Regeneracja oleju transformatorowego – nowe życie dla Twoich transformatorów! Żywotność transformatora to w rzeczywistości żywotność systemu izolacyjnego. Najczęściej stosowanymi systemami izolacyjnymi są izolacje płynne (oleje transformatorowe) oraz izolacje stałe (papier, drewno, czyli wyroby celulozowe). Olej izolacyjny zapewnia prawie 80% wytrzymałości dielektrycznej transformatora. Większość awarii transformatorów (prawie 85%) spowodowana jest uszkodzeniem systemu izolacyjnego.
Oleje transformatorowe są dobrym środowiskiem izolacyjnym, gdy nimi nasycone papiery izolacyjne, tektura, tkaniny i zwiększają napięcie przebicia materiałów, którymi izolowane są uzwojenia. Niska lepkość oleju pozwala mu przenikać przez izolację stałą i rozpraszać ciepło, przenosząc je do układu chłodzenia. W tym przypadku płynna izolacja służy również jako chłodziwo. Stabilizacja olejów przed utlenianiem pozwala na pracę olejów w wysokich temperaturach i długotrwale chroni układ izolacyjny przed poważnymi awariami.
PROCES STARZENIA OLEJU
Starzenie się lub pogorszenie jakości oleju izolacyjnego jest zwykle związane z utlenianiem. Kiedy w oleju pojawia się tlen i woda, olej izolacyjny utlenia się nawet w idealnych warunkach. Na stan oleju izolacyjnego mają również wpływ zanieczyszczenia z materiałów stałych transformatora, które rozpuszczają się w oleju. Reakcje zachodzące w oleju między niestabilnymi węglowodorami, tlenem i innymi katalizatorami, takimi jak wilgoć, oraz za pomocą przyspieszaczy, takich jak ciepło, prowadzą do rozpadu (utleniania) oleju.
Ciepło i wilgoć wraz z utlenianiem, które działają jak podstawowe przyspieszacze, są głównymi wrogami izolacji stałej. Przy prawidłowej konserwacji systemów chłodzenia i izolacji można wydłużyć wiek eksploatacji systemu izolacyjnego z 40 do 60 lat. Niestety utleniania oleju nie da się wyeliminować, ale można je kontrolować (spowolnić) poprzez proces konserwacji. Jednym z głównych punktów konserwacji transformatora jest coroczna kontrola oleju. Analiza oleju zapewnia wgląd w stan systemu izolacji transformatora.
Wilgotność składa się z czystej wody, wody rozpuszczonej w produktach rozkładu oleju, rozpuszczonej wody i wody, która ma wiązanie chemiczne (część struktury chemicznej w cząsteczkach glukozy i niezbędna do utrzymania wytrzymałości mechanicznej celulozy). Nie jest możliwe całkowite usunięcie wilgoci z celulozy izolacyjnej.
Olej transformatorowy rozpuszcza więcej wilgoci w wysokich temperaturach niż w niskich. Jeśli mieszanina olej/woda zostanie schłodzona, woda wytrąci się. Odrzucona woda zostanie wchłonięta przez izolację lub będzie przyciągana przez produkty degradacji zawarte w oleju (woda zmieszana z olejem). Wilgoć zostanie rozprowadzona między papierem a olejem, ale nieproporcjonalnie. Papier izolacyjny pochłania wodę z oleju i zatrzymuje ją wewnątrz, w miejscach o najwyższym napięciu.
Zanieczyszczenia powstają podczas zużycia transformatora!
Kwasy powstające w procesie utleniania atakują celulozę i metale i tworzą mydlany metall, aldehyd, alkohol, które osadzają się w postaci kwaśnego szlamu (substancji ciężkich) na izolacji, ścianach bocznych zbiornika, układzie oddechowym, układzie chłodzenia itp. Brud pojawia się szybciej przy mocno obciążonym, gorącym i nieprawidłowo obsługiwanym transformatorze. Brud zwiększa lepkość oleju, a tym samym zmniejsza jego zdolność chłodzenia, co prowadzi do skrócenia żywotności transformatora.
