Модификация влагомера для усовершенствования электрохимического метода определения содержания воды в трансформаторном масле

Цель работы — модификация известного влагомера трансформаторного масла путем монтирования термостата на десорбционную колонку с возможностью подъема температуры и изучение степени полноты извлечения воды из матрицы масла. Принцип работы влагомера основан на электрохимическом методе, который включает в себя несколько последовательных этапов: извлечение молекул воды из матрицы масла сухим газом в десорбционной колонке при повышенной температуре, перенос парогазовой фазы сухим газом на чувствительный элемент и последующий электролиз воды. Мерой содержания воды в масле является сила тока, необходимая для электрического разложения воды, поглощенной в единицу времени. Модифицированный влагомер (десорбционная колонка с термостатом), в отличие от стандартного исполнения прибора (десорбционная колонка без термостата), позволяет измерять массовую долю воды в старых окисленных маслах из действующих высоковольтных трансформаторов с более высокой точностью. Результаты исследований показали, что нагрев пробы жидкого диэлектрика до 80 °С приводит к снижению вязкости трансформаторного масла. Данный факт способствует наиболее полному извлечению воды из матрицы изоляционной жидкости. Достоверное измерение массовой доли воды в жидком диэлектрике является одной из важных задач при диагностировании состояния изоляционной системы дорогостоящих высоковольтных трансформаторов.

1. Arakelian V. G., Fofana I. Water in Oil-Filled High-Voltage Equipment. Part I: States, Solubility and Equilibrium in Insulating Materials // IEEE Electr. Insul. Magaz. 2007. Vol. 6 (4). P. 15-27.

2. Arakelian V. G., Fofana I. Water in Oil-Filled High-Voltage Equipment. Part II: Water Content as Physicochemical Tools for Insulation Condition Diagnostic // IEEE Electr. Insul. Magaz. 2007. Vol. 23 (5). P. 15-24.

3. Лютикова М. Н., Коробейников С. М., Ридель А. В. Анализ образования капель воды в трансформаторном масле и влияние на пробивную прочность жидкого диэлектрика // Промышленная энергетика. 2020. № 5. С. 18-24.

4. Du Y., Mamishev A. V., Lesieutre B. C., Zahn M., Kang S. H. Moisture solubility for differently conditioned transformer oils // IEEE Trans. on Dielectrics and Electrical Insulation. 2001. Vol. 8 (5). P. 805-811.

5. Lupandina I., Gawlik W., Schrammel M., Ilgevicius A., Kurten M., Viereck K. Evaluation of dynamic loading capability for optimal loading strategies of power transformers // Proc. of the 48th CIGRE Session, Paris, 2020.

6. Metwally I. A. Failures, Monitoring and New Trends of Power Transformers // IEEE Potentials Magazine. 2011. Vol. 30 (3). P. 36-43.

7. IEEE Standard IEC 60422. Mineral Insulating Oils in Electrical Equipment-Supervision and Maintenance Quidance; International Electrotechnical Commission (IEC): Geneva, Switzerland, 2013.

8. IEEE Standard IEC 60296. Fluids for electrotechnical applications - Unused mineral insulating oils for transformers and switchgear; International Electrotechnical Commission (IEC): Geneva, Switzerland, 2012.

9. СТО 34.01-23.1-001-2017. Объем и нормы испытания электрооборудования. М.: ПАО „Россети“, 262 с.

10. Коробейников С. М., Лютикова М. Н. Методы контроля влагосодержания жидких диэлектриков. Состояние и проблемы // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 2017. № 9-10. С. 32-49.

11. Туранов А. Н. Новые методы диагностики и изучения механизмов деградации трансформаторных масел: Автореф. дис. … д-ра. техн. наук. Казань, 2021.

12. Kozlov V., Turanov A. Transformer oil and modern physics // IEEE Trans. on Dielectrics and Electrical Insulation. 2012. Vol. 19 (5). Р. 1485-1497.

13. Volkov M., Turanova O., Turanov A. Determination of moisture content of insulating oil by NMR method with selective pulses // IEEE Trans. on Dielectrics and Electrical Insulation. 2018. Vol. 25 (5). P. 1989-1991.

14. Kozlov V. K., Turanova O. A., Kurakina O. E., Turanov A. N. Determination of moisture content of insulating oils by CoCl2 // Problemele Energeticii Regionale. 2021. Vol. 1 (49). P. 21-28.

15. Margolis S. A. Sources of Systematic Bias Reflected in an ASTM Collaborative Study on Water in Oil Measured by the Karl Fischer Method // Electrical Insulating Materials: Intern. Issues; Ed. M. M. Hirschler. West Conshohocken, PA, USA: American Society for Testing and Materials, 2000. P. 59-69.

16. IEEE Standard IEC 60814. Insulating liquids - Oil-impregnated paper and pressboard - Determination of water by automatic coulometric Karl Fischer titration; International Electrotechnical Commission (IEC): Geneva, Switzerland, 2014.

17. Kalariya K., Kannad H., Vyas D., Gandhi P. A review on ageing of power transformer and insulation life assessment // Advanced Research in Electrical and Electronic Engineering. 2014. Vol. 2. P. 117-122. 18. Ricardo D., Medina A. A., Romero E. E., Giuseppe R. M. Assessing degradation of power transformer solid insulation considering thermal stress and moisture variation // Electric Power Systems Research. 2017. Vol. 151. P. 1-11.