо предварительно произвести анализ пробы смеси масел, приготовленной в соответствующем соотношении;
доливка масла в количествах от 3 до 20% от объема масла в аппарате может быть допущена после соответствующей проверки. Для этого пробу масла из аппарата и пробу доливаемого масла смешивают в равных объемах в цилиндре диаметром 20—30 мм; если после отстоя в течение 12—16 ч в темном месте при температуре 20—25° С в смеси масел не наблюдается помутнения, смешение считается возможным;
при доливках масла в количествах меньше 3% от объема масла (пополнение естественной убыли) никаких дополнительных определений производить не требуется.
Старение масла выражается внешними признаками: масло темнеет и нз светло-желтого становится коричневым и мутным. Увеличиваются вязкость, кислотность и зольность. Пробивное напряжение и температура вспышки снижаются. Запах масла становится кислым, иногда горелым. В масле растет содержание воды, образуются кислоты, разрушающие изоляцию трансформаторов. Основной причиной старения масла является воздействие кислорода. При отсутствии кислорода масло даже при длительном нагревании и сравнительно высоких температурах не окисляется и не выделяет осадков.
Для контроля состояния масла производятся испытания трех типов: полный анализ, сокращенный анализ и испытания на электрическую прочность.
Полный анализ производится при приемке свежего или регенерированного масла с завода-поставщика для оценки качества полученного масла и определения данных, необходимых для наблюдения за маслом во время его эксплуатации. В объем полного анализа масла входит определение всех показателей.
Сокращенный анализ выявляет процесс старения масла на основании проверки его основных показателей; устанавливает отсутствие очагов местного перегрева в трансформаторах путем наблюдения за изменением температуры вспышки масла. Цель анализа — своевременно выявить ухудшение показателей масла, находящегося в эксплуатации, для обеспечения безаварийной работы оборудования.
В объем сокращенного анализа входит определение температуры вспышки, пробивного напряжения, кислотного числа, реакции водной вытяжки, качественное определение взвешенного углерода и механических примесей, определение влаги и цвета масла.
В объем испытания масла на электрическую прочность входит качественное определение содержания взвешенного углерода, пробивного напряжения, механических примесей и влаги. Испытание на электрическую прочность производится при проверке показателей масла, подверженного относительно быстрым изменениям в процессе эксплуатации, например, трансформаторов, работающих с перегрузкой.
Изоляционное масло, находящееся в эксплуатации, должно периодически подвергаться лабораторным испытаниям в установленные сроки. Во всех случаях ненормальной работы аппаратов производятся внеочередные испытания и анализы масла. Из всех многообъемных масляных выключателей после отключения к. з. немедленно должна отбираться проба масла для определения содержания взвешенного углерода.
При отборе проб масла должны применяться стеклянные банки или бутылки с притертыми пробками емкостью от 0,5 до 1,0 л. В условиях городской сети, когда посуда с пробами масла должна транспортироваться на сравнительно большие расстояния, банки следует устанавливать в специальные деревянные ящики.
Посуда для отбора проб должна быть чисто вымыта и просушена. Высушенная посуда немедленно закрывается пробками. Открывать посуду до отбора пробы не следует. Не допускается также использование посуды, предназначенной для отбора проб масла, для других целей.
При отборе проб краны и спускные отверстия до взятия пробы насухо и начисто вытирают. Обтирку производят чистыми, сухими тряпками с подрубленными концами. Затем подставляют под спускное отверстие ведро и медленно сливают в него масло (для промывки отверстия) в количестве до двух литров. После этого посуда дважды ополаскивается отбираемым маслом, заполняется, немедленно закрывается пробкой, предварительно промытой тем же маслом, и снабжается сопроводительным ярлыком.
Если сливное отверстие находится низко, разрешается пользоваться плоской стеклянной или эмалированной кюветой (типа фотографической). Кювета должна быть сухой, чистой и предварительно дважды ополоснутой отбираемым маслом. Отбор проб из аппаратов, расположенных на открытых подстанциях, следует производить только в сухую погоду.
