Феномен старения изоляции: причины и способы предотвращения

Выделяют несколько видов изоляции силовых кабелей: резиновая, бумажная из ПВХ.

Изоляция любых проводов рано или поздно начинает устаревать, а значит, терять свои эксплуатационные свойства. Она становится хрупкой, местами сильно трескается, то есть перестает обеспечивать по-настоящему надежную защиту изделия: значительно снижается кратковременная электрическая прочность и другие важные характеристики.

Почему же изоляция довольно быстро приходит к такому состоянию? Этому есть несколько причин, которые, действуя в комплексе или по отдельности, разрушают материал защитной оболочки. К ним относятся частые разряды (обычно появляются при перенапряжении), воздействие тепла и воздуха (окисление) и эксплуатация во влажных помещениях / во влажном климате.

Но перечисленные факторы — лишь основные, тогда как на изоляцию активно действуют еще и побочные. В их числе, к примеру, механические повреждения изделия, большие нагрузки, сильная вибрация, воздействие кислот и других химикатов, электролитические процессы.

Когда изоляция начинает стареть, может развиваться такое явление, как тепловой прибой, основной причиной возникновения которого становятся частичные разряды. Во время каждого такого разряда выделяется энергия, разрушающая молекулы, ионизирующая атомы, сильно нагревающая материал-диэлектрик, а также расходуемая на излучение. Ущерб, приносимый подобного рода разрядами, зависит от того, из какого материала выполнен изолирующий слой. Однако практически во всех случаях в толще последнего образуются многочисленные трещинки, особенно это касается твердых диэлектриков.

Что до изоляции на основе пропитанной маслянистой смесью бумаги, разряды изменяют электрические, физические и химические свойств минерального масла компонентов, а также самой бумаги. Вместе с изменением этих свойств увеличивается проводимость, а значит, возникает серьезная проблема: пробой.

Многочисленное воздействие импульсов на изоляцию ведет к аккумуляции эффекта разрушения. Дестабилизация ее энергетического поля и ускорение процесса старения могут быть вызваны

Способность изоляции противостоять перечисленным выше типам воздействия известно как «электрическая кратковременная прочность».

К примеру, кабели АПвПуг имеют защищенную от влаги изоляцию.

Источник

Какие факторы влияют на старение изоляции

Длительно эксплуатируемые кабели со временем утрачивают качество своей изоляции, проще говоря, изоляция их стареет. Это происходит под влиянием ряда факторов. В итоге некоторые места проводки оказываются оголены, что чревато опасными происшествиями: случайное короткое замыкание и искрение могут привести к пожару, или по крайней мере — к электрическому травмированию людей.

Конечно, применяемые ныне изоляционные материалы более долговечны, чем применяемые ранее, однако кое-где электропроводка долго не менялась, и проблема старения изоляции остается таковой. Давайте же рассмотрим факторы, влияющие на старение изоляции.

Старение изоляции оценивается в относительных единицах. За единицу принимается старение, соответствующее работе при температуре, допускаемой нормами. Для практических расчетов для оценки процесса старения изоляции часто пользуются правилом, известным под наименованием «восьмиградусное правило».

Это правило, хотя оно и является только частным случаем общего закона старения, дает хорошее приближение к действительности в диапазоне температур, обычно допускаемых для изоляции. При более высоких температурах оно приводит к несколько преувеличенным данным старения, но остается пригодным для относительных оценок.

Смысл восьмиградусного правила сводится к тому, что повышение температуры на каждые 8° С приводит к ускорению износа (старения) изоляции вдвое. Это значит, что если, например, жилы проводников с изоляцией при перегрузке будут иметь превышение температуры 48°С вместо принятого в нормах 40°С, то их изоляция износится в 2 раза быстрее, а при температуре 56°С — в 4 раза быстрее.

Главные факторы старения изоляции таковы. Рабочее напряжение или редкое перенапряжение способны иногда вызвать в изоляции частичные разряды, что приводит к так называемому электрическому старению изоляции.

Следом идет старение вследствие теплового воздействия и окисления. Наконец, увлажнение изоляции — также довольно сильный фактор старения, который не следует упускать из виду.