Zanieczyszczenia powodują również kurczenie się izolacji, co prowadzi do niszczenia lakierów i materiałów celulozowych. Służą również jako przewodniki wyładowań i prądów, a jako pęczniejące pochłaniają wilgoć i prowadzą do przegrzania systemu izolacyjnego. Brud osadza się na rdzeniu uzwojenia, co prowadzi do wzrostu temperatury działającego transformatora.
CO WPŁYWA NA TERMIN EKSPLOATACJI TRANSFORMATORA
Materiały celulozowe to najsłabsze łańcuchy w systemie izolacyjnym. Ponieważ żywotność transformatora jest w rzeczywistości żywotnością izolacji celulozowej, a uszkodzenie celulozy jest nieodwracalne, to znaczy, że eliminacja produktów rozpadu, zanim zepsują one celulozę, ma bezpośredni sens. Dzięki odpowiedniemu programowi pielęgnacji izolacji stałej, izolacja może mieć bardzo długą żywotność.
Normalna konserwacja transformatora energetycznego powinna mieć praktyczną żywotność od 50 do 75 lat. Jednak warunki, w jakich utrzymywany jest system izolacyjny, determinują różnicę w rzeczywistej pracy między 20 – 50 lat + żywotność transformatora. Doświadczenie pokazuje, że najczęstszymi przyczynami awarii transformatora są zwykłe zaniedbania w konserwacji i eksploatacji transformatora.
Regeneracja oleju najgorszego utleniania musi być uznana za stosunkowo wysoki koszt świeżego oleju .
Bardzo ważne jest eliminowanie wilgoci i utrzymywanie izolacji na niskim poziomie wilgoci. Obecność wilgoci przyspiesza proces starzenia. Uzwojenie izolacyjne o wilgotności 1% przyspiesza starzenie się dziesięciokrotnie szybciej niż przy wilgotności 0,1%.
NA JAKICH ZASADACH NALEŻY OPIERAĆ NAPRAWY ZAPOBIEGAWCZE?
Oczyszczanie oleju transformatorowego, w tym regeneracja, jest prewencyjnym narzędziem do konserwacji transformatora w celu przedłużenia jego żywotności.
Celem konserwacji prewencyjnej jest usunięcie pozostałości produktów starzejących się z izolacji stałej i oleju, zanim uszkodzą one układ izolacyjny transformatora (stopień uszkodzenia izolacji określają związki furanu).
Dobrze zaplanowana strategia zapobiegawcza pozwoli uniknąć zwilżania systemu izolacyjnego i zapewni, że transformator zawsze będzie działał w czystym środowisku.
KONSERWACJA ZAPOBIEGAWCZA TRANSFORMATORA: WARUNKI OBSŁUGI OLEJU
Aby zatrzymać lub spowolnić proces starzenia się izolacji transformatora, konieczne jest utrzymanie oleju w jak najlepszym stanie.
Można to osiągnąć poprzez:
- ciągłe monitorowanie stanu oleju;
- utrzymywać żel krzemionkowy w drogach oddechowych w dobrym stanie (kolor niebieski). Nie pozwól, aby żel krzemionkowy zmienił kolor na różowy o więcej niż jedną trzecią jego objętości;
- naprawiać wycieki oleju – jak tylko zostaną znalezione;
- zacznij używać urządzenia „Transformer Oil”, aby zmniejszyć zawartość wilgoci do mniej niż 10 ppm;
- nie dolewaj zwilżonego oleju z wcześniej otwartego pojemnika;
- rozpocznij suszenie oleju, gdy tylko zawartość wilgoci wzrośnie do 20 ppm lub napięcie przebicia spadnie poniżej 50 kV;
- monitorować stan kwasowy oleju i regenerować olej zanim osiągnie krytyczny poziom 0,2 KOH/g za pomocą urządzeń UVM lub CMM.
Tę procedurę najlepiej wykonać lokalnie. Transformator jest spuszczany z oleju. Wnętrze jest przepłukiwane gorącym olejem naftowym lub olejem odzyskanym w celu usunięcia nagromadzonego brudu, a następnie ponownie napełnione odzyskanym olejem. Zanieczyszczony olej jest ponownie regenerowany przez urządzenie UVR lub CMM-R.
