Systems. Methods. Technologies 4 (40) 2018

Системы Методы Технологии. М.Н. Лютикова и др. Разработка и опробование … 2018 № 4 (40) с. 76-84 77 a defect of an electrical nature was identified according to the results of chromatographic analysis, while the physicochemical parame- ters of the oil from the input did not cause any concerns. With a detailed inspection of the internal insulation of the input, precipitation is found, the nature of which must be established. The object of this work was sediments of paste-like consistency, taken from a disman- tled high-voltage input of the type of the sealed with paper-oil internal insulation. The purpose of the study was the development and testing of a new method for determining elements in oil sediments, based on flame atomic absorption spectrometry. The developed pro- cedure made it possible to study the composition of sediments from a high-voltage input with paper-oil insulation. In the studied sam- ples, metals Cu, Pb, Ni, Fe, Zn, Cr, Cd, Co, Mn were found in amounts significantly exceeding their volume in fresh oils, which suggests that they are gradually washed out of structural materials used in the manufacture of high-voltage equipment, with the subsequent for- mation of waxy film and sediments. Keywords: solid sediment; metals; transformer oil; insulating liquid; liquid dielectric; atomic absorption spectrometry. Введение В маслонаполненном высоковольтном оборудо- вании минеральное масло и целлюлоза составляют единую изоляционную систему, нормальное состояние которой обеспечивает его надежное рабочее состояние. Срок бесперебойной работы трансформатора, реактора, высоковольтного ввода или иного электротехнического аппарата будет зависеть прежде всего от времени достижения предельного состояния параметров качества жидкого диэлектрика и твердой целлюлозной изоляции [1; 2]. Масло при выпуске из производства, в силу своего сложного химического состава, технологий получения и очистки, изначально содержит микропримеси. В про- цессе эксплуатации жидкая изоляция испытывает сильные воздействия внутри работающего электрообо- рудования: электрические и магнитные поля, вибрация, повышенная температура, малые изоляционные про- межутки, проникновение атмосферной влаги, взаимо- действие с компонентами обмоток [3–8]. Контакт с ме- таллическими и конструкционными материалами, а также с кислородом воздуха значительно ускоряет процессы окисления углеводородных и элементоорга- нических соединений масла [9–13]. Итогом окисли- тельных, термохимических и электрических процессов становится пополнение и без того непростого состава масла широким спектром новых веществ, обладающих ионной и электрофоретической проводимостью. К та- ким соединениям прежде всего относятся молекулы органических соединений, включающие в себя ионы различных металлов. По данным авторов [3; 9; 10], наибольшей каталитиче- ской активностью обладают медь и латунь. Остальные металлы по химической активности в среде минерального масла можно расположить в ряд Pb>Ni>Fe>Zn>Sn. Са- мым инертным является алюминий. В работе [3] показано, что медь в количестве 0,001%, растворенная в масле, приводит к снижению его электроизоляционных свойств. Многие авторы отмечают, что металлоорганические соединения, как и другие ионогены, адсорбируясь на поверхности целлюлозы, необратимо интенсифицирует ее старение [9–11; 14]. Опасность ионных металлосодержащих примесей состоит в том, что, накапливаясь в жидком и твердом целлюлозном диэлектриках, под действием напря- женности электрического поля заряженные частицы увеличивают ток проводимости, и это, в конечном счете, способствует падению электрической прочно- сти [9–11; 15]. Под совокупным действием факторов, имеющих место быть в работающем электрооборудовании, моле- кулы полярных соединений укрупняются, формируя коллоидные структуры, проявляющие электрофорети- ческую активность. В результате длительного воздей- ствия высокой напряженности электрического поля плюс повышенной температуры коллоидные системы претерпевают перераспределение относительной кон- центрации дисперсных фаз в различных слоях жидко- сти. Во-первых, это ведет к возникновению токопрово- дящих мостиков в толще жидкого диэлектрика, а во- вторых, к седиментации и накоплению воскообразных осадков на элементах конструкции, как правило, в зоне максимальной напряженности электрических полей [3]. Сформированные твердые частицы вызывают закупо- ривание охлаждающих каналов, сокращение электро- изоляционных промежутков, повышение неоднородно- сти и рост напряженности электрического поля, час- тичный пробой изоляции, образование газовых микро- пузырьков, что, в конечном счете, может привести к разрушению диэлектрической системы «масло – цел- люлоза» и витковому замыканию [15–17]. Так, автора- ми [18] описаны случаи повреждения 16-ти шунти- рующих реакторов из-за развития витковых замыканий в результате загрязнения изоляции обмоток металлосо- держащими коллоидными частицами, в частности, сульфидом меди Cu 2 S, при использовании масел, со- держащих серу (Nytro 10 GBA или Nytro 10 GBN). В работе [19] отмечено, что по результатам плано- вого испытания масла, хроматографического анализа газов, были зафиксированы частичные разряды низкой плотности энергии, при этом по остальным показате- лям, характеризующим степень старения жидкого ди- электрика, отклонений не наблюдалось. Вывод трех трансформаторов из работы и их полный осмотр по- зволили выявить высокий износ целлюлозной изоля- ции, а в местах прогара бумаги специалисты обнару- жили осадок кислого характера. В оборудовании, залитом маслом, содержащим се- ру, существует высокий риск образования сульфида меди (Cu 2 S) в результате реакции коррозионной серы и медных проводов обмотки. Генерирующийся осадок Cu 2 S, накапливается на поверхности медных проводов и диффундирует в масляную изоляцию, что значитель- но уменьшает прочность изоляции между катушками и приводит к отказам изоляции в силовых трансформа- торах [20; 21]. Многолетний опыт эксплуатации высо- ковольтных установок показывает большое количество зарегистрированных случаев вывода из работы элек- трооборудования. Проверка обмоток при разборке трансформаторов в некоторых местах присоединений и