Способ эксплуатационного контроля состояния трансформаторных масел

Изобретение относится к анализу изоляционных жидкостей, в частности к диагностике качества трансформаторных масел. Способ основан на определении спектральной характеристики пробы на границе диапазона зоны пропускания с последующим вычислением крутизны характеристики и длины волны отсечки пропускания, которые используются в качестве количественной оценки степени старения трансформаторного масла. Изобретение позволяет оперативно выявлять малейшие изменения, происходящие в масле. 1 ил.

 

Изобретение относится к анализу изоляционных жидкостей, в частности трансформаторных масел, и может быть использовано в электроэнергетических предприятиях, где необходим оперативный контроль качества трансформаторных масел.

Известен способ определения старения трансформаторного масла в процессе эксплуатации по изменению кислотного числа, по количеству образующегося в нем шлама и по реакции водной вытяжки.

Кислотное число трансформаторного масла определяют в соответствии с ГОСТ 5985-79 [1, 5]. По величине кислотного числа судят о степени старения трансформаторного масла и о возможности оставления его в работе. Для анализа требуется 100 см³ пробы трансформаторного масла.

Наличие растворенного шлама в масле определяется в соответствии с методикой, описанной в приложении А Публикации МЭК 422 [2].

Реакция водной вытяжки определяется в соответствии с ГОСТ 63-07-75 [3].

Недостатком известных способов определения старения трансформаторных масел является необходимость применения специальных химических индикаторов, приготовление химических смесей в лабораторных условиях и длительность проведения анализа из-за использования дополнительного оборудования. При проведении анализа используются большие объемы проб масла, а применение химических реактивов загрязняет окружающую среду.

Известен также способ определения мутности трансформаторного масла на основе определения оптической плотности при температуре 20°C на длине волны λ=490 нм, измеряемой на угле 0° к направлению освещающего пучка относительно эталонной жидкости [4].

Однако данный способ применяется только для масел, используемых в высоковольтных вводах трансформаторов 110 кВ и выше, и измерения проводятся на одной длине волны.

Целью настоящего изобретения является создание способа экспресс-контроля масла в условиях его эксплуатации для оценки степени его старения посредством спектрального анализа масла на границе видимой и УФ-областей.

Предлагаемый способ эксплуатационного контроля состояния трансформаторных масел заключается в измерении светопропускания в диапазоне всего комплекса длин волн, находящихся на границе зоны пропускания.

Спектральная характеристика трансформаторных масел в зонах видимой и УФ-областей 100-400 нм имеет четко выраженную границу, отделяющую зону полного поглощения от зоны пропускания. Местоположение этой границы по мере старения трансформаторного масла смещается в длинноволновую область.

Граница области пропускания становится более размытой вследствие многокомпонентности спектральных полос пропускания, а ее крутизна уменьшается.

Уравнение касательной к спектральной характеристике в зоне пропускания имеет вид:

Т=А·λ-В,

где Т - коэффициент пропускания, %;

λ - длина волны, нм;

коэффициент А - тангенс угла наклона касательной к оси λ (крутизна характеристики);

В - постоянный коэффициент.

Откуда получим две количественные оценки состояния трансформаторного масла:

тангенс угла наклона касательной к оси λ (крутизна характеристики)

tg(α)=A

и длина волны отсечки в нм

В процессе старения и изменения компонентного состава масла крутизна характеристики кривой поглощения падает, при этом происходит увеличение длины волны отсечки пропускания λ₀ и уменьшение тангенса угла наклона tg(α). При однородном составе пробы крутизна характеристики кривой пропускания максимальна.

Суть настоящего изобретения представлена на нижеприведенном графике.

На чертеже представлены результаты обработки спектров трансформаторных масел марки ТКп с различной степенью старения:

где 1 - спектральная характеристика трансформаторного масла марки ТКп с кислотным числом 0,0211;

2 - спектральная характеристика трансформаторного масла марки ТКп с кислотным числом 0,0624;

3, 4 - касательные к спектральным характеристикам в зоне пропускания.

Для спектральной характеристики 1 вычисляется тангенс угла наклона касательной к оси λ (крутизна характеристики)

tg(α)=0,8382

и длина волны отсечки

Аналогично для спектральной характеристики 2 получим:

tg(α)=0,6299

λ₀=534 нм

Сравнительный анализ показывает, что крутизна характеристики изменилась с 0,8382 до 0,6299, соответственно длина волны отсечки сместилась на 26 нм, что указывает на старение трансформаторного масла.

Таким образом, сравнивая текущие показатели tg(α), λ₀ с исходными, можно оценить интенсивность старения трансформаторного масла.

Изоляционные масла применяются в электроэнергетике, в качестве изолирующей и теплоотводящей среды для заливки силовых трансформаторов, измерительных трансформаторов, масляных выключателей и другой высоковольтной аппаратуры.

В настоящее время становится актуальной задача повышения качества, надежности и экономичности маслоснабжения высоковольтных трансформаторов. Для решения этих задач необходимы эффективные и оперативные способы определения качества трансформаторных масел.

Описываемый способ эксплуатационного контроля трансформаторных масел позволяет оперативно выявить малейшие изменения, происходящие в масле, тем самым позволит применить меры по замедлению процесса старения на ранних стадиях. Предложенный способ не требует специальных химических реактивов, загрязняющих окружающую среду, и сложных математических обработок результатов, а для проведения анализа достаточно не более 4 мл образца трансформаторного масла.

Библиографический список

1. ГОСТ 5985-79. Нефтепродукты. Метод определения кислотности и кислотного числа. - Взамен ГОСТ 5985-59. Введ. 30.03.79. - М.: Изд-во стандартов, 1979. - 7 с.

2. МЭК 422. Руководство по эксплуатации нефтяных изоляционных масел в электрооборудовании.

3. ГОСТ 6307-75. Нефтепродукты. Метод определения наличия водорастворимых кислот и щелочей. Взамен ГОСТ 6307-60. Введ. 30.07.75. - М.: Изд-во стандартов, 1975. - 7 с.

4. Методические указания по определению оптической мутности трансформаторного масла герметичных вводов 110 кВ и выше силовых трансформаторов. - М.:ЗАО «Энергетические технологии», 2007. - 8 с.

5. Объем и нормы испытаний электрооборудования, РД 34.45-51.300-97. 6-е изд. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 1998.

Способ эксплуатационного контроля состояния трансформаторного масла, включающий измерение светопропускания пробы трансформаторного масла и оценку степени его старения, отличающийся тем, что проводят измерения спектров пропускания на границе диапазона пропускания, определяют крутизну спектральной характеристики как тангенс угла наклона касательной к оси λ tg(α)=A, который определяется из уравнения касательной Т=Аλ-В, где Т - коэффициент пропускания %, В - постоянный коэффициент, и длину отсечки как λ₀=В/А, которые сравнивают с исходными значениями.