Диссертация (Разработка и обоснование применения критерия оценки состояния бумажно-масляной изоляции трансформаторов по содержанию метанола в трансформаторном масле), страница 6

Отсутствуют обоснованные критерии, позволяющие оценивать состояние БМИизоляции силовых трансформаторов, в том числе с учётом применяемых материалов имассогабаритных показателей силовых трансформаторов.287. В результате выше приведенного анализа общей характеристики вопроса обэкспериментальных исследованиях образования метанола при разложении БМИ, включаяметодикупроведенияэкспериментальныхисследований,химическийсоставизоляционных бумаг различных производителей и конструкцию испытательных ячеек,возникает потребность внесения изменений в существующую ситуацию.8.

Показано, что в этом направлении исследований до сих пор не полностьюизучены особенности образования метанола в трансформаторном масле при старенииБМИ, отсутствуют нормативные документы как в части методики выполнения анализаметанола, растворенного в трансформаторном масле, так и в части интерпретациирезультатов этого анализа.9. Методики экспериментальных исследований, описанных в техническойлитературе, не полностью учитывают особенности конструкции СТ, в частности,отношение «масса трансформаторного масла/масса изоляционной бумаги». Кроме того,исследованию подвергались изоляционные бумаги разных марок, отличающиеся похимическому составу.10. В российской исследовательской практике отсутствуют работы в областиизучения образования метанола, как маркера старения бумажно-масляной изоляции СТ,изготовленного из российских компонентов (изоляционная бумага и трансформаторноемасло).11.

Следует отметить также, что в настоящее время отсутствуют критерии оценкисостояния изоляционной бумаги по содержанию метанола в трансформаторном масле.Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи: разработка методики и проведение экспериментальных исследованийобразования метанола при старении БМИ под действием электрического поля и подтепловым воздействием; разработка критерия «удельный объём метанола» для оценки старения БМИсиловых трансформаторов; ранжирование силовых трансформаторов в эксплуатационных условиях поразработанному критерию.29ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СТАРЕНИЯ БМИ ИВЫЯВЛЕНИЕ СВЯЗИ МЕЖДУ СТЕПЕНЬЮ ПОЛИМЕРИЗАЦИИИЗОЛЯЦИОННОЙ БУМАГИ И КОЛИЧЕСТВОМ ОБРАЗОВАВШЕГОСЯМЕТАНОЛА2.1 Методика проведения экспериментальных исследованийМетодика проведения экспериментальных исследований включала в себя тригруппы исследований: исследование образования метанола при воздействии электрического поляна БМИ; исследование образования метанола при тепловом воздействии натрансформаторное масло; исследование образования метанола при тепловом воздействии на БМИ.Требованиякконструкциииспытательныхячеек.Дляобеспечениядостоверных результатов экспериментальных исследований на моделях БМИ должныбыть выполнены следующие основные требования к конструкции испытательных ячеек: герметичность; химическая совместимость конструкционных материалов; отсутствия газового пространства в испытательной ячейке.Исследуемые материалы.

Исследованию подвергались трансформаторное масломарки ГК и изоляционная бумага марки К-120.ИсследованиеобразованияметанолапривоздействиинаБМИэлектрического поля. При исследовании разложения БМИ под действием толькоэлектрического поля необходимо было исключить влияние температуры. По этойпричине было принято решение проводить испытания БМИ в импульсном режиме. В этомслучае, исключается нагрев испытуемого образца вследствие потерь в диэлектрике. Темсамым обеспечивается воздействие на испытуемые образцы только электрического поля.Исследованиеобразованияметанолапритепловомвоздействиинатрансформаторное масло. Исследованиям подвергалось свежее дегазированное подвакуумом(давление1 мм рт.ст.)при30комнатнойтемпературе(23-25°С)трансформаторное масло марки ГК с влагосодержанием 12 г/т.

Тепловому воздействиюмасло подвергалось в испытательной ячейке специально разработанной конструкции наоснове сильфона из нержавеющей стали. Внутренний объём ячейки составляет 270 мл.Температура при проведении старения трансформаторного масла составила 130℃.Исследование образования метанола при тепловом воздействии на БМИ.Исходное влагосодержание изоляционной бумаги марки К-120 в моделях БМИсоставляло менее 0,5%, 1% и 2%. Отношение массы бумаги к массе масла виспытательных ячейках было выбрано 1:18, что соответствует среднему значению этогопараметра для силовых трансформаторов. Температура при проведении старения БМИсоставила 130℃.Для выяснения закономерности образования метанола при разложении БМИнеобходимо отбирать пробы масла и проводить достаточное количество анализов, какправило, это должно быть не менее 5 точек при построении графика. При этом дляподтверждения достоверности результатов для каждой точки необходимо отбирать ипроводить повторные анализы, как правило, отбирать не менее 3-х проб масла изисследуемой ячейки в одном и том же условии.Инструментыиустройства,использованныевпроцессевыполненияэксперимента, были аттестованы и обеспечивали нормированную погрешностьрезультатов измерений.Все отборы проб масла в исследованиях по выявлению газообразных ПРИ в маслепод действием электрического поля и под тепловым воздействием производились вспециализированные пробоотборники «ЭЛХРОМ-G20» вместимостью 20 мл.