Jeśli zanieczyszczony transformator zostanie przepłukany tylko przez otwór inspekcyjny, około 10% wewnętrznej powierzchni zostanie oczyszczone. W takich przypadkach folia zanieczyszczonego oleju pozostanie na dużej części powierzchni uzwojenia i wewnętrznej powierzchni kadzi transformatora. Pamiętaj, że do 10% oleju w transformatorze wchłonie izolacja celulozowa. Pozostały olej w izolacji i transformatorze zawiera struktury polarne i może zniszczyć duże ilości nowego lub odzyskanego oleju.
Jeśli górna część pokrywy zostanie usunięta, około 60% powierzchni można wyczyścić. Aby uzyskać wyższy stopień oczyszczenia, skorzystaj z technologii „Regeneracja izolacji stałej z produktów kwaśnych i starzejących się”
Prosta wymiana oleju nie usuwa całego szlamu, np. w układzie chłodzenia i między uzwojeniami. To osadowe błoto rozpuści się w nowym oleju i pobudzi proces utleniania.
REGENERACJA OLEJU TRANSFORMATOROWEGO I USUWANIE ZANIECZYSZCZEŃ NA MIEJSCU
Proces regeneracji oleju i usuwania zanieczyszczeń odbywa się na miejscu (ewentualnie w kadzi transformatora).
Olej jest wypompowywany z dna zbiornika, podgrzewany i przepuszczany przez jednostkę UVM lub CMM, filtrowany, odgazowywany i odwadniany, zanim powróci na górę transformatora przez ekspansją komorę. Proces trwa, dopóki olej nie spełni norm lub innych specyfikacji. Technika odzyskiwania oleju wykorzystuje metodę ogrzewania, adsorpcji i opróżniania (uwalnianie i odgazowywanie wody). Wszelkie znalezione nieszczelności należy naprawić przed uzdatnianiem oleju.
Różnica między regeneracją a oczyszczaniem polega na tym, że oczyszczanie nie usuwa substancji, takich jak kwasy, aldehydy, ketony itp., które są rozpuszczone w oleju. W ten sposób oczyszczanie nie może zmienić światła oleju z bursztynowego na żółty. Regeneracja obejmuje również oczyszczanie, filtrację i odwodnienie.
Przeprowadzona regeneracja i czyszczenie oleju na miejscu daje następujące efekty:
- Zawartość wilgoci w oleju spadła do mniej niż 10 ppm;
- Kwasowość spadła do mniej niż 0,02 mg KOH/g. oleju;
- Napięcie przebicia wzrosło o ponad 70 kW;
- tan delta oleju jest równy lub mniejszy niż 0,003;
- Brud rozpuścił się lub stał się zawiesiną w oleju oraz osadem osadowym i jest usuwany w procesie regeneracji;
- Stabilność utleniania oleju przywrócona jako nowy olej;
- Kolor oleju zmienił się na jasnożółty;
- Poprawiono napięcie przebicia izolacji stałej.
Chociaż normalna regeneracja usunie brud, który rozpuścił się lub został zawieszony w oleju, nie usunie szlamu. Proces oczyszczania – to czyszczenie transformatora gorącym olejem, który usuwa brudne pozostałości. Oczyszczanie brudu lub wymywanie gorącym olejem jest konieczne, gdy analiza oleju wykazuje więcej niż 0,15 mgm KOH/g. Oczyszczanie z zanieczyszczeń odbywa się za pomocą agregatu do regeneracji oleju, proces wymaga podgrzewania oleju do punktu rozpuszczalności brudu w transformatorze, a w szczególności w izolacji celulozowej. Olej następnie odgrywa rolę jako rozpuszczalnik dla własnych produktów rozkładu.
OCZYSZCZANIE OLEJU PRZY POMOCY URZĄDZEŃ TYPU UVM I CMM
Kurczenie się izolacji może wynikać z ruchów cewki pod obciążeniem, aw szczególności z obciążenia udarowego i spowodować przedwczesne uszkodzenie. Również skurcz izolacji jest wynikiem degradacji celulozy. Regeneracja oleju transformatorowego na miejscu nie powoduje skurczu izolacji.
