Трансформаторы, понижающие напряжение для жилых домов и промышленных предприятий, со временем накапливают влагу. Это ухудшает изоляционные свойства масла, повышает риск короткого замыкания и может привести к аварийному отключению оборудования. Традиционное решение – полная замена масла – требует остановки трансформатора на несколько недель и обходится более чем в полмиллиона рублей. Учёные Новгородского государственного университета совместно с коллегами из ПАО «Россети Северо-Запад» и Псковского государственного университета предложили более дешёвый и быстрый способ: они впервые применили осушение масла через цеолит прямо во время работы трансформатора под нагрузкой.
Изображение сгенерировано с помощью искусственного интеллекта
Суть проблемы
Трансформаторное масло выполняет две ключевые функции – изолирует детали, находящиеся под напряжением, и отводит тепло. Однако со временем масло насыщается влагой: она проникает через микротрещины в уплотнениях, конденсируется при перепадах температуры или образуется как продукт старения целлюлозной изоляции обмоток. Избыток влаги делает масло проводящим, напряжение пробивает изоляцию, происходит короткое замыкание, и трансформатор аварийно отключается, оставляя без света целые районы.
Традиционный способ борьбы – полная замена масла – требует остановки трансформатора. Закупка свежего масла для трансформатора среднего объёма (около двух тонн) обходится примерно в 400 тысяч рублей. С учётом доставки, сверхурочной работы персонала и утилизации старого масла затраты превышают полмиллиона рублей. Кроме того, отключение оборудования на время ремонта создаёт риски для надёжности энергоснабжения потребителей.
Как работает новый метод
Учёные применили метод цеолитовой осушки. Устройство подключается к работающему трансформатору и прокачивает масло через колонну с цеолитом – природным минералом с пористой структурой, который избирательно поглощает воду, действуя как молекулярное сито. Масло забирается из бака, проходит через цеолит и возвращается обратно по замкнутому кругу. При этом трансформатор продолжает работать в обычном режиме, а потребители не отключаются от электроснабжения.
«Раньше осушение масла тоже применяли – термовакуумным методом или через адсорбенты, но для этого трансформатор останавливали, обесточивали и часто сливали масло в отдельную емкость, – рассказал проректор по науке и инновациям НовГУ Константин Харламов. – Процесс был долгим и требовал вывода оборудования из работы. Мы впервые применили осушение на работающем под нагрузкой трансформаторе. Установка подключилась параллельно, масло очищалось в циркуляции, а трансформатор продолжал питать потребителей».
Результаты испытаний
Метод опробовали на трёх трансформаторах в Республике Коми. На одном из них влагосодержание масла снизилось более чем вдвое – с 25 до 10 граммов на тонну. Пробивное напряжение (величина напряжения, при котором масло перестаёт изолировать и даёт пробой) выросло на 12 процентов и почти в три раза превысило нормативные требования. Сопротивление изоляции также заметно увеличилось.
На другом трансформаторе эффект оказался ещё нагляднее: влагосодержание упало почти в два с половиной раза, а интегральный индекс технического состояния, отражающий общую надёжность оборудования, вырос с 25 до 92 баллов из 100 – трансформатор перешёл из аварийного состояния практически в условно новое.
Экономическая эффективность
Замена масла в трансформаторе на две тонны обходится примерно в 527 тысяч рублей (404 тысячи – новое масло, 100 тысяч – логистика и работа персонала, 23 тысячи — утилизация старого). Осушение с помощью цеолитовой установки позволяет не покупать новое масло, не оплачивать его доставку и не тратиться на утилизацию – экономия на одном трансформаторе достигает 500 тысяч рублей, то есть примерно в два раза дешевле полной замены. При этом оборудование не выводится из работы, и убытков от простоя нет. Срок службы масла продлевается на несколько лет.
Ограничения и перспективы
Учёные подчёркивают, что предложенный метод не универсален. Мобильная установка, собранная и опробованная авторами, подходит для периодической экономичной осушки и не требует покупки дорогого стационарного оборудования. Однако исследователи также проанализировали работу готовых промышленных стационарных модулей, которые монтируются на корпус трансформатора и работают в автоматическом режиме. Такие решения лучше подходят для критически важных трансформаторов, где недопустим даже временный рост влажности. Выбор между мобильной и стационарной версией зависит от конкретной проблемы и типа оборудования.
Исследование опубликовано в сборнике статей первой региональной научно-практической конференции НовГУ «Электроэнергетика: проблемы, решения, форсайт».
Источник: НовГУ
Оцените новость
0
0
0
0
0
0
0