Дополнительными (менее значимыми) факторами старения выступают: механические нагрузки статического или вибрационного характера, и химическое разрушительное действие продуктов электролитических реакций и органических кислот.

Электрическое старение изоляции — постепенно накапливающиеся микротрещины от разрядов

Частичные разряды приводят к постепенному разрушению большинства видов изоляции: при каждом разряде лишь часть его энергии уходит на необратимое разрушение молекулярных связей материала, в результате разрушение наступает медленно, но верно. По внешнему виду это выглядит как микротрещины в изоляции.

Маслобарьерная и бумажно-масляная изоляция изменяет электрические характеристики и физико-химические свойства в каждой своей составляющей: электрокартон, минеральное масло и бумага — стареют, пропиточный состав разрушается, проводимость в итоге увеличивается, создаются благоприятные условия для вредоносных пробоев.

Что касается непосредственно масла, то в сильных электрических полях электроны приобретают в нем достаточно энергии для разрушения молекул углерода, в результате выделяется водород. Особенно ярко данный процесс протекает в изоляции высоковольтных линий, причем для разных типов изоляции характерна своя интенсивность разрушения (что зависит от состава изоляции).

Здесь стоит отметить, что пробой изоляции с образованием трещины не наступает мгновенно из-за перенапряжения в какой-то один момент. Процесс этот течет медленно: микротрещины накапливаются каждый раз при возникновении очередного перенапряжения, и лишь в завершении это выглядит как испорченная трещинами изоляция.

Тепловое старение — химические реакции, ухудшающие свойства изоляции

Понятно, что в обычных условиях при 25°C все изоляционные материалы проявляют себя нормально, они инертны при комнатной температуре. Однако электрический ток, текущий по кабелям, разогревает изоляцию вплоть до 130°C и даже выше. В таких обстоятельствах в материале изоляции медленно текут химические реакции, постепенно ухудшая ее свойства.

Диэлектрики изначально твердые — становятся со временем хрупкими, и сколь-нибудь значительная механическая нагрузка на кабель приведет к трещинам и к разрушению такой изоляции. Диэлектрики жидкие постепенно испаряются, превращаясь частично в газ, следовательно электрическая прочность такой изоляции со временем понижается. Это и сеть старение изоляции от действия тепла.

Влага как фактор старения — окисление, способствующее утечкам

Не удивительно, что на изоляцию кабеля может попасть влага, будь это конденсат, образованный вследствие термоокислительных процессов, или просто вода из внешней среды, те же сезонные осадки.

От действия влаги снижается сопротивление изоляции, так как свободные ионы начинают способствовать повышению тока утечки. Диэлектрические потери увеличиваются, в итоге это ведет к полноценному пробою. Но даже если пробоя не случилось, влага все равно способствует перегреву изоляции, и тепловое старение не заставляет себя ждать.

Вот почему так важно, чтобы изоляция всегда оставалась бы сухой, и на крупных производствах, в связи с этим положением, непрерывно следят за влажностью изоляции, принимают меры, чтобы свести данный фактор старения к минимуму.

Источник

Физико-химические методы оценки состояния силовых трансформаторов в условиях эксплуатации. Показатели оценки состояния бумажной изоляции.

В процессе эксплуатации силового трансформатора целлюлозная изоляция обмоток претерпевает деградацию, обусловленную развитием процессов деструкции и дегидратации, сопровождающихся ухудшением ее физико-химических свойств. Это проявляется в снижении механической прочности, окислении и образовании пор, хемосорбции кислых продуктов, образующихся в процессе старения трансформаторного масла, а также соединений металлов переменной валентности.

Из-за сложного взаимодействия параллельных и последовательных химических процессов, приводящих к деградации, и большого количества влияющих факторов, не представляется возможным прогнозировать степень износа изоляции обмоток путем анализа воздействий эксплуатационных факторов. Следует так же отметить, что электрическая прочность пропитанной маслом бумаги в результате ее старения существенно не изменяется, так как разрушенные участки целлюлозной изоляции немедленно заполняются маслом и электрические показатели (сопротивление и тангенс угла диэлектрических потерь изоляции) существенно не изменяются и не могут служить индикаторами старения.

