Степень полимеризации бумажной изоляции трансформатора

Старение изоляции трансформатора

Под влиянием рабочей температуры в трансформаторе происходит старение, т. е. разложение как масла, так и твердой изоляции.

1. Старение трансформаторного масла

Основным продуктом старения масла являются кислоты. Удаление воздуха и содержащегося в нем кислорода, растворенного в масле, содействует замедлению этого процесса.
Почти полная дегазация масла происходит во время сушки масла. Последующая абсорбция кислорода маслом во время эксплуатации зависит от системы защиты трансформатора от влияния атмосферы. Поэтому устройства, предотвращающие контакт масла с окружающим воздухом, являются весьма желательными.
С точки зрения старения масла наличие нескольких граммов воды на тонну масла не имеет существенного значения. В большинстве случаев срок службы трансформаторного масла до его смены или очистки составляет более 10 лет.
Однако хорошо очищенные масла даже в сочетании с обычным расширителем с воздухоосушителем обеспечивают без специальной обработки срок службы до 30 лет.

2. Старение целлюлозной изоляции

Под влиянием ряда воздействий — тепловых, химических и других, в изоляции идет процесс, ухудшающий ее характеристики — старение. Существенно не влияя на электрические свойства, старение резко проявляется в изменении механических характеристик. Для оценки состояния изоляции производится определение степени ее полимеризации.
Целлюлоза — натуральный полимер, молекула которого образует цепь, состоящую примерно из 1200—1300 колец глюкозы, степень полимеризации 1200—1300. Степень молекулярной полимеризации полимера есть среднее число одинаковых частей, образующих молекулу. При разложении молекулы распадаются на более мелкие части. Средняя длина этих частей определяется степенью разложения.
При старении целлюлозы степень молекулярной полимеризации снижается от 1200—1300 приблизительно до 100. Это снижение средней длины цепей сопровождается образованием альдегидов и кетонов в местах разрыва цепочек, которые в свою очередь имеют тенденцию к превращению в кислоты. Степень полимеризации (СП) удобно оценивать по вязкости разбавленного раствора полимера в подходящем растворителе.

Старение пропитанной маслом бумаги в зависимости от времени и температуры: а — относительные значения степени полимеризации, СП/1300, пропитанной маслом бумаги (опыты проводились в вакууме, содержание воды в бумаге в начале опыта составило 0,3 %); б — степень полимеризации СП в моделях трансформаторов в масле при 85 °С, температура бумаги 100 °С; в — время и температура, потребные для достижения указанного относительного значения степени полимеризации.
Для целлюлозы таким растворителем может быть гидрооксид купроэтилендиамина.
Измерение СП, которое можно производить пробами массой в несколько грамм, при хорошей точности (2%) дает оценку состояния бумаги, начиная от новой и кончая той, которая подверглась сильному разрушению.
По мере старения механические свойства целлюлозных материалов, и в частности бумаги, ухудшаются. По достижении СП значения 360—400 прочность бумаги на разрыв снижается приблизительно вдвое, и дальнейшее ее использование считается нецелесообразным.
В случае развитого старения бумаги механические характеристики становятся ненадежными и имеют существенный разброс величин, тогда как химические критерии старения бумаги позволяют определить любую наиболее глубокую степень старения бумаги, какая только встречается на практике.
На рис. приведены экспериментальные зависимости скорости старения от температуры.
Приведенные кривые получены на образцах, предварительно высушенных и отвакуумированных.
В описан способ экстраполяции экспериментальных данных, с помощью которого получены зависимости рис. в. На этом рисунке различные прямые линии, относящиеся к различным степеням старения бумаги, не являются параллельными. Это свидетельствует о том, что закономерность, найденная Монтзингером справедлива только для определенной степени старения бумаги.
Другими словами, приращение температуры, при котором время, необходимое для достижения одной и той же степени полимеризации, снижается вдвое, зависит от относительной величины степени полимеризации.
Это положение иллюстрировано также на рис. 2.
Ниже приведены данные о продолжительности термического старения в вакууме бумаги с начальным содержанием влаги 0,3 %, необходимой для достижения степени полимеризации, равной 150.

