Розпочнемо серію статей про вимірювання важливих параметрів з вимірювання вологості целюлозної ізоляції трансформаторів.

Система ізоляції трансформаторів зазвичай складається з рідкої та твердої частин. Рідка ізоляція – це трансформаторне масло, в якості якого можуть використовуватися нафтові масла або масла на основі рослинних компонентів. Тверда ізоляція формується за допомогою целюлози.

Чому важливо визначати вміст води в ізоляції трансформатора?

Вода потрапляє в трансформатор як із зовнішніх джерел (атмосфери), так і утворюючись безпосередньо в трансформаторі під час хімічних реакцій в системі ізоляції. Зволоження руйнує цілісність ізоляції та знижує її діелектричну міцність, тому ризик пробою значно зростає. Пробій ізоляції погіршує роботу трансформатора і призводить до його виходу з ладу. Фактично, це аварійна ситуація, яка тягне за собою багатомільйонні фінансові витрати на ремонт або заміну трансформатора на додаток до незручностей, пов’язаних з перебоями в електропостачанні.

Тому вміст вологи як в масляній, так і в целюлозній ізоляції трансформаторів напругою 110 кВ і вище необхідно періодично контролювати, а при виході виміряних значень за межі допустимих – видаляти вологу.

Способи вимірювання вологості целюлозної ізоляції трансформаторів

Для вимірювання вмісту вологи в целюлозній ізоляції потрібен прототип. Існує два способи отримання зразка:

Заздалегідь помістити зразки товщиною 0,5-3 мм в активну частину трансформатора і вийняти їх, коли необхідно виконати вимірювання. Це означає використання так званої “моделі ізоляції”;
Відбір зразків активної ізоляції за допомогою пінцета.

Для вимірювань використовуються різні методи і прилади. При використанні методу Діна-Старка зразок целюлози, що тестується, поміщають в колбу з розчинником. Потім водяна пара і її конденсат переносяться в приймальну пробірку з градуювальними мітками.

Метод Карла Фішера заснований на хімічних процесах, які включають взаємодію води з йодом, діоксидом сірки, органічною основою і спиртом в органічному розчиннику. Вихідний хімічний реагент Карла Фішера містить піридин і метанол. Під час титрування за Карлом Фішером зразок змішують зі спиртовим розчином, що містить іони йоду та діоксид сірки. В результаті електролізу утворюється йод, який реагує з водою і діоксидом сірки в присутності основи. Відповідно до закону Фарадея, кількість утвореного йоду пропорційна кількості електрики. Один моль йоду стехіометрично реагує з одним молем води, а 1 мг води еквівалентний 10,72 кЛ. Виходячи з цього, можна визначити кількість води в целюлозній ізоляції за кількістю електроенергії, використаної для електролізу.

Знаючи, наскільки зволожена тверда ізоляція, можна вчасно просушити обмотки і уникнути аварійних ситуацій.

Способи сушіння твердої ізоляції трансформатора

Сушіння целюлозної ізоляції трансформаторів переважно базується на двох фізичних явищах: вологопровідності та дифузії. Вологопровідність – це переміщення вологи у вигляді пари всередині ізоляції від місць з більшою концентрацією до місць з меншою концентрацією. Теплопровідність – це рух вологи від місць з вищою температурою до місць з нижчою температурою. Тому дуже важливо прогрівати обмотки.

Відомо, що існує кілька способів сушіння твердої ізоляції трансформаторів. До них відносяться сушіння

у стаціонарній сушильній шафі під вакуумом;
у спеціальній камері без вакууму;
у власному баку з використанням втрат заліза бака під вакуумом або без вакууму;
за допомогою інфрачервоного випромінювання поза баком.

Сушіння в спеціальних шафах під вакуумом використовується в більшості випадків. По суті, вона полягає в тому, що обмотки або весь трансформатор поміщають у спеціальну герметичну піч. На першому етапі обмотки прогріваються до 100-110°С. Спосіб розігріву обмоток обирається виходячи з можливостей ремонтної або сервісної компанії. Це може бути нагрівання гарячим маслом, гарячим повітрям або гарячою парою. На другому етапі в печі створюється вакуум, тобто дуже низький тиск, завдяки роботі потужних вакуумних систем. Завдяки вакууму, що утворюється, температура випаровування знижується, і видалення водяної пари з твердої ізоляції відбувається швидше. Видалена водяна пара потрапляє в спеціальну конденсаційну камеру.

У наступних статтях ми розповімо про визначення таких параметрів життєвого циклу трансформаторів, як пробивна напруга ізоляційного масла та індекс якості масла.