Оценка износа изоляции обмоток для каждого конкретного трансформатора должна включать непосредственный анализ физико-химического состояния целлюлозной изоляции и сопутствующих показателей, свидетельствующих о степени развития ее деградации. При этом необходимо иметь набор диагностических признаков, позволяющих объективно оценивать степень износа изоляции и принимать решение о возможности и целесообразности дальнейшей эксплуатации трансформатора.

Формирование набора диагностических признаков должно основываться на анализе физико-химических процессов, происходящих в целлюлозной изоляции под воздействием эксплуатационных факторов. Среди этих факторов можно выделить наиболее значимые в плане влияния их на скорость развития деградации: электрическое поле, температура, наличие воздуха (кислорода), наличие химически активных примесей (продуктов старения), наличие влаги.

К настоящему времени накоплен достаточно обширный фактический материал по влиянию на целлюлозу различных факторов. Это позволяет выделить основные физико-химические процессы, приводящие к деградации изоляции обмоток в процессе эксплуатации силовых трансформаторов:

Существенное влияние на ускорение старения целлюлозной изоляции в среде жидкого диэлектрика оказывает электрическое поле. Оно усиливает воздействие практически всех физико-химических факторов, а также способствует адсорбции на поверхности целлюлозной изоляции продуктов старения трансформаторного масла и конструкционных материалов.

Гидролиз целлюлозной изоляции, протекающий параллельно с процессом кислотного алкоголиза, по сравнению с ним вносит существенно меньший вклад в общий процесс деградации. Это обусловлено достаточно низким содержанием влаги в изоляции трансформатора при нормальной его эксплуатации.

Наряду с указанными процессами деградации, в процессе эксплуатации происходит окислительная деструкция целлюлозной изоляции при воздействии кислых продуктов старения масла и содержащихся в них окислителей. Этот процесс приводит к образованию в макромолекулах полимера окисленных (главным образом карбоксильных) групп и нарушениям в ее структуре. Разрушение структуры целлюлозной изоляции и образование окисленных групп приводит к хемосорбции низкомолекулярных продуктов деструкции, а также кислых продуктов старения масла, ионов меди и железа, образующихся при коррозии металлических компонентов трансформатора в процессе его эксплуатации. Данный процесс сопровождается выделением в масло оксида и диоксида углерода, а визуальным признаком каталитической термоокислительной деструкции целлюлозной изоляции обмоток является ее темно-коричневый цвет.

Рассмотренные процессы деградации целлюлозной изоляции обмоток (каталитический кислотный алкоголиз, термическая деструкция и дегидратация, гидролиз и окислительная деструкция) являются наиболее значимыми и приводят к снижению механической прочности бумаги и образованию воды.

Для оценки состояния бумажной изоляции обмоток предусмотрено два метода:

Объективным показателем, позволяющим оценивать степень износа изоляции обмоток, является степень полимеризации, прямо характеризующая глубину ее физико-химического разрушения в процессе эксплуатации. При этом снижение степени полимеризации имеет монотонную зависимость и отражает монотонное уменьшение механической прочности изоляции, что определяет детерминированную диагностическую ценность использования данного показателя.

Как указывалось выше, для оценки состояния бумажной изоляции обмоток силовых трансформаторов предусмотрено измерение степени полимеризации образцов этой изоляции. При этом ресурс бумажной изоляции обмоток считается исчерпанным при снижении значения степени полимеризации до 250 единиц.

Для объективной оценки износа изоляции обмоток трансформатора необходимо проводить измерение степени полимеризации образца витковой изоляции, отобранной в одной из верхних катушек. Отбор образца витковой изоляции может быть выполнен на отключенном трансформаторе, как при капитальном ремонте, так и при осуществлении частичного слива масла. Представительность заложенного в трансформатор образца целлюлозной изоляции, а также образцов барьерной изоляции, в отношении достигнутого уровня деструкции изоляции обмоток не обеспечивается в полной мере, поскольку такие образцы расположены в баке трансформатора в условиях, не отвечающих наиболее нагретой зоне.

