Приходит протокол испытаний масла, в котором указаны двенадцать показателей, но нет заключения. Содержание влаги, кислотное число, межфазное натяжение, пробивное напряжение, семь видов растворенных газов, иногда фураны. Где-то в этой таблице вам предстоит принять решение: принять агрегат, провести обработку масла или отклонить его.
Большинство руководств по испытания трансформаторного масла объясните, что означает каждый параметр, и на этом остановитесь. Данный материал построен вокруг трёх решений, которые отчёт фактически заставляет вас принять. Является ли образец вообще достоверным? Какой слой вызывает сбой: нефть, бумага или активный разлом? И что с этим делать? Мы также рассматриваем ситуацию, с которой сталкиваются многие покупатели, когда в оборудовании, стоящем перед ними, вообще нет масла для тестирования.
Отчет о нефтяной отрасли — это, по сути, три отчета, скрепленные вместе. Они дают ответы на разные вопросы и содержат разные недостатки, и восприятие их как единого показателя состояния отрасли является самой распространенной ошибкой в интерпретации данных в этой сфере.
| Слой | Типичные тесты | На вопрос дан ответ | О чём он не может рассказать |
|---|---|---|---|
| Состояние масла | Напряжение пробоя, влажность, кислотность, межфазное натяжение, тангенс угла потерь, удельное сопротивление | Изолирующая среда по-прежнему пригодна для эксплуатации? | Почему он пришёл в негодность или является ли неисправность активной |
| Газы, образующиеся при неисправностях | DGA: H2, CH4, C2H6, C2H4, C2H2, CO, CO2 | Может быть, что-то внутри перегревается или возникает электрическая дуга? | Сколько ещё прослужит утеплитель |
| Состояние бумаги | Фураны (2-FAL), CO/CO2 соотношение | Насколько изношена твердая теплоизоляция? | Где наблюдается наибольшая концентрация пожилого населения |
В трансформаторе может быть и отличное масло, и испорченная изоляция, или чистое масло и активная дуга. Как только вы разделите эти слои, большинство запутанных отчетов перестанут вызывать недоумение: вы увидите один исправный слой и один неисправный, а не противоречивый единый показатель. Всё это относится к масляному оборудованию, поэтому, если вы выбираете между различными типами конструкции, последствия для технического обслуживания изложены в Трансформаторы сухого типа и трансформаторы в масляной ванне.
Большинство ошибочных решений по техническому обслуживанию обусловлено некачественными пробами, а не неверной интерпретацией результатов. Анализ газов в топливе (DGA) не прощает ошибок: даже несколько микролитров воздуха в шприце могут настолько изменить показания по азоту и кислороду, что это затруднит распознавание реальной картины.
Два признака указывают на необходимость повторного отбора проб перед принятием мер: показания DGA, свидетельствующие о том, что содержание азота и кислорода в атмосфере значительно превышает уровень, характерный для герметичной емкости, а также разброс значений напряжения пробоя более чем на пятнадцать процентов между последовательными испытаниями одной и той же емкости.
| Ошибка выборки | Влияние на результаты | Как это распознать |
|---|---|---|
| Попадание воздуха в шприц | N2 и O2 раздутые, разбавленные углеводородными газами | O2/N2 соотношение, близкое к показателям атмосферного воздуха |
| Первая порция не выбрасывается | Застоявшееся масло в корпусе клапана, низкие показания давления газа | Результаты не соответствуют тенденции, наблюдавшейся в предыдущей выборке |
| Контейнер для влажных отходов | И показатель влажности, и BDV неверны, всегда пессимистичны | Уровень влажности резко повышается, тогда как показатели кислотности и содержания фуранов остаются неизменными |
| Прошло слишком много времени до проведения тестирования | Легкие газы мигрируют, ацетилен занижается в отчётах | Дата поступления в лабораторию значительно отличается от даты отбора проб |
| Проба холодного воздуха | Недоучет потребления газа и воды | В отчете отсутствует температура отбора проб |
Напряжение пробоя измеряется между двумя электродами с фиксированным зазором при постепенном увеличении напряжения до момента пробоя масла; как правило, измерение проводится шесть раз, а в отчёте указывается среднее значение. От двух факторов зависит, имеет ли это число какое-либо значение: от геометрии электродов и зазора, а также от того, какой стандарт был использован.
| Метод | Электроды | Разрыв | Типичные результаты анализа свежей нефти | Поведение |
|---|---|---|---|---|
| IEC 60156 | VDE, с сферической крышкой | 2,5 мм | не менее 30 кВ | Сбалансированный; стандартный справочник по полевым измерениям |
| ASTM D877 | Плоские диски | 2,54 мм | не менее 30 кВ | Высокие показания; чрезвычайно чувствителен к частицам |
| ASTM D1816 | VDE | 1 мм / 2 мм | не менее 25 / 45 кВ | Чувствителен к влаге; используется для изделий высших классов |
Результаты анализа по методу D877 и D1816 при толщине слоя 1 мм несопоставимы, причем показатели по методу D877 для одного и того же масла, как правило, на 10–20 кВ выше. Если результаты двух лабораторий расходятся, прежде чем проверять масло, проверьте графу «Метод».
