масляная система трансформатора

Когда говорят про масляную систему трансформатора, многие представляют просто бак, залитый трансформаторным маслом. На деле, это целый живой организм, от состояния которого зависит, проработает ли аппарат заявленные 25 лет или выйдет из строя через пять. Частая ошибка – сводить всё к контролю уровня и диэлектрической прочности масла. Но куда важнее, на мой взгляд, динамика процессов внутри этой системы: как она ?дышит?, как стареет, как взаимодействует с активной частью. Сразу вспоминается случай на одной из подстанций 35 кВ, где трансформатор начал ?потеть? – конденсат на внутренних стенках бака. Причина оказалась банальна и одновременно коварна – неисправный силикагелевый осушитель в воздухоосушительном фильтре (адсорбере). Воздух поступал влажный, масло насыщалось водой, и вот тебе результат. Это тот самый момент, когда понимаешь, что система – это не отдельные компоненты, а их связь.

Сердце системы: не только охлаждение

Основная функция масла – изоляция и отвод тепла. Но если к охладителям (радиаторам) внимание ещё какое-то есть, их периодически чистят от пыли, то на состояние самой масляной системы внутри часто смотрят по остаточному принципу. А зря. Например, работа маслонасосов системы принудительного охлаждения. Вибрация от них может передаваться по трубопроводам, и со временем в местах сварных швов или фланцевых соединений появляются микротрещины. Утечки не всегда видны сразу, масло может подтекать по капле, но главная опасность – подсос воздуха. Воздух в масле – это и окисление, и снижение электрической прочности, и кавитация в насосах. Проверяли как-то трансформатор после длительной работы с ОДЦ – датчик газовой защиты показывал рост газов, но не критичный. При вскрытии обнаружили, что патрубок от радиатора к баку в нижней части имеет едва заметный перекос, уплотнение работало не на всю площадь. Воздух подсасывало именно при останове насосов, когда давление в системе менялось.

Тут ещё важный момент – само масло как материал. Не все задумываются, что его свойства меняются нелинейно. Можно годами получать хорошие анализы по пробам, а потом за короткий срок получить резкое падение тангенса диэлектрических потерь. Часто это связано с перегревом локальных зон, которых не видно снаружи. Например, плохой контакт в переключателе ответвлений под нагрузкой (РПН) может генерировать микроперегревы, масло в этой зоне начинает активно стареть, выделять шламы. Эти шламы оседают потом на обмотках, ухудшая теплоотдачу, – замкнутый круг. Поэтому анализ газов (Хроматография) – не прихоть, а необходимость. Он как рентген показывает внутренние процессы.

И ещё про охлаждение. Для трансформаторов 35 кВ, которые поставляет, к примеру, ООО Хэнань Цзиньюй Электрик (их сайт – jydq.ru – можно посмотреть типовые конструкции), часто используются радиаторы с вентиляторами обдува (система ДЦ). Так вот, практика показывает, что автоматика включения этих вентиляторов по температуре масла должна регулярно тестироваться. Бывало, что из-за окисленных контактов в шкафу управления вентиляторы не запускались вовремя. Трансформатор продолжал работать, но с повышенным тепловым износом. Визуально – всё в порядке, а ресурс съедается.

Враги системы: влага, воздух и... время

Главные враги – влага и кислород. С влагой борются расширителями с осушителями, как я уже упоминал. Но есть нюанс: эффективность силикагеля. Он меняет цвет при насыщении, это знают все. Однако если его не регенерировать вовремя или не заменять, он не просто перестаёт работать – он может превратиться в пыль, которая потом попадает в масло. Видел такие ?каши? в нижней части расширителя. Поэтому сейчас многие переходят на мембранные или сильфонные расширители, которые изолируют масло от контакта с атмосферным воздухом. Это, безусловно, прогресс. У того же ООО Хэнань Цзиньюй Электрик в описании силовых трансформаторов на 35 кВ часто указана опция с герметичным баком или мембранной защитой – это не маркетинг, а реальное решение для продления срока службы масла.

Воздух попадает не только через негерметичности. Есть такой процесс при ?дыхании? обычного открытого расширителя: днём масло расширяется, вытесняет воздух, ночью остывает и втягивает новый воздух. И каждый раз – новая порция влаги. Поэтому в ответственных объектах сейчас почти стандартом стало использование азотной подушки или полной герметизации. Но и тут свои риски: если в системе с азотной подушкой датчик давления неисправен, можно либо получить избыточное давление, либо, наоборот, разрежение с теми же печальными последствиями.

