Метод, разработанный НИЦ ЗТЗ-Сервис и получивший название Water Heat Run Test (WHRT), предполагает оценку вероятности снижения запасов электрической прочности из-за загрязнения масла влагой и примесями, а также оценку степени увлажнения трансформатора на основе измерений принудительной температурной миграции влаги и примесей после нагрева трансформатора внутренними потерями до максимальной рабочей температуры.
Задачами метода являются:
• оценка состояния изоляции при наибольшей рабочей температуре по изменению параметров масла;
• оценка уровня увлажнения изоляции путем измерения влаги, выделяющейся в масло при повышении температуры и выдержке в течение определенного времени;
• оценка вероятности снижения электрической прочности масла вследствие увлажнения механических примесей (целлюлозных волокон) влагой, выделившейся из изоляции в масло;
• оценка распределения влаги в твердой изоляции посредством измерения скорости выделения влаш в масло. Трансформатор под нагрузкой нагревается посредством уменьшения интенсивности охлаждения с целью снижения относительной влажности масла и создания «потенциала влажности» в поверхностных слоях изоляции, стимулируя выделение влаги в масло, и выдерживается в течение некоторого времени при периодическом контроле влагосодержания масла или относительной влажности масла, а также пробивного напряжения масла.
Температура должна быть достаточно высокой для того, чтобы получить заметное увеличение влажности масла за счет десорбции влаги из влажных зон. Значение относительной влажности масла должно быть ниже равновесного значения согласно изотерме сорбции влаги.
Количество выделенной воды должно быть достаточно велико, чтобы иметь возможность его измерить. Полагая желаемую скорость выделения влаги >10 ррм/сутки, можно показать, что влажность масла должна соответствовать равновесному влагосодержанию поверхностных слоев не более 1,5%, а соответствующая температура опыта — не ниже 60—65 °С.
Длительность выдержки трансформатора при заданной температуре должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить диффузию заметного количества влаги из поверхностных слоев изоляции в масло. Опыт показывает, что если влагосодержание изоляции более 2—2,5 %, достаточно выдержать ее при расчетной температуре 24 часа. Для оценки уровня увлажнения ниже указанного и особенно при отсутствии принудительного перемешивания время испытания должно быть не менее 3-х суток.
Рис. 5. Изотерма сорбции влаги при температуре 70 °С.
Основой для оценки степени увлажнения является изотерма сорбции целлюлозного материала. Изотермы сорбции различны для электро картон а различной плотности, кабельной бумаги, а также для разных температур. Кроме того, изотерма сорбции отличается от изотермы десорбции. Поэтому оценка параметров увлажнения в определенной степени условна. Для практических целей оценки равновесной влажности, особенно в опыте WHRT, может быть использована кривая на рис. 5, построенная для температуры 70 °С, позволяющая оценить малые значения равновесной влажности.
Полагая, что основным источником влаги является тонкая изоляционная структура, преимущественно барьерная изоляции, влагосодержание ее оценивается из уравнения
К * К + (5-5-10) - ДИ/М, [%],
где Wc — равновесное влагосодержание, A\VM — количество воды, выделившейся за 24 часа, отнесенное к массе барьеров.
Коэффициент при А И/м принимается равным 10, если толщина барьеров 2 мм и менее, и 5, если толщина барьеров 3 мм и больше.
Процедура испытания
Перед началом прогрева на время испытаний на каждом адсорбционном фильтре перекрывают один кран для исключения протока масла и адсорбции влаги из масла силикагелем либо десорбции влаги из силикагеля, если последний увлажнен.
Процесс нагрева трансформатора регулируют путем отключения части вентиляторов системы охлаждения. Скорость повышения температуры поддерживается на уровне не более 5 °С/ч. Стабильность температуры при выдержке обеспечивают путем изменения числа работающих вентиляторов.
В процессе прогрева каждые 1—2 часа регистрируют следующие параметры:
• температуру верхних слоев масла в баке трансформатора и окружающего воздуха;
• уровень масла в расширителе;
• давление масла во вводах;
• состояние системы охлаждения (количество включенных вентиляторов). Отбор проб масла из бака трансформатора на влагосодержание и пробивное напряжение производят перед прогревом, при достижении расчетной температуры 65— 70 °С (0 часов) и через 12, 24, 48 и 72 часа после достижения температуры выдержки.
Интенсивное выделение воды в масло при прогреве до сравнительно низкой температуры обычно является свидетельством наличия свободной воды в масле.
Использование датчиков непрерывного измерения влажности позволяет существенно упростить процедуру метода. Датчик удобнее подсоединить к нижней части бака в зону наибольшей относительной влажности масла, например, к сливной задвижке.
Рис. 6. Классификация степени увлажнения трансформатора.
Классификация состояний трансформатора Наиболее важным преимуществом метода WHRT является возможность оценки состояния электроизоляционной системы с точки зрения возможного снижения запасов электрической прочности. На рис. 6 приведены ориентировочные критерии состояния трансформатора по результатам опыта WHRT.