Рис. 2. Изменения приращения температуры, А9, обусловливающей удвоение скорости старения бумаги, в зависимости от достигаемой при этом степени старения, оцениваемой по относительной степени полимеризации СП/1300 .
Температура, °С. 115 110 105 100 95 90
Продолжительность, лет .. 14 26 50 95 180 350

Эти данные, получены авторами путем экстраполяции результатов экспериментов, приведенных на рис. 2). Считается, что использование бумаги с меньшей степенью полимеризации нецелесообразно, хотя в некоторых случаях отмечено, что трансформаторы эксплуатировались до степени полимеризации 200 и даже 100. Установлено, что при значении степени полимеризации ниже 150 механические свойства бумаги уже не могут быть определены.

Действие кислорода

Содержащийся в масле кислород, воздействуя непосредственно на бумагу, ускоряет старение.
Продукты окисления масла также влияют на старение бумаги; однако степень их воздействия представляет величину второго порядка по сравнению с прямым воздействием кислорода. Это подтверждается тем, что в открытых сосудах (со свободным доступом воздуха), содержащих масло и бумагу с влажностью 0,3—5%, старение бумаги протекает примерно в 2,5 раза быстрее, чем в герметично закрытых сосудах в вакууме (или в атмосфере азота) при таком же содержании влаги и температуре 90, 100 и 115 С .

Действие влаги

Влияние влаги на скорость старения подчиняется простому закону, скорость разложения бумаги приблизительно пропорциональна количеству содержащейся в ней влаги (см. рис. ). Этот приближенный закон справедлив при содержании влаги в бумаге от 0,3 до 7 % и при относительно небольшой степени разрушения бумаги. При более сильном конечном разрушении бумаги влияние влаги становится более заметным (рис. 19.19). При содержании влаги 2% старение бумаги происходит быстрее в 6—16 раз, а при 4% — в 12—45 раз чем при 0,3%.
Влагосодержание твердой изоляции нового трансформатора при выпуске с завода составляет менее 0,5%. По истечении нескольких лет эксплуатации трансформатора с силикагелевым осушителем воздуха влагосодержание может увеличиться до 3—5 % в зависимости от режима работы. В таком состоянии трансформатор работает оставшееся время до установленного срока эксплуатации, равного 25 годам. При этом степень полимеризации твердой изоляции обычно остается в пределах не менее 400-360.
Трансформаторы, снабженные защитой от окружающей атмосферы с помощью эластичной мембраны, не имеют непосредственного соприкосновения масла в расширителе с окружающей атмосферой. Поэтому влагосодержание и газосодержание изоляции в таких трансформаторах повышается значительно медленнее.
В отечественной практике такой защитой обычно снабжаются трансформаторы напряжением 220 кВ и выше.
Поэтому можно считать, что при одинаковых нагрузочных условиях изоляция в таких трансформаторах старится существенно медленнее.

Источник

Трансформаторы с низкой степенью полимеризации бумаги

Представленные наблюдения указывают на то, что для трансформаторов, использующие в изоляции бумагу с показателем СП (степень полимеризации), равным 200, время эксплуатации может быть увеличено на несколько лет, без увеличения риска отказа трансформатора из-за механического состояния бумаги. Этот позволяет значительно снизить капитальные затраты, необходимые на замену трансформаторов.