В отношении деструкции витковой изоляции обмоток необходимо отметить, что достижение значения 250 ед. может оцениваться, как не менее чем четырехкратное снижение механической прочности изоляции по отношению к исходной. Это резко повышает риск возникновения витковых замыканий и повреждения трансформатора при возникновении механических усилий, в первую очередь при протекании сквозных токов коротких замыканий.

Измерения степени полимеризации для получения объективной оценки износа изоляции необходимо проводить посредством определения вязкостных характеристик растворов целлюлозной изоляции в кадмийэтилендиаминовом комплексе. Это позволяет обеспечить отсутствие значимых деструктивных изменений в испытуемых образцах целлюлозы, в том числе и окисленных. Применение других растворителей, как правило, вызывает химическую деструкцию целлюлозы. Проведение анализа степени полимеризации изоляции путем перевода ее в эфиры может привести к завышенным значениям показателя вследствие растворения низкомолекулярной фракции и, как следствие, к ошибочным выводам.

Источник

Методические указания по оценке состояния бумажной изоляции обмоток силовых трансформаторов и шунтирующих реакторов по степени полимеризации

Оглавление

Методические указания по оценке состояния бумажной изоляции обмоток силовых трансформаторов и шунтирующих реакторов по степени полимеризации

Вид документа:
Приказ РАО «ЕЭС России»

Принявший орган: РАО «ЕЭС России»

Тип документа: Нормативно-технический документ
Дата начала действия:
Опубликован:

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по оценке состояния бумажной изоляции обмоток силовых трансформаторов и шунтирующих реакторов по степени полимеризации

ИСПОЛНИТЕЛИ: М.Ю.Львов, Ю.И.Медведев, Ю.Н.Львов, Я.В.Ланкау, В.Б.Комаров, Б.Г.Ершов, А.Ф.Селиверстов, В.Н.Бондарева.

УТВЕРЖДЕНЫ: Членом Правления, Техническим директором ОАО РАО «ЕЭС России» Б.Ф.Вайнзихером 13.12.2007.

Введение

В процессе эксплуатации силового трансформатора или шунтирующего реактора (в дальнейшем трансформатора) бумажная изоляция обмоток претерпевает деградацию, обусловленную развитием процессов деструкции и дегидратации (выделение воды), сопровождающихся ухудшением ее характеристик.

Как показывают отечественные и зарубежные исследования, объективным показателем, позволяющим оценивать износ изоляции обмоток, является степень полимеризации, прямо характеризующая глубину ее физико-химического разрушения в процессе эксплуатации.

При исчерпании ресурса бумажной изоляции обмоток трансформатора, то есть снижении степени полимеризации изоляции согласно РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования» до 250 единиц, резко возрастает риск повреждения трансформатора из-за возможности возникновения витковых замыканий под рабочим напряжением, при коротких замыканиях, а также при воздействии грозовых и коммутационных перенапряжений вследствие снижения механической прочности бумаги и местного увеличения концентрации влаги из-за развития процесса дегидратации бумажной изоляции. Для объективной оценки износа изоляции обмоток трансформатора необходимо производить измерение степени полимеризации образца витковой изоляции, отобранного в одной из верхних катушек.

Измерение степени полимеризации проводят посредством определения вязкостных характеристик растворов бумажной изоляции. Для измерения степени полимеризации изоляции обмоток трансформаторов необходимо применять раствор кадмийэтилендиаминового комплекса (кадоксен) вследствие высокой стабильности вязкостных характеристик и отсутствия значимых деструктивных эффектов при растворении целлюлозы.

1. Назначение и область применения

Методические указания предназначены для персонала энергетических предприятий, занимающихся эксплуатацией и ремонтом силовых трансформаторов и шунтирующих реакторов.

Методические указания включают в себя методики получения и регенерации необходимых растворов кадмийэтилендиаминового комплекса, определения степени полимеризации бумажной изоляции обмоток трансформаторов, а также требования по безопасности при производстве работ.

2. Термины, определения, обозначения, сокращения

Степень полимеризации средневязкостная:

,

где — весовая доля молекул с числом мономерных фрагментов ;

— эмпирическая постоянная для данной системы полимер-растворитель при определенной температуре, ее величина обычно больше 0,5, но меньше 1.