Диэлектрическая прочность также является отстающим и неспецифическим показателем. Она подтверждает, что масло загрязнено, но не указывает, чем именно, поэтому одно только значение пробивающего напряжения никогда не должно служить поводом для замены масла.
Анализ растворенных газов основан на том, что при каждой температуре разлома образуется характерная молекула. Диагноз ставится на основании совокупности показателей, а не отдельных цифр.
| Газ | Обозначает | Приблизительная температура | Срочность |
|---|---|---|---|
| H2 | Частичный разряд, коронный разряд | Низкое энергопотребление | Отслеживайте тренд; проверьте, растёт ли он |
| CH4 | Термическая неисправность в масле | Менее 300 °C | Проверить процесс загрузки и охлаждения |
| C2H6 | Термическая неисправность в масле | от 300 до 700 °C | Проверить процесс загрузки и охлаждения |
| C2H4 | Раскаленный металл, сильный локальный нагрев | Свыше 700 °C | Примите меры в течение нескольких дней |
| C2H2 | Возникновение электрической дуги | Свыше 1000 °C | Действуйте немедленно |
| CO, CO2 | Участие целлюлозы | Разрушение бумаги | Читать с фуранами |
Абсолютные показатели являются наименее информативной частью отчета. Диагноз основывается на двух факторах: составе газа, который указывает на тип повреждения, и скорости газовыделения, которая показывает, является ли повреждение стабильным или прогрессирующим. Установка, в которой уровень этилена в два раза превышает норму, но остается стабильным в течение трех лет, — это совершенно другой объект, чем тот, в котором этот показатель удвоился за шесть месяцев. Один-единственный результат анализа газов в изоляторе (DGA) без базовых данных практически бесполезен.
Методы анализа соотношений, такие как схема с тремя соотношениями по стандарту МЭК 60599 и треугольник Дюваля, сводят диаграмму к зоне неисправности. Это полезные упрощенные методы, однако они предполагают наличие одной доминирующей неисправности. Одновременные неисправности и неминеральные жидкости, такие как эфиры или силиконы, выходят за пределы их применимости.
Ацетилен заслуживает отдельного правила. Любой C2H2 «Выше предела обнаружения» означает температуру, которой не достигает ни один исправный трансформатор, поэтому не стоит ждать появления тенденции. Единственное обоснованное исключение — это агрегат, в котором масло циркулирует между баком и переключателем отводов под нагрузкой, поскольку дуговой разряд переключателя загрязняет основной образец.
Именно при комплексном анализе всех этих слоев отчет превращается в решение. Эти четыре комбинации охватывают большую часть того, с чем вам придется столкнуться на практике.
| BDV | Влажность | DGA | Наиболее вероятная причина | Первое действие |
|---|---|---|---|---|
| Низкий | Нормальный | Нормальный | Твердые частицы, углерод или осадок | Процедите масло; найдите источник загрязнения |
| Низкий | Высокий | Нормальный | Попадание воды | Удалите масло; найдите и устраните утечку |
| Нормальный | Нормальный | Высокий до2H4, CH4 | Активный термальный разлом | Снизьте нагрузку, проверьте охлаждение; проблема не в масле |
| Нормальный | Нормальный | Повышение уровня CO, CO2, фураны | Старение бумаги | Планируйте замену; лечение лишь позволяет выиграть время |
Правило, лежащее в основе таблицы, простое: заниматься маслом следует только в том случае, если проблема заключается именно в нем. В двух нижних строках масло выполняет свою функцию, но его качество ухудшается из-за каких-то других факторов, поэтому фильтрация или замена восстановят показатели, но не устранят первопричину. Если динамика показателей указывает на попадание воды, порядок действий по обнаружению и устранению пути проникновения описан в Что делать с утечкой в трансформаторе?.
Фурфуральдегид, обычно обозначаемый как 2-FAL, является продуктом разложения целлюлозы. Он присутствует в масле исключительно из-за разложения бумаги, что делает его своего рода «одометром» для твердой изоляции. Это важно, поскольку масло можно восстановить, а бумагу — нет.
Значения содержания фурана оцениваются в диапазонах, а не по одному предельному значению, причем эти диапазоны варьируются в зависимости от класса трансформатора и типа бумаги, поэтому следует руководствоваться стандартом, на который ссылается ваша лаборатория, а не цифрами из блога. С практической точки зрения важно направление изменения. Стабильно низкий уровень на установке, эксплуатируемой уже двадцать лет, вселяет уверенность; значение, которое удвоилось за два года по результатам ежегодных проб, является сигналом к выводу из эксплуатации даже в пределах допустимого диапазона.