Введение

Основной причиной отказа эксплуатируемых трансформаторов являются различные дефекты. Они могут быть вызваны самой конструкцией трансформатора (например, наличие горячих точек), или появиться в процессе изготовления (например, болт, потерянный внутри трансформатора во время его сборки). Дефекты также возникают во время эксплуатации (из-за отказов и перегрузок системы) или в результате плохого обслуживания (наличие влаги, окисление масла, протекание уплотнений, коррозия и т.п.). Большинство электрических и температурных отказов могут быть выявлены путем анализа растворенного в масле газа (DGA).
В процессе эксплуатации трансформатора также медленно разрушается бумажная изоляция. Скорость этого разрушения зависит от условий эксплуатации трансформатора и нагрузок на него.
Владельцы трансформаторов, у которых разрушается бумажная изоляция, стоят перед технической и финансовой дилеммой:
– Если они не заменят свой трансформатор достаточно рано, они рискуют появлением неожиданных отказов. Затраты, связанные с такими отказами, могут оказаться очень большими, зачастую превышая стоимость самого трансформатора.
– Если они произведут замену трансформатора слишком рано, то, несмотря увеличение срока эксплуатации на несколько лет, сама замена заметно увеличит капитальные инвестиции.
Решение о выборе оптимального времени для замены трансформатора с разрушенной бумажной изоляцией в значительной мере зависит от оценки риска отказа трансформатора на различных стадиях разрушения бумаги. В настоящее время, у экспертов по трансформаторам нет единого мнения по этому вопросу.

Степень полимеризации бумаги

Величина разрушения бумажной изоляции представляется ее степенью поляризации, или показателем СП.
Новая бумажная изоляция, как правило, имеет величину СП, равную 1100 и высокую сопротивляемость растяжению. Эта исходная высокая сопротивляемость растяжению необходима для того, чтобы изолирующая бумага не рвалась при поступлении в намоточную машину, которая наматывает ее с натяжением вокруг проводников.
У трансформатора, находящегося в эксплуатации, СП со временем снижается. Скорость снижения этого показателя, в основном, зависит от температур в трансформаторе и от других факторов, таких как влажность, содержание кислорода, и кислотность масла. Чем сильнее разрушается бумага, тем ниже ее СП,
В настоящее время отрасль рассматривает СП = 200 в качестве самого нижнего допустимого значения для трансформатора, находящегося в эксплуатации. Считается, что это, примерно, соответствует потери бумагой 60% своей начальной сопротивляемости растяжению, измеренной в лабораторных условиях. С 1970-х годов предполагается, что бумага с СП меньше 200 уже не способна противостоять механическим напряжениями, возникающим в трансформаторе. Поэтому такие трансформаторы могут выйти из строя в любой момент, и, следовательно, достигли конца своего «жизненного цикла». Другое популярное заявление заключается в том, что «продолжительность жизни трансформатора – это продолжительность жизни его бумаги».
Однако точность таких предположений и утверждений никогда не была фактически продемонстрирована для эксплуатируемых трансформаторов.

Показатель СП для бумаги может быть определен следующими способами:

— Непосредственными замерами на образцах бумаги, взятых из трансформатора, выведенного их эксплуатации (например, с нижней, средней или верхней части обмоток). Образцы бумаги растворяются в растворителе, после чего замеряется вязкость полученного раствора. Чем выше вязкость, тем длиннее цепочки целлюлозы, и тем выше показатель СП и механическая прочность бумаги. Этот метод, однако, требует, чтобы образцы бумаги были полностью растворены в растворе, в противном случае измерения ошибочно покажут низкую вязкость, и более низкий показатель СП. В этом случае механическая прочность бумаги будет оценена ниже, чем она есть на самом деле.
– Косвенными измерениями, оценивая продукты распада бумаги в трансформаторном масле:
– По содержимому фурана (C₄H₄O), используя описанные в литературе различные модели отношения СП к содержанию фурана.
– Используя содержание метанола.
— Используя содержание CO2, и соотношение CO2/CO.