Ponad 40-letnie doświadczenie w USA pokazuje, że jeśli izolacja transformatora jest bardzo sucha (do + 2% suchej masy), skurcz izolacji nie występuje. Celem procesu regeneracji jest – regeneracja oleju w transformatorze, ale nie wysuszenie izolacji transformatora (patrz instrukcja „Technologie suszenia izolacji stałej”). W okresie regeneracji nie jest możliwe suszenie izolacji stałej. Trzeba dużo czasu, aby osiągnąć poziom powyżej suchego.
Przenoszenie wilgoci z zawilgoconej izolacji poprzez suszenie termodyfuzyjne jest naturalnym, niewymuszonym procesem i ma na celu przywrócenie równowagi między izolacją uzwojeń a olejem.
Dopóki nie ma wysiłku (na przykład próżniowanie), proces jest tak naturalny i nie występuje skurcz izolacji. Jest to proces powolny i zależny od poziomu dyfuzji wody przez izolację stałą.
Brud tworzy się również (gromadzi) we włóknach celulozowych systemu izolacyjnego. Podczas czyszczenia olej jest podgrzewany do momentu, w którym dochodzi do rozpuszczania zanieczyszczeń w transformatorze oraz w izolacji celulozowej. Olej działa następnie jako rozpuszczalnik dla własnych produktów rozkładu. Proces zapewnia, że odtworzony brud jest usuwany podczas procesu regeneracji, a olej jest czysty.
W ten sposób proces regeneracji i oczyszczania jest bardziej rozległy niż tylko odzyskiwanie oleju.
Odzysk (regeneracja lub oczyszczanie) lub wymiana oleju transformatorowego niszczy związki furanowe wykorzystywane do przewidywania stopnia polimeryzacji (stanu i żywotności izolacji). Analizy furanowe oleju transformatorowego należy wykonać przed oczyszczaniem.
Jeśli olej transformatorowy degraduje się do wartości granicznej i nie zmienia się ani nie regeneruje, może to z pewnością skrócić żywotność transformatora. Po oczyszczaniu oleju ustalana jest nowa podstawa kontroli związków furanu. Przyszłe testy furanowe powinny zostać doprowadzone do nowego punktu odniesienia.
Niektóre rodzaje związków aromatycznych mogą działać jako przeciwutleniacze. Większość specyfikacji wymaga, aby zawartość węglowodoru poliaromatycznego była równa lub mniejsza niż 3%. Zbyt wiele związków aromatycznych obniża wytrzymałość dielektryczną lub impulsową i zwiększa zdolność oleju do rozpuszczania większości stałych materiałów izolacyjnych w oleju. Stabilność oksydacyjna zregenerowanego oleju (po 164 godzinach w temperaturze 100°C) wynosiła 0,06% wagowo, co byłoby poniżej głównego określonego maksymalnego poziomu równego lub mniejszego niż 0,1% wagowego.
Przed rozpoczęciem regeneracji cały układ wraz z przewodami jest napełniony olejem. Stary olej i substancje w zawiesinie, które utworzyły się na dnie kadzi transformatora, są wypompowywane z dna transformatora (przefiltrowany, oczyszczony olej) i podawane do transformatora przez zbiornik wyrównawczy. Dzięki temu poziom oleju w transformatorze nie spada. Olej będzie krążył bez wysiłku, a zanieczyszczenia nie powrócą do kadzi transformatora. Do zbiornika powróci tylko czysty, odwodniony, wolny od cząstek (przefiltrowany) olej.
Oczyszczanie – to sekwencyjny i nieco powolny proces, który rozpuszcza i usuwa brud z transformatora przez cały czas czyszczenia.
Podnosząc temperaturę oleju do punktu rozpuszczalności produktów rozkładu, należy stosować wyłącznie automatyczną kontrolę ogrzewania oleju, aby uniknąć utleniania termicznego i zniszczenia oleju.
Ponad 40-letnie doświadczenie w USA dowiodło, że przy odpowiednim sprzęcie i wyposażeniu oczyszczanie oleju transformatorowego może być bezpieczną i ekonomiczną procedurą. Jeśli jednak sprzęt jest źle zaprojektowany, olej może zostać uszkodzony w zespole grzewczym lub utleniony, gdy zamiast specjalnych podgrzewaczy zastosują się wirówki.
