Диссертация (Разработка и обоснование применения критерия оценки состояния бумажно-масляной изоляции трансформаторов по содержанию метанола в трансформаторном масле), страница 8

Отношение концентраций СО2/СО пропорционально числу воздействующихимпульсов.ЗависимостьотношенияконцентрацийСО2/СОотколичествавоздействующих импульсов наилучшим образом аппроксимируется экспоненциальнойфункцией (рис. 2.5б).404. Приемлемая«диагностических»отработанныхточностьгазовиаппроксимированныхотношенияконденсаторнойсекциейзависимостейконцентрацийимпульсовСО2/СОконцентрацийотколичестваподтверждаетсявысокимизначениями коэффициента детерминации (r2=0,96-0,99).В результате исследований газообразования в БМИ конденсаторного типа привоздействии электрического поля выявлено, что метанол не образуется.2.3 Экспериментальное исследование образования метанола при тепловомвоздействии на трансформаторное масло2.3.1 Описание исследуемого объектаИспытательная ячейка (рис.

2.6) внутренним объёмом 270 мл специальноразработана на основе стандартного сильфона, изготовленного из нержавеющей стали, ккоторому приварены с помощью лазерной сварки дно и крышка. Герметичность ячейкиобеспечивается шайбой с двойным уплотнением (рис. 2.6в).Сварные швы герметичны.

Крышка испытательной ячейки выполнена изнержавеющей стали в виде шестигранника с резьбой на горловине для герметизацииячейки с помощью пробки. Шайба с двойным уплотнением имеет с внешней стороны поцентру выступ для компенсации возможных перекосов при герметизации испытательнойячейки.б)а)в)Рисунок 2.6 Экспериментальная ячейка (а), пробка (б) и шайба с двойнымуплотнением (в)1 - кольцо из маслостойкой резины; 2 - кольцо из фторопластаДиаметр горловины подбирался исходя из условия обеспечения удобства заливкимасла и размещения в испытательную ячейку образцов изоляционной бумаги.

Пробкатакже выполнена из нержавеющей стали в виде шестигранника под гаечный ключ и41содержит шайбу с двойным уплотнением (уплотнительные кольца): основное уплотнение- кольцо из фторопласта и дополнительное - кольцо из маслостойкой резины.Применение в конструкции испытательной ячейки сильфона обусловленонеобходимостьютемпературнойкомпенсацииобъёмамасла,находящегосявиспытательной ячейке при её нагреве до 130℃. При нагреве трансформаторного масла с20℃ до 130℃ его исходный объём 270 мл увеличивается на 17,8 мл.Для обеспечения компенсации температурного расширения объёма маслареализован следующий способ подготовки испытательной ячейки. Перед заполнениемиспытательной ячейки маслом и размещения в ней образцов изоляционной бумагисильфон сжимался на величину, соответствующую расчётному значению увеличенияобъёма трансформаторного масла при его нагревании с 20℃ до 130℃.

Для сжатияиспытательной ячейки использовалось приспособление для герметизации испытательнойячейки (далее - приспособление).Приспособление (рис. 2.7) содержит два смежных полукольца и фиксатор. Высотаполуколец соответствует величине компенсируемого объёма масла. Герметизацияиспытательной ячейки производится накручиванием пробки с шайбой, имеющей двойноеуплотнение, на крышку и последующим затягиванием этого резьбового соединениядвумя гаечными ключами, размещаемыми на шестигранниках крышки и пробки.Рисунок 2.7 Приспособление для герметизации испытательных ячеек422.3.2 Подготовка к экспериментуПодготовка испытательных ячеек. Перед началом каждого экспериментаиспытательные ячейки очищали от загрязнений в следующей последовательности: ополаскивали ацетоном в течение 30 секунд; промывали 5-6 кратным объёмом водопроводной воды; ополаскивали дистиллированной водой; сушили в вакуумной печи (давление 1 мм.

рт. ст.) при температуре 120°С втечение 2 ч 30 мин (в процессе сушки из печи трижды дополнительно откачиваютвоздух).Выбор условий для проведения экспериментов. Выбранная температура дляэкспериментального исследования разложения трансформаторного масла под тепловымвоздействием составила 130℃.2.3.3 Проведение эксперимента1. После очистки ячеек, в них залили чистое трансформаторное масло догорловины, затем все поместили в шкаф с вакуумом (давление 1 мм.