Источник

Методологические аспекты оценки степени старения изоляции обмоток силовых трансформаторов по измерению степени полимеризации

Ванин Б. В., канд. техн. наук, Ланкау Я. В., инж., Львов Ю. Н., доктор техн. наук, Львов М. Ю., инж., Писарева Н. А., Комаров В. Б., кандидаты хим. наук, Шифрин Л. Н., канд. техн. наук

АО ВНИИЭ — ИФХ РАН — ХК Электрозавод

Существующий парк трансформаторов в России включает примерно 40% трансформаторов, отмотавших определенный стандартом минимальный срок службы — 25 лет [1]. Замена обмоток таких трансформаторов на новые объективно не оправдана, если их изоляция еще работоспособна. Поэтому разработка надежных методов и средств, позволяющих правильно оценить работоспособность изоляции конкретного трансформатора на данный момент и прогнозировать ее работоспособность на будущее время, является актуальной задачей. В настоящее время как в отечественной, таk и в зарубежной электроэнергетике, такие методики и средства отсутствуют. Имеются лишь несистематизированные попытки решить отдельные аспекты проблемы, а именно:

• оценка температуры наиболее нагретой точки;
• оценка состояния износа изоляции по степени полимеризации образцов, заложенных в трансформатор («модель изоляции»);
• измерение количества продуктов разложения изоляции (фурановых соединений), растворенных в масле.

Шестым изданием документа [2] для оценки состояния бумажной изоляции обмоток силовых трансформаторов предусмотрено измерение степени полимеризации ее образцов. При этом указано, что ресурс бумажной изоляции обмоток считается исчерпанным при снижении степени полимеризации бумаги до 250 единиц.

Однако следует отметить отсутствие в настоящее время методики проведения работ по оценке износа изоляции обмоток силовых трансформаторов. Целью данной работы является разработка рекомендаций по определению степени полимеризации для оценки фактически достигнутого износа бумажной изоляции обмоток конкретного трансформатора.

В настоящее время достаточно широкое распространение в энергосистемах получила методика оценки состояния бумажной изоляции обмоток но наличию фурановых соединений в трансформаторном масле [2]. Следует, однако, подчеркнуть, что наличие в масле фурановых соединений может свидетельствовать лишь о локально протекающем процессе деструкции изоляции, но ничего не дает в части его кинетических оценок, поскольку их образование связано со многими факторами. К тому же фурановые соединения являются лабильными соединениями и разлагаются под действием кислой среды в сторону образования продуктов нефуранового ряда.

При наличии в трансформаторе термосифонного фильтра образующиеся фурановые продукты адсорбируются и распадаются из-за кислой среды на силикагеле и информация о старении изоляции может поступать только тогда, когда наступает динамическое равновесие между продуктами поглощения и продуктами выделения сорбентом. Тогда они не задерживаются на фильтре и остаются в масле. Лишь в этом случае уже далеко продвинувшийся процесс разложения изоляции может начать проявляться в накоплении фурановых соединений в масле. Поэтому отсутствие (наличие относительно низких концентраций) фурановых соединений, обнаруженных в трансформаторном масле, не может являться свидетельством удовлетворительного состояния изоляции.

Объективным показателем для оценки степени износа бумажной изоляции является степень полимеризации, характеризующая физико-химическое разрушение изоляции в процессе эксплуатации, а именно, ее механическую прочность на растяжение и излом [З]. При этом снижение степени полимеризации бумажной изоляции имеет монотонную зависимость в течение всего срока эксплуатации, что определяет высокую диагностическую ценность данного показателя.

Как известно, тепловое старение бумаги при отсутствии других внешних воздействий практически не меняет ее кратковременную электрическую прочность [4]. Однако в реальных условиях эксплуатации одновременно с нагревом изоляция подвергается также воздействию механических усилий, особенно при коротких замыканиях. Поэтому снижение механической прочности бумаги в результате теплового старения непременно приводит к механическому повреждению изоляции и уже, как следствие, к электрическому пробою.