Дляконтроля погрешности, возникающей при отборе и вводе проб масла, было проведеноопределение метрологических характеристик всех используемых пробоотборников для 2х диапазонов дозирования: 10 мл и 20 мл.Была проведена оценка метрологических характеристик пробоотборниковтрансформаторного масла. Определение систематических составляющих основныхотносительных погрешностей объёмов дозирования проводилось косвенным путем взвешиванием дозированных объёмов бидистиллированной воды с учётом условийокружающей среды, в частности температуры и атмосферного давления, на основепрограммы и методики поверки шприцев Hamilton, утверждённой ФГУП «ВНИИМС им.Д.И.

Менделеева» в 2015 году [14].31Подготовкаиспытуемыхпробоотборников.Подготовка копределениюметрологических характеристик пробоотборников трансформаторного масла «ЭЛХРОМG20» заключалась в их тщательной очистке от загрязнений ацетоном, промыванииводопроводной водой и ополаскивании дистиллированной водой с последующей сушкойв термошкафе при температуре 120 ℃ в течение 2-х часов. При осмотре пробоотборниковпроверялись: комплектность; наличие или отсутствие механических повреждений и неисправностей; чёткость надписей и обозначений на пробоотборниках; состояние и работоспособность пробоотборников, втом числе итрёхходовых краников.Порядок измерений1. Производили забор бидистиллированной воды через трёхходовой краник изстаканчика, установленного рядом с весами.2.

Закрывали трёхходовой краник.3. Формировали необходимую дозу, предварительно убедившись, что воздушныепузырьки внутри пробоотборника отсутствуют.4. Удаляли воду из трёхходового краника.5. Устанавливали второй стаканчик на весы, затем показания весов «обнуляли».6. Переводили пробоотборник в вертикальное положение (краном вниз),поворачивали ручку крана так, чтобы слить сформированную дозу.7.

Фиксировали показания весов.8. Аналогичным образом формировали следующую дозу.9. Для каждого объёма дозирования операции формирования дозы и определенияеё массы повторяли 10 раз (рис. 2.1).На основании результатов взвешивания определяли в каждой из проверяемых точекдиапазона взвешивания среднее арифметическое значение объём дозы V , (мл) поформуле:10V  M Z Mi 110iZ32(2.1)гдеМ - среднее значение массы, г; Мi - масса i-ой дозы воды, г; Z - коэффициенткоррекции, значение которого зависит от температуры и давления.а)б)в)Рисунок 2.1 Операция определения массы объёма водыа - обнуление весов; б - отбор и формирование дозы объёма дистиллированной воды;в - взвешивание дозы объёма водыСистематическая составляющая относительной погрешности пробоотборников δ,% рассчитывалась по формуле: V  VHOM 100VHOM(2.2)где Vном - номинальное значение объёма дозы, мл;Среднее квадратичное отклонение случайной составляющей относительнойпогрешности S, % рассчитывалось по формуле:10 (Mi 1i M )29VS(2.3)100Для исключения грубых погрешностей результатов измерений определеныкритерии Граббса G1 и G2 по формулам:G1 M макс  МS; G2 M мин  М(2.4)Sгде Ммакс, Ммин - соответственно максимальная и минимальная массы воды приодном объёме дозирования.Согласно количеству измерений (n=10) выбрано теоретическое значение GT=2,482(табл.

А.1 [7]). В расчёте по формуле (2.4) G1 составляет 0,49, а G2 - 0,11, что33удовлетворяет условию G1, G2 <GT. Таким образом, проверка результатов по критериямГраббса показала, что грубых погрешностей среди полученных данных нет.Результатыисследованияметрологическиххарактеристикпробоотборниковпоказали, что систематическая составляющая относительной погрешности используемыхв данной работе пробоотборников для максимального объёма дозирования 20 мл непревышает 1,5%, а для объёма дозирования 10 мл - 2,1%.

При этом среднее квадратичноеотклонениеслучайной составляющейотносительнойпогрешностиприобъёмедозирования 20 мл и 10 мл не превышает, соответственно, 0,4% и 0,9%, а суммарнаяпогрешность - 1,8% и 2,4%. Это обеспечивает достоверность полученных результатовхроматографического анализа газов, растворённых в трансформаторном масле.2.2 Экспериментальное исследование разложения БМИ под действиемэлектрического поля2.2.1 Описание испытательной ячейкиИспытательная ячейка (рис. 2.2) представляет собой стеклянный сосуд 1 объёмом750 мл со специально разработанной герметично закрывающейся крышкой из оргстекла.б)а)в)Рисунок 2.2 Испытательная ячейка для исследования образования метанола привоздействии электрического поля (а), её схематичное изображение (б) иконденсаторная секция в струбцине (в)1 - стеклянный сосуд; 2 - электрод; 3 - трубка с трёхходовым краником;4 - конденсаторная секция; 5 - медная фольга; 6 - струбцинаНа крышке предусмотрены два электрода 2 для подачи высокого напряжения наобъект исследования, а также две алюминиевые трубки 3 с трёхходовыми кранами длязаполнения сосуда трансформаторным маслом и отбора проб масла.