В настоящее время в России значительная часть силовых трансформаторов 110 кВ и выше отработала нормативный срок службы 25 лет. В эксплуатации находятся трансформаторы, которым 40, 50 и даже 60 лет. Экономическая ситуация, а также общее количество оборудования с длительным сроком службы не позволяют в ближайшие годы провести замену большинства таких трансформаторов. Поэтому для поддержания требуемой эксплуатационной надежности трансформаторов очень важными являются диагностический контроль и при необходимости проведение капитальных ремонтов.

Вместе с тем необоснованное решение о проведении капитального ремонта, его объеме и технологии в лучшем случае приводит к неоправданным затратам, в худшем – к снижению надежности, ресурса и даже отказам, а в итоге к значительным материальным потерям. Была применена новая технология обмыва и сушки изоляции. По такой технологии проводились ремонты трансформаторов напряжением 110‑500 кВ со сроком эксплуатации от 20 до 54 лет. В результате удавалось значительно повысить сопротивление изоляции R60 (часто выше заводских значений), снизить tg. в 1,5‑5 раз, сохранить, а в ряде случаев даже повысить прочность и степень полимеризации бумаги (на 100‑200 единиц).

Исследования образцов изоляции до и после проведения обмыва по новой технологии методами инфракрасной спектроскопии и рентгеноструктурного анализа доказали усиление внутренних и внешних водородных связей в макромолекулах целлюлозы и совершенствование кристаллической решетки. В некоторых случаях происходило значительное (более 20%) увеличение кристалличности целлюлозы образцов твердой изоляции после ремонта. Лабораторные и полевые исследования подтверждают эффективность принятой технологии, особенно для трансформаторов с длительным сроком эксплуатации при степени полимеризации бумажной изоляции 250‑500 единиц.

Рассматривался объем комплексных обследований и ремонтов силовых трансформаторов в одной из энергосистем. Немедленного выполнения ремонтных работ потребовало относительно небольшое число трансформаторов. Значительное количество ремонтов было отложено. При этом основанием для такого решения, прежде всего, были диагностические показатели и экономические соображения. Для трансформаторов с развитыми дефектами в предремонтных периодах, как правило, рекомендовались учащенный диагностический контроль, а в ряде случаев технические мероприятия (например, смена силикагеля в термосифонных фильтрах, замена маслонасосов и т. д.)

Комплексные диагностические обследования около 500 трансформаторов со сроком службы 20 и более лет, выполненные НПО «Техносервис-Электро», показывают, что немедленного вывода из работы и списания требуют менее 2% трансформаторов, капитальный ремонт в ближайшее время необходим около 15% трансформаторов; замена вводов и ремонт отдельных узлов 23‑25%, а учащенного контроля и в перспективе проведения капитального ремонта (по крайней мере, через 2‑5, иногда и более лет) примерно 27‑30% и более 30 % обследуемых трансформаторов не требовали проведения дополнительных организационных и технических мероприятий, так как уровень развития дефектов был незначительным.

Индивидуальный подход к ремонту каждого трансформатора, строгое соблюдение технологических требований, постоянный контроль параметров промывочного масла и изоляционных характеристик обмоток, а также накопленный опыт проведения ремонтов по новой технологии позволили получить стабильные положительные результаты для различных трансформаторов.

Анализ результатов ремонтов 25 трансформаторов, проведенных в 2001‑2004 гг. показал следующие результаты. Во всех ремонтах удалось значительно повысить значения сопротивления обмотки R60. В ряде случаев после ремонтов сопротивления были выше заводских и монтажных значений (в том числе во всех случаях у трансформаторов со сроком эксплуатации более 35 лет). Сопротивление изоляции практически не изменялось и/или незначительно снижалось после обмыва и сушки, если до ремонта значения R60 превышали 10000 МОм.

Следует отметить, что нарушения технологического режима, в частности процентного содержания присадок, температуры нагрева масла при сушке, продолжительности тех или иных экспозиций процесса обмыва, давления на разных этапах обмыва и сушки изоляции, а также ослабления физико-химического контроля за этим процессом приводят к снижению уровня конечных результатов. Например, в одном из трансформаторов изменения параметров процесса привели к росту tg. изоляции обмоток после ремонта. Тем не менее, все параметры трансформатора после ремонта, в том числе и тангенс угла диэлектрических потерь изоляции, отвечают требованиям РД 34.45‑51.300‑97. Однако даже увеличение продолжительности обмыва и восстановление обычно принятого технологического процесса не позволили снизить tg. до предремонтных значений.

Как правило, принятая технология позволяет, по крайней мере, сохранить прочность бумажной изоляции и степень полимеризации бумаги. В ряде случаев эти показатели возрастают. Наибольшее увеличение прочности и степени полимеризации бумажной изоляции (при одинаковых условиях обработки) наблюдается у образцов с большим уровнем деструкции. При высокой начальной степени полимеризации и прочности изоляции заметного улучшения этих параметров обычно не происходит. Следует особо отметить, что в результате обмыва и сушки по разработанной технологии происходит именно увеличение прочности бумажной изоляции, снижение ее хрупкости, что особенно заметно у образцов 3 и 4‑го класса прочности.

Таким образом, новая технология ремонта с обмывом изоляции маслом, содержащим специальные присадки при вакуумировании, позволяет эффективно проводить сушку твердой изоляции, удалять продукты старения масла, нафтенаты железа и меди, а также механические примеси. Кроме того, эта технология позволяет снизить негативное влияние температуры и вакуума на бумажную изоляцию и предотвращает снижение механической прочности при сушке изоляции. В результате ремонта трансформаторов с длительным сроком службы по новой технологии значительно улучшаются изоляционные характеристики обмоток, а также сохраняется и возрастает механическая прочность бумажной изоляции.

Наиболее эффективные результаты ремонта трансформатора удается достичь при индивидуальном выборе параметров режима обмыва и сушки с учетом уровня зашламления, увлажнения и деструкции бумажной изоляции, а также характера загрязнения активной части.

О методе акустического обследования трансформаторов и высоковольтного оборудования читайте в следующем номере «Энергетики и промышленности России»