Примерный вид распределения температуры по высоте в масле работающего трансформатора:
М — магнитопровод; D — датчик температуры верхних слоев масла; 1, 2, 3, 4, 5 — слои масла по отношению к магнитопроводу и обмоткам; Тн — температура нижнего слоя масла; Тв — температура верхнего слоя масла; Тн’ , Тв’ — температура основной части масла на уровне низа и верха обмоток соответственно; Тн», Тв» — средняя температура (по радиусу) в тонких разогретых слоях масла на уровне низа и верха обмоток соответственно

Условия работы витковой и барьерной изоляции, с точки зрения происходящих в них физико-химических процессов, существенно различаются. Так, для барьерной изоляции, температура которой не превышает 90°С, наиболее характерным в процессе старения является кислотный алкоголиз (гидролиз) при действии карбоксилсодержащих соединений, образующихся при окислении трансформаторного масла [5]. Этот процесс может быть усилен зольными элементами, содержащимися в бумажной изоляции. Температура же наиболее нагретой точки витковой изоляции в процессе эксплуатации трансформатора может превышать 90°С и тогда существенно возрастают процессы сверхмедленных трансмолекулярных колебаний полимера, усиливающие алкоголиз в аморфных и мезоморфных областях и приводящие к деструкции в кристаллической части целлюлозы за счет диффузии радикальных состояний путем переноса их на макромолекулы соседней полимерной цепи, а также к реализации дефектов в макромолекулах, вызванных образованием карбонильных и карбоксильных групп [6, 7]. По данным [3, 6] пограничная температура развития деструктивного процесса, определенная по точке перегиба Аррениусовской зависимости, составляет 110°С. Таким образом, представительность заложенного в трансформатор образца целлюлозной изоляции в отношении достигнутого уровня деструкции изоляции не обеспечивается в полной мере, поскольку такие образцы, доступные для анализа, расположены в баке трансформатора в условиях, не отвечающих наиболее нагретой зоне.

Разница между барьерной и витковой изоляцией в физико-химических процессах старения состоит также в существенно большем влиянии физико-химических факторов на витковую изоляцию вследствие ее более развитой поверхности меньшем количестве компонентов, ингибирующих деструктивные процессы, существенно меньшей исходной степени полимеризации и механической прочности. В то же время, морфология целлюлозы в обоих видах изоляции, по-видимому. одинакова, поскольку в существующих производствах индекс кристалличности древесной целлюлозы промышленных марок различается незначительно и составляет 73 ± 2% [8].

Для объективной оценки состояния изоляции трансформатора необходимо проводить измерения степени полимеризации образца витковой изоляции. Отбор образца витковой изоляции может быть выполнен на отключенном трансформаторе как при капитальном ремонте, так и при осуществлении подслива масла через люки. С внешней стороны обмотки вырезается образец массой 2 — 5 г, затем делается подмотка изоляции высушенной бумагой или лакотканью.

Образец витковой изоляции должен быть взят из наиболее нагретого места в одной из верхних катушек. Дадим по этому поводу некоторые пояснения.

Руководство по нагрузочной способности трансформаторов МЭК предлагает следующую теоретическую модель [9, 10]:

• температура масла, окружающего обмотку, линейно возрастает по высоте обмотки от значения Гц против нижней части обмотки до значения 7в против верхней части обмотки;
• температура проводников обмотки возрастает по ее высоте также линейно, следуя за температурой масла с превышением на постоянную величину т, которая определяется по тепловому потоку от обмотки в масло с учетом тепловой проводимости изоляции обмотки;
• температура Гц равна температуре, с которой масло приходит из охладителя;

для верха обмотки, учитывая дополнительные потери, например, от вихревых токов, МЭК определяет несколько большее превышение температуры проводников обмотки над маслом в виде м/т. где коэффициент \у больше единицы.