И время. Масло стареет даже в идеальных условиях. Образуются кислоты, шламы. Тут важно не столько абсолютное значение каких-то показателей, сколько скорость их изменения. Резкий скачок – сигнал к детальному обследованию. Один из косвенных признаков старения масла, который часто упускают, – изменение его смазывающих свойств. Это критично для механизмов РПН. Изношенное, окисленное масло хуже смазывает контакты и механизмы переключения, что ведёт к их ускоренному износу и подгоранию.

Диагностика: смотреть, слушать, нюхать

Помимо лабораторных анализов, есть простая, но эффективная полевая диагностика. Во-первых, визуальный осмотр. Не просто ?нет подтёков?, а внимание к состоянию сварных швов, фланцев, окраски. Отслоение краски на баке в конкретном месте может указывать на локальный перегрев. Во-вторых, акустика. Фон работающего трансформатора привыкаешь узнавать. Появление нового, постороннего шипения или бульканья может указывать на разряды внутри или активное выделение газов. Однажды по такому тихому, но непривычному бульканью заподозрили начальную стадию пробоя в изоляции вводов – успели снять нагрузку и избежать серьёзной аварии.

Термография. Незаменимый сейчас инструмент. Им можно выявить перегревы патрубков (засоры в системе циркуляции), радиаторов (забитые секции), даже оценить равномерность прогрева бака. Но и тут нужен навык. Разница температур между верхней и нижней частями радиатора в норме должна быть существенной. Если она небольшая – циркуляция нарушена, возможно, засор или воздушная пробка.

Контроль давления. В герметичных системах это ключевой параметр. Манометр или датчик давления должны быть исправны. Падение давления не всегда означает утечку – при резком снижении температуры масла давление тоже упадёт. А вот плавное, но постоянное снижение в течение недель – это уже повод искать микроутечку.

Ремонт и обслуживание: не навреди

Самое критичное при работе с масляной системой – обеспечить чистоту. Любая операция – доливка масла, отбор пробы, замена сальника – это потенциальная точка входа загрязнений и влаги. Доливать нужно масло той же марки и желательно с лучшими параметрами, чем остаточное в баке. Идеально – через фильтровальную установку. Помню случай, когда для доливки использовали масло из старой, не до конца очищенной цистерны. Вместе с маслом занесли тонкодисперсную механическую взвесь. Она не сразу проявилась в анализах, но за год забила каналы охлаждения в активной части, трансформатор начал хронически перегреваться.

Замена масла – крайняя мера. Часто проще и дешевле его восстановить (регенерация) прямо на месте с помощью передвижных установок. Они удаляют и влагу, и газы, и кислоты. Но тут важно контролировать процесс, чтобы не ?пересушить? масло и не удалить из него естественные ингибиторы старения.

При ремонте, связанном со вскрытием бака, главное – минимизировать время контакта активной части с воздухом. Влажность воздуха в день работ – критичный параметр. Лучше не работать в сырую погоду. И обязательно – контроль точки росы внутри бака перед его закрытием.

Мысли в сторону и итог

Часто смотрю на новые трансформаторы, в том числе и на сухие, которые тоже есть в ассортименте у многих производителей, включая ООО Хэнань Цзиньюй Электрик. Для них масляная система неактуальна, но это не отменяет важности систем охлаждения. А для масляных аппаратов тренд, на мой взгляд, – это интеллектуализация. Датчики влажности масла в режиме онлайн, датчики давления с передачей данных, автоматические системы осушки воздуха в расширителе. Это уже не будущее, а настоящее для ответственных объектов.

В итоге, масляная система трансформатора – это не пассивный элемент, а динамическая подсистема, требующая понимания физико-химических процессов. Её состояние – это лакмусовая бумажка общего здоровья трансформатора. Уделять ей внимание только во время плановых отборов проб – значит, упускать большую часть информации. Нужно смотреть комплексно: от состояния прокладок на фланцах до тенденций в хроматограммах. Только тогда можно говорить о надёжной и долгой службе оборудования. Как бы банально это ни звучало, но здесь мелочей действительно не бывает. Одна незатянутая гайка на воздухоосушителе может запустить цепную реакцию проблем.