Относительная вязкость представляет собой величину, равную отношению вязкостей раствора полимера () и растворителя (), измеренных в одинаковых условиях.

Так как концентрации растворов, используемых для измерения вязкости, обычно, очень малы, можно считать, что плотности раствора и растворителя одинаковы. Это позволяет заменить отношение вязкостей раствора и растворителя отношением времен их истечения через капилляр вискозиметра при заданной постоянной температуре раствора и растворителя .

Удельная вязкость () есть отношение разности вязкостей раствора и растворителя к вязкости растворителя.

Приведенная вязкость есть отношение удельной вязкости раствора полимера к его концентрации .

Размерность вязкостных характеристик

3. Методика получения и регенерации растворов кадмийэтилендиаминового комплекса, применяемых для определения степени полимеризации бумажной изоляции трансформаторов

3.1. Общие положения

Состояние бумажной изоляции трансформатора в эксплуатации может быть оценено по степени ее полимеризации, которая определяется вискозометрическим методом по вязкостным характеристикам раствора бумажной изоляции в кадоксене.

Растворы бумажной изоляции в кадоксене обладают устойчивыми вязкостными характеристиками и используются для определения степени полимеризации бумажной изоляции трансформаторов в эксплуатации.

3.2. Аппаратура и реактивы

3.2.1. Перечень оборудования для получения кадоксена

Электромотор 220 В, 50 Вт

Колба трехгорловая (1 л) с притертой или резиновой пробкой и турбиновой или винтовой мешалкой

Регулировочный автотрансформатор типа ЛАТР-1

Фильтр Шотта N 2 (2 л)

Колба Бунзена (2 л) с резиновым кольцом

Водоструйный насос или резиновая груша

Бюретки для титрования

Штатив химический с лапкой

Воронка стеклянная (диаметр 100 мм)

Холодильник для перегонки этилендиамина

Круглодонная колба (1 л) из термостойкого стекла

Коническая колба (приемник, 1 л)

Колбонагреватель или электроплитка с песчаной баней

Дьюар для сухого льда

Центрифуга (25, 250 мл)

Холодильник для реактивов

Набор ареометров (диапазон 0,700-1,840)

Печь муфельная для прокаливания Сd(ОН)

Тигли керамические (250 мл)

Весы лабораторные ВЛР-200 или аналогичные.

3.2.2. Перечень необходимых реактивов

Этилендиамин 50% водный раствор, ТУ 6-09-146 или технический (90%).

Трилон Б, 0,1 Н раствор, ХЧ.

Индикаторы: метилоранж, хромоген черный ЕТ-00.

Аммиак водный, 1,0 Н раствор, ХЧ, ГОСТ 3760-79.

Хлористый натрий, ХЧ, ГОСТ 4233-77.

Серная кислота, фиксаналы нормадозы, ГОСТ 4204-77.

3.3. Приготовление кадоксена

50 или 90%-ный водный раствор этилендиамина в количестве до 1,5 л перегоняют над цинковой пылью или стружками. При этом, цинк находится под слоем кубовой жидкости. Отбирают фракцию, кипящую при 118 °С. Затем определяют содержание этилендиамина. Для этого в коническую колбу объемом 250 мл с притертой пробкой на аналитических весах берут навеску этилендиамина 0,1 г (погрешность ±0,0002 г), прибавляют 15-20 мл дистиллированной воды и 2 капли метилоража из индикаторной склянки. Оттитровывают 1,0 Н раствором серной кислоты до розового окрашивания (раствор в точке эквивалентности имеет «цвет чайной розы»). Содержание этилендиамина вычисляют по формуле:

,

где — навеска этилендиамина, г;

— количество 1 Н раствора серной кислоты, израсходованного на титрование, мл;

— нормальность раствора серной кислоты;

Далее, из концентрированного раствора этилендиамина приготовляют 29%-ый раствор, например:

Из товарного этилендиамина путем перегонки над цинковой пылью получен «свежеперегнанный» раствор этилендиамина объемом (310 мл) с концентрацией () по результатам титрования равной 90,56%. Плотность () раствора, измеренная ареометром составила 0,996 г/мл.