OLEJ PO CZYSZCZENIU
Jeśli izolacja transformatora jest mokra, oczekuje się, że poziom wilgoci w oleju ponownie wzrośnie po regeneracji. Wilgoć będzie przenosić się z zwilżonej części izolacji do suchego oleju, aż do osiągnięcia równowagi temperatur roboczych między celulozą a olejem.
DIELEKTRYCZNA WYTRZYMAŁOŚĆ DIELEKTRYKA
Wytrzymałość dielektryczna dielektryka zmniejszy się, gdy tylko wilgotność oleju wzrośnie po regeneracji.
Jeśli kwasowość znacznie wzrośnie w krótkim czasie z powodu regeneracji, jest to możliwe tylko dzięki rozpuszczeniu brudu w aktywnych częściach transformatora. Będzie to jednak oznaczało, że powodzenie procesu regeneracji lub czyszczenia zależy w dużej mierze tylko od czasu procesu czyszczenia.
Zastosowanie niewłaściwego sprzętu lub urządzenia może spowodować uszkodzenie oleju i pogorszenie jego stabilności oksydacyjnej. W rezultacie właściwości oleju będą się znacznie szybciej pogarszać.
Jakość odzyskanego oleju można bezpiecznie gwarantować przez co najmniej dwa lata z kolejnymi czyszczeniami, pod warunkiem, że transformator jest odpowiednio uszczelniony, zawór atmosferyczny i żel krzemionkowy są utrzymywane przez cały ten okres oraz temperatury pracy transformatora (temperatura oleju i uzwojenia ) nie przekraczają dopuszczalnych temperatur. Okres gwarancji zależy od początkowej jakości oleju, rodzaju użytych materiałów izolacyjnych i aktualnego środowiska.
Zaleca się, aby testy końcowe obejmowały analizy gazu w oleju, wilgotności w oleju.
ZALECANA TECHNOLOGIA UŻYTKOWANIA OLEJU TRANSFORMATOROWEGO
Kiedy oczyszczenie oleju transformatorowego jest zakończone wewnątrz lub na zewnątrz kadzi transformatora w stanie podłączonym lub niepodłączonym, zależy to głównie od analizy ekonomicznej. Regeneracja oleju transformatorowego jest ważną częścią mechanizmu konserwacji zapobiegawczej, dlatego olej transformatorowy musi być czyszczony, zanim osiągnie poziom pogorszenia, co może spowodować uszkodzenie izolacji transformatora. Jeśli program konserwacji transformatora będzie przestrzegany, nie nastąpi gromadzenie się wilgoci w stałej części izolacji i gromadzenie się brudu.
- Oczyszczać przy poziomie kwasu poniżej <0,15 mg KOH/g;
- Kolor jasno żółty (bursztynowy).
- Zawartość wilgoci >20 ppm przy napięciu przebicia <50 kV.
- Zregeneruj do 0,2 mg. KOH / g. Korzystnie od środka 0,1 do 0,15 mg. KOH / g, aby uniknąć gwałtownego spadku brudu. Jeżeli olej transformatorowy jest regenerowany z poziomu kwasu 0,1 mg KOH/g. oleju, wilgoć w oleju zmniejszy się, zapobiegając jednocześnie zamoczeniu rdzenia.
- Oczyszczanie przy liczbie kwasowej > 0,25 mg. KOH / g.
- Wysuszyć przy wilgotności izolacji stałej > 5%.
Zalecamy również, aby w przypadku wykonywania prac profilaktycznych po raz pierwszy, a transformator nie osiągnął jeszcze połowy swojego okresu użytkowania, to znaczy przy punkcie rosy od 1200 do 700, należy go poddać pracom zapobiegawczym.
Nie należy jednak pozostawiać starych transformatorów, których olej jest w bardzo złym stanie. Bardzo stare transformatory (40 lat i starsze) o punkcie rosy (stopień polimeryzacji) poniżej 210 można z powodzeniem czyścić, gdy są sprawne.