Рост концентрации фуранов на фоне роста концентрации CO и CO2 как правило, означает, что бумага подвергается термической обработке, а не химическому старению, что указывает на особенности загрузки и охлаждения. Признаки, на которые следует обратить внимание на производственной площадке, заключаются в Признаки перегрева трансформатора.
Для отдела закупок или инженерного отдела отчет о нефти имеет значение в три различных момента, и в каждом из них базовые показатели для сравнения различаются.
| Момент | Сравнить с | Разумный ответ |
|---|---|---|
| Приемочные испытания на заводе перед отгрузкой | Спецификация новой нефти и данные типовых испытаний | Устранить незначительные нарушения напряжения пробоя или кислотности до отгрузки устройства |
| Ввод в эксплуатацию по прибытии | Заводские цены плюс транспортные расходы | Просушить или отфильтровать на месте; зафиксировать разницу |
| В эксплуатации, ежегодно | Предыдущие образцы, полученные самой лабораторией | Решающим фактором является тенденция; абсолютные пределы служат лишь поводом для начала расследования |
В заказ на поставку стоит включить три пункта, поскольку они позволяют превратить спор в четкую процедуру. Укажите методы испытаний и редакцию стандарта, а не только предельные значения. Требуйте указания места отбора проб и температуры масла в сертификате. А также требуйте указания референсного номера аккредитации лаборатории, чтобы в случае необходимости можно было обосновать результат в рамках гарантийных обязательств.
Кроме того, отчет необходимо рассматривать с учетом рейтинга, требованиям которого он, как утверждается, соответствует. Показатель пробивного напряжения не имеет никакого значения без указания класса напряжения и данных, указанных на заводской табличке, поэтому сначала следует ознакомиться с данными на заводской табличке, а уже потом — с отчетом об анализе масла. Эти поля объясняются в Как читать паспорт трансформатора.
Значительная часть низковольтных трансформаторов, поставляемых для промышленных и экспортных проектов, никогда не проходит испытания с использованием масла, поскольку в них масло отсутствует. Герметичные трансформаторы повышающего и понижающего напряжения с воздушным охлаждением мощностью от 100 ВА до 10 кВА, такие как Преобразователь напряжения ST-3000VA от 110 В до 220 В, не имеют сливного клапана, консерватора и газового пространства для отбора проб.
Их по-прежнему проверяют, но с использованием другого тестового набора:
Одно предупреждение для покупателей. Если поставщик предоставляет протокол испытаний масла для герметичного устройства сухого типа данного класса, рассматривайте это как проблему с документацией, а не как дополнительное преимущество в плане качества. Либо агрегат не соответствует данным технического паспорта, либо отчет относится к другому изделию. В случаях, когда предусмотрено использование масляного оборудования, импеданс, указанный на заводской табличке, определяет уровень неисправности, при котором должна сработать защита, как описано в процентное сопротивление трансформатора.
Читайте отчет в строгом порядке. Прежде чем читать какие-либо цифры, убедитесь в достоверности пробы. Разделите три слоя, чтобы понять, что именно является предметом исследования: масло, бумага или неисправность. Затем сопоставьте значение пробивающего напряжения с показателями влажности и характером газообразования, чтобы выявить причину, а не симптом. Динамика показателей важнее пороговых значений, а скорость газообразования всегда важнее абсолютного уровня газа.
Если вы занимаетесь подбором низковольтных трансформаторов и хотите узнать, какие данные проверки должны прилагаться к устройству, или применима ли к вашей конструкции программа контроля качества масла, пришлите нам данные с заводской таблички, и наша инженерная команда сообщит вам, что должно входить в комплект приемочных испытаний. Начните с ассортимент трансформаторов.
Ежегодный анализ DGA с определением влажности и пробивающего напряжения является стандартной базовой процедурой для масляных агрегатов, находящихся в эксплуатации. После появления признаков неисправности следует перейти на отбор проб каждые шесть месяцев, а также проводить отбор проб сразу после срабатывания средств защиты или проведения ремонтных работ.
Для оборудования напряжением до примерно 72,5 кВ в соответствии со стандартом IEC 60156 масло, находящееся в эксплуатации, обычно выдерживает напряжение не менее 30 кВ, а новое масло — значительно выше этого значения. Для более высоких классов напряжения установлены более высокие предельные значения. Сравнивать следует только с результатами, полученными тем же методом.
Наличие ацетилена свидетельствует о возникновении электрической дуги при температуре выше примерно 1000 °C. Любое значение, превышающее порог обнаружения, требует немедленного расследования, а не просто отслеживания динамики показателей, за исключением случаев, когда образец был взят из общего отсека устройства переключения отводов.
Только если они масляные. Большинство герметичных агрегатов мощностью от 100 ВА до 10 кВА относятся к сухому типу и не имеют точки отбора проб. Вместо этого проверьте их с помощью измерения сопротивления изоляции, коэффициента трансформации, сопротивления постоянному току и повышения температуры.