Более близкая к действительности теоретическая модель описана далее. Масло поступает в трансформатор из охладителя с некоторой температурой Тн (рисунок), образуя нижний слой 1 (до низа нижнего ярма) с той же температурой Тн , так как в этом слое отсутствуют источники нагрева. Переходя в вышележащий слой 2, масло нагревается от магнитопровода до некоторой температуры Тн’>Тн у верхней границы слоя 2 (уровень низа обмоток). Выше этой границы масло разделяется на два почти не смешивающихся потока: тонкие слон более сильно нагретого масла, быстро всплывающие вдоль горячих поверхностей магнитопровода и обмоток в вертикальных каналах между этими поверхностями и ближайшими к ним барьерами, и остальной части масла. Первая часть масла по объему составляет проценты всего объема масла в трансформаторе, но переносит с собой практически всю энергию тепловых потерь обмоток и значительную часть тепловых потерь магнитопровода. Обозначим среднюю температуру (по радиусу) в тонких разогретых слоях масла на уровне низа и верха обмоток через Тн» и Тв» соответственно, а через Тн’ и Тв’ соответственно для верхнего и нижнего слоя объема масла. Имея в исходном состоянии температуру Тн»≈Тн’, на границе со слоем 4 (уровень верха обмоток) Тв» > Тв’. В слое 4 начинается смешение обеих частей масла, а в слое 5 оно завершается и все масло принимает «температуру верхних слоев» Тв, которая, следовательно, должна быть Тв’ (1)

где V — скорость подъема масла; r — плотность масла; с — темплоемкость масла; х — расстояние от низа обмотки до рассматриваемого уровня; l — некоторая постоянная, характеризующая линейную зависимость температурного перепада при медленном конвективном перемешивании.

Предельная форма уравнения (1) при a=0 имеет вид

(2)

и представляет собой прямолинейную хорду участка кривой Тн’ — Т’в. Она практически соответствует условию отсутствия циркуляции масла между трансформатором и охладителем (V=0). По существу, это условие негласно фигурирует в рекомендациях МЭК [10], где возрастание температуры масла но высоте представляется прямой линией (жирный пунктир — Тн-Тв на рисунке). Дополнительным отличием этой рекомендации от рекомендации формулы (1) является то, что вместо температуры Тн’ и Тв’ в качестве температуры масла на уровнях низа и верха обмоток приняты температуры Тн и Тв, так что распределение температуры согласно МЭК представляется ломаной Тн — Тн — Тн — Тв -Тв — Тв (рисунок).

Средняя по толщине температура в тонком слое разогретого масла около обмотки в вертикальном канале должна иметь примерный вид кривой Тн — Тн — Тн’ — Тв» -Тв — Тв.

Трансформатор	Срок эксплуатации, лет	Изоляция	Степень полимеризации
ТДТН-20000/110, mb. № 53222, Ярэнерго	30	Барьерная	637
АТДЦТН-125000/330, зав. № 78196, Смоленскэнерго	25	Тоже	550
ТДГГ-31500/110, зав. № 7403, Смоленскэнерго	39	Тоже	286
ТДЦ-400000/500, зав. № 89677, Рефтинская ГРЭС	19	Витковая: наружные слои внутренние слои	368 237
Д.ТД-75000/110, зав. № 39008, Курскэнерго	Всего 36, после замены обмоток — 24	Витковая	515
ТРДЦН-80000/110, зав. № 1026479, Тверьэнерго	26	Витковая: наружные слои внутренние слои	244 140
ТДТН-2500/110. зав. № 96897, Белгородэнерго	21	Барьерная	590
Л ГДЦТН-125000/330, зав. № 70581. Белгородэнерго	28	Барьерная Витковая	511 270
ТДГН-10000/110, зав. № 64324, Белгородэнерго	33	Витковая	198
ТДТНГ-15000/110, зав. № 61208, Белгородэнерго	33	Тоже	303
ТД И ГУ-63000/110, зав. № 871684, Пермэнерго	35	Тоже	317

П р и м е ч а н и е: Тип защиты масла — свободное дыхание, кроме трансформатора ТДЦ-400000/500, зав. № 89677 Рефтинской 1 ГЭС, где защита масла — пленочная.