Po pierwszej regeneracji można zagwarantować pracę transformatora bez konserwacji przez okres od 5 do 8 lat. Jeśli prace prewencyjne zostały wykonane prawidłowo, to w efekcie końcowym transformator wymaga jedynie corocznej kontroli oleju i czasami lekkiego dodatkowego oczyszczenia oleju – regeneracji.
- transformator nie może zawierać rozwarstwionej wody,
- siła dielektryczna wynosi co najmniej 18 kW.
- zawartość wilgoci w oleju przekracza 40 ppm,
- transformator nie może być przeciążony, dopóki olej transformatorowy jest w złym stanie.
Jeśli te kryteria nie są spełnione na początkowym etapie, proces regeneracji musi odbywać się bez podłączenia.
REGENERACJA OLEJU TRANSFORMATOROWEGO Z WYKORZYSTANIEM SORBENTU ZIEMIA FULLERA
Nowe mobilne stacje olejowe typu CMM-R są projektowane z uwzględnieniem przyczyn powodujących przyspieszone starzenie się olejów, co pozwala im być najskuteczniejszym narzędziem regeneracji.
Praca CMM-R opiera się na kilku krytycznych aspektach. Po pierwsze, sorbent ziemi Fullera pełni funkcję filtrującą. Jest to materiał pochodzenia naturalnego, który dzięki swoim właściwościom (porowatość ok. 125 m2/g) może zatrzymywać w oleju różne zanieczyszczenia. Nowy sprzęt rozwiązuje problem utylizacji sorbentu: ziemia Fullera jest reaktywowana bezpośrednio w urządzeniu.
Po drugie, uzyskuje się całkowita regeneracja oleju transformatorowego. CMM-R pracuje w ten sposób, że olej krąży w obiegu zamkniętym: olej do regeneracji trafia do urządzenia, a zregenerowany trafia do transformatora. Stała cyrkulacja zapewnia całkowite wypłukanie zanieczyszczonego oleju z transformatora.
Po trzecie, podczas obróbki wyklucza się możliwość kontaktu oleju z tlenem powietrza, który przyspiesza proces starzenia systemów izolacyjnych.
Po czwarte, przewiduje się zwiększenie stabilności olejów regenerowanych przed ewentualnym utlenianiem.
Podsumowując najważniejsze zalety urządzenia typu CMM-R firmy GlobeCore, zwracamy uwagę na następujące:
- prostota i łatwość zarządzania;
- pracę z transformatorem można prowadzić bez odłączania go od napięcia, co pozwala uniknąć strat finansowych i potencjalnego niezadowolenia odbiorców energii elektrycznej;
- nie ma potrzeby kupowania nowego oleju w celu wymiany lub dodania do transformatora;
- niskie koszty opłaty pracy. Do obsługi urządzenia wystarczy jedna osoba. Jednocześnie przy stosowaniu tradycyjnych technologii konieczne jest zaangażowanie całej grupy pracowników, którzy muszą przywieźć nowy olej, usunąć napięcie z transformatora, spuścić olej, a następnie uzupełnić nowy;
- mobilność. Przy pracy z dużą liczbą transformatorów nie ma potrzeby tworzenia specjalnej infrastruktury do regeneracji. Mobilna konstrukcja bardzo ułatwia przenoszenie jednostek z jednego transformatora do drugiego;
- brak szkodliwych emisji do atmosfery;
- wykonywanie pracy jest możliwe bez względu na warunki klimatyczne.
GlobeCore – to stabilność! Stabilność oksydacyjna olejów, stabilna praca transformatora i wreszcie stabilny zysk.
WNIOSKI
Utrzymanie transformatora z dobrym wyposażeniem wydłuży jego żywotność, zalecanymi urządzeniami są urządzenie typu UVM oraz urządzenia do regeneracji CMM-R.
- Liczba kwasowa oleju wynosi 0,1 mg. KOH/g,
- gdy olej transformatorowy ulega pogorszeniu,
- podczas zwilżania stałej izolacji,
- w przypadku zanieczyszczenia i późniejszego uszkodzenia izolacji transformatora.
Jeśli te warunki zostaną spełnione, żywotność transformatora, a także zawartego w nim oleju, można przedłużyć na długi czas.