1) Масса этилендиамина составляет:

310×0,996х0,9056=279,6 г

2) Масса воды в 310 мл перегнанного раствора составляет:

308,76-279,6=29,1 г

3) Всего воды в приготовляемом 29%-ом растворе этилендиамина:

71х279,6/29,1=683,1 г или мл.

4) К 310 мл перегнанного раствора этилендиамина следует добавить воды:

683,1-29,1=654 г или мл.

Получили 964 мл 29%-ый раствора этилендиамина.

5) Взвесить на аналитических весах с точностью до 0,1 окись кадмия в пластмассовом или стеклянном стакане из расчета 80 г CdO на 1000 мл 29%-ого раствора этилендиамина, то есть в рассматриваемом примере:

964х80/1000=(77,12±0,2) г.

Рис.1. Схема установки для получения кадоксена

В том случае, если после этих операций раствор оказался мутным или опалестирующим, его подвергают центрифугированию небольшими порциями, а затем фильтруют вновь. Прозрачный раствор полученного кадоксена сливают в темную склянку с притертой пробкой и хранят в холодильнике при температуре 0 °С.

3.4. Анализ кадоксена

Для определения содержания этилендиамина в кадоксене в коническую колбу (250 мл) отбирают приблизительно (1±0,2) г кадоксена, контролируя его вес на аналитических весах (погрешность ±0,0002 г), добавляют 20 мл воды и далее титруют серной кислотой в присутствии метилоранжа, как это описано выше (п.3.3).

Содержание кадмия (%) вычисляют по формуле:

,

— количество 0,1 М раствора трилона Б, пошедшее на титрование, мл;

— молярность раствора трилона Б;

— навеска кадоксена в г, отобранного для анализа.

3.5. Регенерация кадоксена

Использованный кадоксен (кадоксеновый раствор целлюлозы) сливают обычно в склянку с надписью «Слив кадоксена» (не более 1 л). Затем раствор перегоняют, отбирая фракцию по достижении температуры 118 °С, с любой скоростью. При этом комплексы целлюлозы с кадоксеном термически разрушаются. Полученный этилендиамин возможно укрепить свежеперегнанным товарным этилендиамином и использовать вновь для получения кадоксена.

Оставшуюся гидроокись кадмия прокаливают в керамических тиглях в муфельной печи при 400-600 °С до полного разложения и образования окиси, которую затем используют вновь.

4. Методика определения степени полимеризации бумажной изоляции трансформаторов

4.1. Общие положения

Определение степени полимеризации бумажной изоляции производится по вязкостным характеристикам проб изоляции в растворах кадмийэтилендиаминового комплекса (кадоксена), не разрушающих макромолекулы целлюлозы в процессе ее растворения и обладающих стабильными вязкостными характеристиками.

При этом лигноуглеводный комплекс изоляции, включающий лигнин в количестве до 3% весовых, растворяется полностью.

4.2. Перечень оборудования для определения степени полимеризации бумажной изоляции

Термостат циркуляционный для вискозиметрических испытаний

Вискозиметр стеклянный типа ВПЖ-1, ВПЖ-2, ВПЖ-4

Колбы конические с притертыми стеклянными пробками (шлиф 14, 25 мл, вес не более 12±2 г)

Пипетка химическая автоматическая BIOHIT или аналогичная (5 мл)

Пипетка химическая (10 мл), ГОСТ 20292-74*

Пипетка химическая (25 мл)

Фильтр Шотта N 2 (1) (20-30 мл)

Шкаф сушильный вакуумный 200 °С (ШСВ)

Весы аналитические ВЛР-200 или аналогичные

Колба Бунзена с воронкой Бюхнера

4.3. Перечень необходимых реактивов

Раствор кадмийэтилендиаминового комплекса (кадоксен).

Спирт этиловый, ректификат.

4.4. Отбор образца бумажной изоляции из трансформатора и подготовка его к анализу

Для объективной оценки состояния изоляции обмоток трансформатора необходимо проводить измерение степени полимеризации образца витковой изоляции, взятого из зоны обмотки, имеющей наибольшую температуру при эксплуатации трансформатора, чему в достаточной степени отвечает образец с верхних катушек обмоток.

