Контроль содержания воды в жидкой изоляции высоковольтного оборудования разными методами

Марина Николаевна Лютикова

doi:10.34831/EP.2019.1055.44183

Контроль содержания воды в жидкой изоляции высоковольтного оборудования разными методами

Марина Николаевна Лютикова

Аннотация

Рассмотрен контроль образования и поведения воды в жидком диэлектрике в процессе эксплуатации высоковольтного оборудования, имеющий первостепенное значение, поскольку вода провоцирует интенсивное окисление и старение всей изоляционной системы «масло – твёрдая изоляция». Электрофоретическая способность воды оказывает сильное влияние на электроизоляционные свойства диэлектриков внутри высоковольтного аппарата, а в целом на его продолжительную бесперебойную работу. Разобраны проблемы, связанные с определением воды в непростой углеводородной матрице трансформаторного масла, известными на сегодняшний день методами. Показано, как с помощью вариации температуры испарителя хроматографического комплекса удаётся решить задачу по определению разных форм воды в трансформаторном масле различных марок. Результаты хроматографического анализа воды сопоставлены с данными, полученными традиционными методами (кулонометрическое титрование с реактивом Карла Фишера, гидрид-кальциевый метод, кулонометрия с электролизом на чувствительном элементе).

Ключевые слова

жидкий диэлектрик, минеральное масло, влага, хроматография, кулонометрия, Карл Фишер, частичные разряды.

Полный текст:

PDF

Литература

Липштейн, Н.А. Трансформаторное масло [Текст] / Н.А. Липштейн, М.И. Шахнович. -- М.: Энергоатомиздат, 1983. -- 296 с.

Черножуков, И.И. Окисляемость минеральных масел [Текст] / И.И. Черножуков, С.Э. Крейн. -- М.: ГНТИНГТЛ, 1955. -- 371 с.

Ризванова, Г.И. Особенности старения трансформаторного масла в реальных условиях эксплуатации [Текст] / Г.И. Ризванова, Л.Г. Гафиятуллин, М.Ш. Гарифуллин, В.К. Козлов, А.Н. Туранов // Изв. вузов. Проблемы энергетики. -- 2015. -- № 9 -- 10. -- С. 91 -- 94.

Saruhashi, Daisuke. Thermal degradation phenomena of flame resistance insulating paper and oils [Text] / Saruhashi Daisuke, Bin Xiang, Zhiyuan Liu, Yanabu Satoru // IEEE Trans. Dielec. and Elec. Insul. -- 2013. -- Vol. 20(1). -- P. 122 -- 127.

Saha, T.K. Investigations of Temperature Effects on the Dielectric Response Measurements of Transformer Oil - Paper Insulation System [Text] / T.K. Saha, P. Purkait // IEEE Trans. Dielec. and Elec. Insul. -- 2008. – No. 23(1). -- Р. 252 -- 260.

Li, H. The resistivity of oil and oil-impregnated pressboard varies with temperature and electric field strength [Text] / H. Li, L. Zhong, Q. Yu, S. Mori, S. Yamada // IEEE Trans. Dielec. and Elec. Insul. --2014. – No. 21(4). -- P. 1851 -- 1856.

Sarathi, R. Understanding the surface discharge characteristics of thermally aged copper sulphide diffused oil impregnated pressboard material [Text] / R. Sarathi, K.S. Yadav, M. Swarna // IEEE Trans. Dielec. and Elec. Insul. -- 2015. – No. 22(5). -- P. 2513 -- 2521.

Sevostyanova, O. Copper release kinetics and ageing of insulation paper in oil-immersed transformers [Text] / O. Sevostyanova, B. Pasalskiy, B. Zhmud // Engineering. -- 2015. – No. 7. -- P. 514 -- 529.

Lundgaard, L.E. Aging of Oil - Impregnated Paper in Power Transformers [Text] / L.E. Lundgaard, W. Hansen, D. Linhjell, T.J. Painter // IEEE Trans. Dielec. and Elec. Insul. -- 2004. – No. 19(1). -- P. 230 -- 239.