Сделанные пояснения позволяют заключить, что масло в тонком слое, непосредственно примыкающее к обмоткам верхних катушек обмоток, находится при температуре Тн», большей температуры Тв верхних слоев масла.

Рассмотрим основные положения методики измерения степени полимеризации изоляции силовых трансформаторов по вязкости их кадоксеновых растворов. Степень полимеризации Рv определяется по вязкости ее кадоксснового раствора из уравнения Марка-Хоувинка [11]

(3) Эта методика получила в настоящее время достаточно широкое распространение в ряде отраслей вследствие высокой стабильности вязкостных характеристик и отсутствия сколь-либо значительных деструктивных эффектов при растворении целлюлозы, о чем свидетельствует факт совпадения измерений степени полимеризации целлюлозы различных типов (в том числе и окисленных), полученных методом вискозиметрии их нитроэфиров и вискозиметрическими измерениями кадоксеновых растворов. При этом, в случае анализа низкомолекулярной, сильно окисленной целлюлозы для исключения влияния полярных групп на вязкостные характеристики в случае системы целлюлоза — кадоксен применяется обычно кадмий-этИлендиаминовый комплекс, приготовленный со щелочью [5].

В таблице приведены результаты выполненных ВНИИЭ по указанной методике измерений степени полимеризации витковой и барьерной изоляции силовых трансформаторов.

Из приведенных в таблице данных видно, что степень полимеризации образцов барьерной изоляции значительно выше, чем для витковой. Это обусловлено двумя основными причинами — более низкой исходной степенью полимеризации витковой изоляции и более жесткими условиями ее эксплуатации.

Физико-химические деструктивные процессы старения в целлюлозной изоляции как в гомогенной, так и в гетерогенной среде могут быть описаны известным кинетическим уравнением реакции первого порядка [12]. (4) где Рп и Рп0 — «текучая» и исходная среднечисленная степень полимеризации целлюлозы соответственно; t — временной интервал деструктивного процесса; Кэфф — эффективная константа скорости деструктивного процесса, зависящая от температуры по уравнению Аррениуса. Эффективная константа скорости деструкции зависит также от типа целлюлозы, содержания в ней лигнина и гемицеллюлозы, остаточной кислотности, влажности и зольности изоляции, наличия продуктов старения масла, кислорода в нем и других химических соединений способных ускорять деструктивные процессы в целлюлозной изоляции [13].

При оценке степени деструкции целлюлозной изоляции экспериментально определяется средневязкостная степень полимеризации Рv. При этом уравнение (4) приводится к виду [12, 14]

(5)

где U0 — коэффициент неоднородности Шульца характеризующий соотношение средневесовой и среднечисленной степени полимеризации целлюлозы и для различных марок целлюлозы составляющий 0,3 – 2,9 [15]; Рv , Рv0 — «текущая» и исходная средневязкостные степени полимеризации соответсвенно.

Уравнение (5) удовлетворительно описывает процессы деструкции целлюлозы при ее старения в модельных условиях, однако в реальном режиме работы трансформатора, характеризующемся сменой температуры в зависимости от нагрузки и сезона, а также изменением химического состава трансформаторного масла как деструктирующей среды, уравнение (5) имеет вид (6)

где Кi эфф — константа скорости деструкции целлюлозной изоляции на i-м временном кинетическом интервале, характеризующемся относительно постоянной температурой обмотки и примесным составом трансформаторного масла.

При этом следует отметить, что в реальных условиях эксплуатации практически невозможно оценить или cпpoгнозировать значения Кi эфф и t с требуемой точностью, что затрудняет получение реальной оценки времени работы трансформатора до полного исчерпания ресурса изоляции обмоток.

Источник