Разработка метода диагностики электроизоляционной жидкости трансформаторного электрооборудования

Целью работы является исследование диэлектрических характеристик масла на растительной основе в процессе циклического температурного старения и определении параметров, необходимых для контроля состояния масла, и разработке метода диагностики электроизоляционной жидкости. Методика исследования включала измерение диэлектрической проницаемости масла и тангенса угла диэлектрических потерь для образца масла, которое подвергалось циклическому температурному окислению. Тепловое окисление заключалось в циклическом нагревании и естественном остывании образца в течение суток без воздействия света. Таким образом, выполнялась имитация изменения температурного режима в баке силового трансформатора при изменяющемся графике нагрузки в течение суток. Для сравнения измерялась диэлектрическая проницаемость базового подсолнечного масла, которое хранилось в стеклянной таре при комнатной температуре без воздействия света. Результаты исследования показали, что диэлектрическая проницаемость масла на растительной основе линейно увеличивается в процессе окисления. Увеличение диэлектрической проницаемости связано с ростом числа полярных молекул в результате образования вторичных продуктов окисления. Температурное воздействие приводит к химическому изменению состава масла. В результате образуются первичные продукты окисления – гидроперекиси. Гидроперекиси при высокой температуре нестабильны и быстро разрушаются с образованием вторичных продуктов окисления. Продукты окисления масла на растительной основе не образуют осадка. Вместо этого масло начинает густеть и полимеризуется. Разработанный метод диагностики состояния электроизоляционной жидкости заключается в определении коэффициента, пропорционального скорости роста числа полярных молекул, образующихся при окислении масла. Полученные результаты показывают, что контроль только тангенса угла диэлектрических потерь не дает полной картины состояния масла на растительной основе и не всегда является индикатором окислительных процессов в масле. Процесс термического окисления оказывает устойчивое влияние на величину диэлектрической проницаемости, которая указывает на изменения в молекулярном составе масла, в результате полимеризации.

диэлектрическая проницаемость, температурное окисление, масло на растительной основе, метод диагностики

1. Oommen T.V. Vegetable Oils for Liquid-Filled Transformers // IEEE Electrical Insulation Magazine. 2002. V. 18, N. 1. pp. 7-11.

2. Semančík P., Cimbala R., Kolcunová I.: Dielectric Analysis of Natural Oils. Acta of Electrotechnica et Informatica. September 2007. V.7. N 3.

3. Ocón R. Experience with the first 230 kV SHELL type autotransformer retrofilled with natural ester on Mexican grid / Proc. of 45 th CIGRE Session, Paris, 2014. Paper A2. 307.

4. K. Bandara, C. Ekanayake, T. Saha, and H. Ma, "Performance of Natural Ester as a Transformer Oil in Moisture-Rich Environments," Energies. 2016. V. N. 4. P. 258,

5. Rafiq, M., Y. Lv, Y. Zhou, K. Ma, W. Wang, C. Li, and Q. Wang, Use of vegetable oils as transformer oils a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015. №52. pp.308-324.

6. Hajek J. Considerations for the Design, Manufacture, and Retro- filling of Power Transformers with High Fire Point, Biodegradable Ester Fluids / Proc. of 44 th CIGRE Session, Paris, 2012. Paper A2. 203.

7. Spohner, M. Study of the dielectric properties of vegetable oils and their constituents. in 2016 Diagnostic of Electrical Machines and Insulating Systems in Electrical Engineering (DEMISEE). 2016.

8. Taslak, E., C. Kocatepe, O. Arıkan, and C. Kumru, Electrical Analysis of Corn Oil as an Alternative to Mineral Oil in Power Transformers. World Academy of Science, Engineering and Technology, International Journal of Electrical, Computer, Energetic, Electronic and Communication Engineering, 2015. V.9. N.8. pp. 873-877.

9. IEC 62770 (2013): Fluids for electrotechnical applications - Unused natural esters for transformers and similar electrical equipment. Edition 1.0. Geneva, IEC Central Office. 2013.P.38

10. Dilip K, Amarjit S, Paramjit ST (2013). Interrelationship between viscosity and electrical properties for edible oils. J. Food Sci. Technol.

11. Patsch, R. Dielectric Diagnostics of Power Transformers and Cables - Return Voltage Measurements, Theory and Practical Results. VDE High Voltage Technology 2018; ETG-Symposium.

12. Muratayev I.A., Muratayeva G.A. Influence of the oxygen aging on dielectric characteristics of oils on the vegetable basis // Journal of Engineering and Applied Sciences. 2016. V. 8. pp. 2557-2560.

13. Муратаева Г.А., Муратаев И.А. Математическая модель диэлектрических характеристик масла на растительной основе / Известия Тульского государственного университета. Технические науки:Тула. Изд-во: ТулГУ, 2017. № 9-1. С. 524-531.

14. Ладыгин В.В. Конструирование оксистабильных композиций растительных масел: дис. … канд. техн. наук. Спб., 2015.

15. Аникеева М.А. Исследование стабильности против окисления рапсового масла как диэлектрической жидкости для высоковольтного оборудования // Журнал Инженерной теплофизики. 2016. T. 25(2). C. 236–239.