Vasin, V.P. Development of methods of evaluation of power transformer insulation aging taking into account random exploitation factors [Text] / V.P. Vasin, A.P. Dolin // CIGRE 2009. -- Paper C111.

Монастырский, А.Е. Методы и особенности измерения характеристик частичных разрядов в оборудовании с учётом физико-химических характеристик масла [Электронный ресурс] / А.Е. Монастырский // Материалы конференции «Методы и средства контроля изоляции высоковольтного оборудования». -- ДИМРУС, 2017. – (https://dimrus.ru/conf2017.html).

Arakelian, V.G. Water in oil-filled high-voltage equipment. Part I. States, solubility and equilibrium in insulating materials [Text] / V.G. Arakelian, I. Fofana // IEEE Electrical Insulation Magazine. -- 2007. -- Vol. 23. – No. 4. -- P. 31 -- 43.

Arakelian, V.G. Water in oil-filled high-voltage equipment. Part II. Water content as physico-chemical diagnisis tool of insulation condition [Text] / V.G. Arakelian, I. Fofana // IEEE Electrical Insulation Magazine. -- 2007. -- Vol. 23. – No. 5. -- P. 15 -- 24.

Pankaj, Shukla. Experimental Evaluation of Water Content In Transformer oil [Text] / Pankaj Shukla, Y.R. Sood, R.K. Jarial // International Journal of Innovative research in Science. Engineering and Technology. -- 2014. -- Vol. 2. – No. 2. -- P. 284 -- 291.

Abbasi, R. Insulation materials of transformer using chemical mechanism of moisture absorption [Text] / R. Abbasi // International Journal of Engineering Works. -- 2014. -- Vol. 1. – P. 15 -- 16.

Аракелян, В.Г. Диагностика состояния изоляции маслонаполненного оборудования по влагосодержанию масла [Текст] / В.Г. Аракелян // Электротехника. -- 2004. -- № 3. -- С. 34 -- 39.

Бузаев, В.В. Связь между равновесием различных форм присутствующей в масле воды и состоянием изоляции высоковольтного маслонаполненного электрооборудования [Текст] / В.В. Бузаев, Ю.М. Сапожников // Вестник ВНИИЭ-2004. Сборник научных трудов. – М.: НЦ ЭНАС, 2004. – 248 с.

Jonsson, L. Experimental evaluation of status of 400 kV shut reactor bushings in the Swedish national grid [Text] / L. Jonsson, L. Melzer, N. Schönborg, G-O. Persson // CIGRE 2018. – Paper A2-203.

Fuhr, J. Localization of Partial Discharge Sources in Transformers by Analysis of Signals in Time-and Frequency-Domain [Text] / J. Fuhr, Th. Aschwanden // CIGRE 2018. – Paper A2-205.

Объем и нормы испытаний электроборудования [Текст]: РД 34.45-51.300-97 / под общей редакцией Б.А. Алексеева, Ф.Л. Когана, Л.Г. Мамиконянца. – М.: НЦ ЭНАС, 1998. – 256 с.

Объёмы и нормы испытаний электрооборудования [Текст]: CTO 34.01-23.1-001-2017.-- М.: ПАО «Россети», 2017. -- 262 с.

Mineral insulating oils in electrical equipment – Supervision and maintenance guidance. – Edition 4.0. [Text]: IEC 60422. – Geneva: IEC Central Office, 2013. – 45 p.

Specifications for unused silicone insulating liquids for electrotechnical purposes [Text]: IEC 60836. – Edition 3.0. – Geneva: IEC Central Office, 2015. – 12 p.

International standard. Fluids for electrotechnical applications [Text]: IEC 60296-2012. – Unused mineral insulating oils for transformers and switchgear. -- 66 p.

Масла и смазки. Методы определения наличия воды [Текст]: ГОСТ 1547-84. – М.: Изд-во стандартов, 1984. – 3 с.

Масла нефтяные. Метод определения растворенной воды [Текст]: ГОСТ 7822-75. – М.: Изд-во стандартов, 1986. – 6 с.