Отбор образца витковой изоляции может быть выполнен на отключенном трансформаторе при проведении ремонта. Представительность заложенного в трансформатор образца целлюлозной изоляции, а также образцов барьерной изоляции в отношении достигнутого уровня деструкции изоляции обмоток не обеспечивается в полной мере, поскольку такие образцы расположены в баке трансформатора в условиях, не отвечающих наиболее нагретой зоне.

ВНИМАНИЕ. Отбор витковой изоляции требует большой аккуратности, чтобы не повредить изоляцию обмотки трансформатора, что может привести в дальнейшем к его повреждению. Для проведения анализа в соответствии с изложенной далее методикой с использованием кадоксена, необходимо отобрать порядка 2-3 г бумажной изоляции. При этом нет необходимости, чтобы отобранный образец изоляции был единым куском.

При возможности отбора витковой изоляции обмоток в доступном месте в одной из верхних катушек острым перочинным ножом или скальпелем аккуратно вырезается фрагмент внешнего слоя бумажной изоляции, прорезание других слоев не допускается. При этом вырезаемая площадь образца должна быть меньше площади внешней поверхности витка (располагаться внутри с некоторым отступом между верхним и нижним краем витка) с одной стороны, и не выходить за ширину намоточной бумаги (чтобы не нарушить плотность намотки). Затем делается подмотка изоляции полоской высушенной крепированной бумаги или лакотканью.

При наличии хрупкой и ветхой изоляции внешнего слоя витка необходимо аккуратно отделить необходимый фрагмент (или несколько фрагментов) внешнего слоя в месте ее отслоения.

Отобранный образец изоляции помещается в чистую и просушенную стеклянную емкость с притертой крышкой, в которую предварительно заливается трансформаторное масло из бака трансформатора. Емкость с трансформаторным маслом и помещенными образцами изоляции должна быть промаркирована и далее храниться при комнатной температуре в защищенном от света месте до проведения анализа.

При невозможности отбора витковой изоляции обмоток, наиболее представительным может являться образец бумажной изоляции, отобранный с отвода НН в доступном месте, наиболее приближенным к обмотке. Однако значение степени полимеризации такого образца будет заведомо выше, чем витковой, что может не позволить принять решение о состоянии бумажной изоляции обмоток трансформатора.

4.5. Подготовка образца бумажной изоляции к анализу

Подготовка пробы включает в себя отмывку пробы целлюлозной изоляции без потери ее массы от масла и присадок системой не разрушающих поли- и олигосахариды органических растворителей и водой при 90 °С с последующим инклюдированием и осушкой.

4.6. Измерение вязкостных характеристик и расчет степени полимеризации бумажной изоляции

В коническую колбу объемом 25 мл отбирают с точностью до четвертого знака навеску измельченной и подготовленной бумажной изоляции 0,02 г. Затем добавляют 10 мл кадоксена. Раствор взвешивают и его концентрацию рассчитывают из следующего соотношения:

,

где — плотность кадоксена, г/мл;

— навеска целлюлозы, г;

— вес раствора целлюлозы в кадоксене, г.

Колбу с раствором закрывают притертой стеклянной пробкой и периодически встряхивают до полного растворения образца изоляции, определяемого визуально (примерно 40 мин, но не менее 20 мин). Затем оставляют колбу с раствором в холодильнике на один час при температуре 0 °С. При данной температуре раствор устойчив более суток с момента изготовления.

По истечении одного часа (или на следующий день) раствор фильтруют через фильтр Шотта N 2 (1) в колбу объемом 25-30 мл и 8-10 мл его пипеткой заливают в колено вискозиметра, помещенного в циркуляционный термостат или, в зависимости от конструкции, термостатируемый стеклянный стакан при 20 °С (±0,1 °С).

Тип используемых вискозиметров представлен на рис.2.

Их оптимальные характеристики для достижения времени истечения раствора не менее 100 с, обеспечивающие необходимую точность вискозиметрических измерений, приведены в таблице 1.

Таблица 1. Характеристики используемых вискозиметров

Марка и тип вискозимера

Диаметр капилляра , мм

Диапазон измеряемой кинематической вязкости, сСт

Источник