рт. ст.) прикомнатной температуре (Т=23℃) на 18 часов для дегазации масла. В качестведополнительного масла в шкаф одновременно с ячейками поместили одну банкучистого масла.2. На следующий день, после выключения вакуумного шкафа, вынулииспытательные ячейки и банку с маслом. Отобрали в пробоотборники из однойячейки 6 проб масла для измерения исходных концентраций метанола и газов.3. Установили последовательно по одной ячейке в стакан приспособления (рис.2.8), зафиксировали положение и объём ячейки с компенсирующимиполукольцами фиксатором.

Используя чистый пробоотборник объёмом 20 мл,медленно залили чистое дегазированное масло из банки в ячейку до полного еёвнутреннего объёма, чтобы исключить образование воздушных пузырьков.4. Установили шайбу на горловину ячейки, затем плотно закрутили ключомнакидную гайку.5. Одновременно 6 испытательных ячеек поместили в сушильный шкаф, где ихнепрерывно нагревали при температуре 130℃.436. Испытательные ячейки последовательно извлекли из осушительного шкафа дляпроведения исследований через 4, 8, 15, 22, 29, 36 суток после началаэксперимента.7.

После извлечения из сушильного шкафа, давали ячейкам остыть до комнатнойтемпературы, оставив их на трое суток.8. Из каждой ячейки отобрали в 3 пробоотборника по 20 мл чистого масла дляизмерения концентрации метанола и в 3 пробоотборника по 10 мл чистого масладля измерения концентрации газов.Рисунок 2.8 Испытательная ячейка с приспособлением для её герметизации2.3.4 Обработка полученных результатовНа рис. 2.9 отображены зависимости концентраций «диагностических» газов исуммарной концентрации оксида и диоксида углерода, образовавшихся при деградациичистого трансформаторного масла, от времени старения.Эти зависимости могут быть аппроксимированы линейными функциями.Необходимо отметить, что концентрация образовавшегося водорода в 1-2 порядкапревышает концентрации остальных «диагностических» газов.

На рисунке 2.9аконцентрация водорода представлена на отдельной левой оси ординат. На рисунке 2.9бприемлемая точность аппроксимированной зависимости суммарной концентрацийоксида и диоксида углерода от времени старения подтверждается высоким значениемкоэффициента детерминации (r2=0,88).44140181612014100128010608640420200010203040Время старения, сутокН2СН4С2Н41600Концентрация CO+CO2, ppm20Концентрации остальных газов, ppmКонцентрация Н2, ppm1601400120010008006004002000010203040Время старения, сутокС2Н6а)б)Рис. 2.9 Зависимости «диагностических» газов (а) и суммарной концентрации оксидовуглерода (б) от времени старенияНеобходимо отметить, что ацетилен и метанол не были зарегистрированы во всехячейках.2.3.5 Выводы по эксперименту1.

Ацетилен (C2H2) и метанол (СН3ОН) не образуются при тепловом старениитрансформаторного масла марки ГК при температуре 130℃.2. При разложении трансформаторного масла под тепловым воздействиемобнаружено образование водорода, метана, этана, этилена, оксида и диоксидауглерода. При этом концентрации образовавшихся в масле водорода и оксидовуглерода на 1-2 порядка больше, чем концентрации остальных газов.Зависимостиконцентраций«диагностических»газовисуммарнойконцентрации оксида и диоксида углерода, образовавшихся при деградациичистого трансформаторного масла, от времени старения могут бытьаппроксимированы линейными функциями.452.4 Экспериментальное исследование образования метанола при тепловомвоздействии на БМИ2.4.1 Подготовка к экспериментуВыбор материалов и отношения их масс.

В качестве изоляционной бумаги,подвергаемой исследованию, выбрали изоляционную бумагу марки К-120.Выбранноеотношениемассыобразцаизоляционнойбумагикмассетрансформаторного масла равно 1:18.Выборусловийпроведенияэкспериментов.Выбортемпературыдляускоренного старения испытуемых материалов проводился на основании данных [52],согласно которым при температуре 122°С и влажности изоляционной бумаги 1% удалосьдобиться снижения значения СП изоляционной бумаги до критической (250 ед.).Продолжительность старения при этом составила около 170 суток. Следует иметь в виду,что одним из основных условий проведения ускоренного старения являетсяавтомодельность процессов: механизм старения изоляционной бумаги в СТ в процессеэксплуатации должен быть идентичен механизму старения в условиях ускоренныхиспытаний.

По имеющимся сведениям при температуре вплоть до 140°С доминирующиммеханизмом старения является гидролиз [32, 79]. Исходя из этих условий, для сокращениявремени эксперимента, в настоящей работе температура старения образцов была принята130°С.ОбразцыизготовленыизизоляционнойбумагимаркиК-120 [5] толщиной 120 мкм с различным влагосодержанием (меньше 0,5%, 1% и 2%).Подготовка образцов изоляционной бумаги1.