Изоляционное масло в трансформаторах требует определенного ухода. Существует большой разрыв между сроком службы трансформатора и масла. Эксплуатационный персонал обязан систематически наблюдать за изменением качества масла и своевременно удалять из него вредные вещества с целью удлинения срока его службы. Вещества, от действия которых ухудшаются первоначальные свойства масла, могут быть не растворимыми и растворимыми в масле.
Не растворимые в масле вещества (свободная вода, вода в виде эмульсии, шлам, взвешенный углерод и механические примеси) удаляются обычными методами механической очистки (фильтрование, центрифугирование).
Растворимые в масле вещества (органические кислоты, смолистые асфальтообразные вещества и др.) удаляются только методами регенерации: периодической фильтрацией масла через адсорбент в специальных аппаратах—адсорберах (с отключением аппарата от напряжения или без отключения), или при непрерывной фильтрации масла через адсорбент (силикагель, активная окись алюминия и др.) в термосифонных фильтрах, установленных на трансформаторах. Наиболее распространен последний способ.
Регенерация масла осуществляется путем естественной циркуляции его через присоединенный к трансформатору внешний цилиндр или бак (термосифон), заполненный адсорбентом. Циркуляция масла через термосифон происходит сверху вниз вследствие различия температур, а следовательно, и плотностей масла в верхних и нижних слоях трансформатора и термосифона. В термосифоне насыпная масса адсорбента по отношению к количеству залитого масла в трансформаторе принимается в среднем равной 1%. В процессе эксплуатации масса адсорбента уточняется.
Присоединение термосифонов к кранам крышки или дна трансформатора ввиду возможности ухудшения или прекращения циркуляции масла не допускается.
Расположение патрубков и кранов должно исключать возможность образования воздушных мешков и пробок, которые могут препятствовать циркуляции масла в термосифоне. Масло должно поступать в термосифон с наивысшей температурой, поэтому верхний патрубок термосифона должен быть по возможности коротким, а при необходимости надо увеличить длину нижнего патрубка.
Иногда бывает необходимо произвести регенерацию масла с помощью передвижного адсорбера. Конструкция такого адсорбера была разработана ОРГРЭС.
Регенерация масла под напряжением может производиться во всех трансформаторах, независимо от их мощности и напряжения, при условии обеспечения нормального уровня масла в расширителе.
Для того чтобы уровень масла в расширителе не опустился ниже установленных пределов, все аппараты адсорбционной установки перед присоединением к трансформатору должны заполняться сухим маслом.
При регенерации масла трансформаторов под напряжением при помощи передвижной адсорбционной установки должны соблюдаться меры безопасности в соответствии с «Правилами безопасности для персонала химических цехов электрических станций и сетей».
В качестве адсорбента для термосифонных фильтров рекомендуется применять силикагель марки КСК (крупный силикагель крупнопористый) или активную окись алюминия фракцией с зернами не менее 2 мм.
Перед загрузкой в термосифонный фильтр силикагель обязательно должен быть просеян для удаления частиц диаметром менее 2 мм и прокален при температуре 200—300° С (темнокрасное каление). Хранение прокаленного силикагеля во избежание его увлажнения производится в герметично закрывающейся таре. Загруженный адсорбентом термосифон необходимо заполнить свежим сухим маслом. После заполнения термосифона маслом должна быть открыта пробка на его верхнем патрубке до полного удаления воздуха, вытесняемого маслом из адсорбента. Перед присоединением термосифона к трансформатору масло из термосифона необходимо слить и после окончания монтажа залить вновь (желательно через фильтрпресс).
При резком повышении кислотного числа масла или появлении устойчивой кислой реакции водной вытяжки, термосифонный фильтр должен быть отключен для замены адсорбента. Отработавший силикагель подлежит регенерации (прокаливанию в специальных печах), после которой он может быть использован повторно.
Восстановление отработанного силикагеля осуществляется продувкой его горячим воздухом. Для этой цели трестом ОРГРЭС разработан специальный аппарат, представляющий собой двухконусный бак, в который загружается отработанный силикагель. Горячий воздух продувается через слой силикагеля сверху вниз. При продувке горячим воздухом вначале самовоспламеняются (или зажигаются) смолистые вещества в верхнем слое силикагеля. Образовавшаяся зона горения постепенно перемещается сверху вниз и таким образом достигается полное восстановление силикагеля.