Жидкости изоляционные. Бумага и прессованный картон, пропитанные маслом. Определение содержания воды автоматическим кулонометрическим титрованием по Карлу Фишеру [Текст]: ГОСТ Р МЭК 60814-2013. – М.: Стандартинформ, 2014. – 20 с.

Standard Specification for Natural (Vegetable Oil) Ester Fluids Used in Electrical Apparatus. [Text]: ASTM Standart D6871. – ASTM International, 2008.

Standard Test Method for Water in Insulating Liquids by Coulometric Karl Fischer Titration [Text]: ASTM Standart D1533. – ASTM International, 2012.

Insulating liquids -- Oil-impregnated paper and pressboard -- Determination of water by automatic coulometric Karl Fischer titration [Text]: IEC 60814-1997. -- 43 p.

Методические указания по определению содержания воды и воздуха в трансформаторном масле [Текст]: РД 34.43.107-95. – М.: АО ВНИИЭ, 1996. – 42 с.

Margolis, S.A. Sources of Systematic Bias Reflected in an ASTM Collaborative Study on Water in Oil Measured by the Karl Fischer Method [Text] / S.A. Margolis // Electrical Insulating Materials: International Issues, ASTM STP 1376, American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA, 2000. – P. 59 -- 69.

Аналитические средства контроля параметров трансформаторного масла – [Электронный ресурс]. – (https://docplayer.ru/43518627-Analiticheskie-sredstva-kontrolya-parametrov-transformatornogo-masla.html).

Колушев, Д.Н. Контроль влагосодержания изоляции силовых трансформаторов // [Электронный ресурс]: доклад / Д.Н. Колушев, А.В. Широков, И.Л. Ротберт, В.К. Козлов. – (http://os.x-pdf.ru/20fizika/19434-1-izvestno-chto-processe-ekspluatacii-moschnih-transformatorov-proish.php).

Кричевский, Е.С. Теория и практика экспрессного контроля влажности твердых и жидких материалов [Текст] / Е.С. Кричевский, В.К. Бензарь, М.В. Венедиктов – М.: Энергия, 1980. – 240 с.

Крищенко, В.П. Ближняя инфракрасная спектроскопия [Текст] / В.П. Крищенко -- М.: КРОНА-ПРЕСС, 1997. -- 638 с.

Захарич, М.П. Анализ трансформаторного масла с использованием ИК анализаторов [Текст] / М.П. Захарич, И.И. Зайцев, В.П. Комар, Ф.Н. Никанович, М.П. Рыжков, И.В. Скорняков // Журнал прикладной спектроскопии. -- 2001. -- Т. 68. -- № 1. -- С. 47 -- 50.

Митчел, Дж. Акваметрия [Текст] / Дж. Митчел, Д. Смит. – М.: Изд-во иностранной литературы, 1952. – 424 с.

Материалы электроизоляционные жидкие. Методы электрических испытаний [Текст]: ГОСТ 6581-75. – М.: Стандартинформ, 2008. – 18 с.

Бережной, В.Н. Трансформаторное масло: инструмент оценки состояния трансформатора [Текст] / В.Н. Бережной // Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. -- 2001. -- Вып. 16. -- С. 16 -- 22.

Головань, Г.Д. Растворимость воды в трансформаторных маслах различного углеводородного состава [Текст] / Г.Д. Головань, Т.Б. Жиляев, А.И. Панченко, В.С. Кривенькая // Химия и технология топлив и масел. -- 1984. -- № 8. -- С. 18 -- 20.

Аракелян, В.Г. Физико-химические основы эксплуатации маслонаполненного электротехнического оборудования. Справочные данные, анализ, исследования, диагностика, мониторинг [Текст] / В.Г. Аракелян. – М.: Тетрапринт, 2002. – 768 с.

Дворкин, В.И. Метрология и обеспечение качества количественного химического анализа [Текст] / В.И. Дворкин. – М.: Химия, 2001. -- 263 с.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2019.1055.44183