Экономика энергетики

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ
 
В ТРАНСФОРМАТОРНОМ МАСЛЕ
 
кт.н. Гайнуллина Л.Р.
1
1 
Казанский Государственный Энергетический Университет
Трансформаторные масла всегда содержат некоторое количество 
механических примесей, образующихся в них на различных этапах их 
эксплуатации. В свежем масле уже присутствуют механические частицы в виде 
волокон целлюлозы, конструкционных частиц трансформатора, а также в виде 

---

162 
частиц, образующихся из примесей в сырой нефти и при ее обработке. 
Некоторые примеси образуются в результате внутренних повреждений 
трансформатора, например, в местах перегрева. В процессе эксплуатации 
трансформаторных масел при высоких температурах и напряженности 
электрического поля в них образуется шлам, осаждаемый на изоляции 
трансформаторов и тем самым ухудшающий диэлектрические свойства 
трансформаторного оборудования и снижающий надежность их эксплуатации. 
Известны случаи повреждения трансформаторов в результате загрязнения масла 
твердыми частицами, что недопустимо учитывая тот факт, что силовые 
трансформаторы высокого напряжения являются одними из самых 
дорогостоящих и важных элементов по распределению электроэнергии. От 
количества, размера и природы механических частиц зависит электрическая 
прочность силового маслонаполненного оборудования. [1
-3] 
В данной работе было проведено исследование
распределения 
механических частиц по размерам в трансформаторных маслах ГК (ТУ 38.281
-
80), ТАп (ТУ 38.101.281
-
80) и масляной фракции с Т
кип
= 300-
400 °С, полученной 
из нефти ромашкинского месторождения.
Образование твердых частиц в пробах определяли до (таблица 1) и после 
(таблица 2) пребывания их в стендовой установке, условия работы которой 
максимально приближены к натурным условиям эксплуатации масляных 
трансформаторов, а именно при температуре 155 °С в течение 30 ч в 
электрическом поле напряженностью
49 кВ/см и наличии медных и железных 
пластинок, взятых соответственно в количестве 0,2 см
2
на 1 г масла и 0,3 см
2
на 
1 г пробы, имитирующих металлы конструкций трансформаторного 
оборудования высших классов напряжения.
Распределение твердых частиц по размерам в пробах исходных 
трансформаторных масел марок ГК и ТАп и в масляной фракции ромашкинской 
нефти до и после эксплуатации в опытной установке представлено в таблицах 1 
и 2.
Таблица 13 - Распределение твердых частиц в исходных пробах 
Твердые
частицы (мкм) в 100 см
3
пробы
Гк
ТАп
масляная фракция 
ромашкинской 
нефти
5-10 
72.8 
83.7 
317.0 
10-25 
9.6 
11.2 
41.4 
25-50 
0.5 
0.7 
2.0 
50-75 
0.1 
0.2 
0.5 
75-100 
0 
0 
0.3 
100-500 
0 
0 
0.2 
Сумма
83.0 
95.8 
361.4 

---

163 
Таблица 14 - Распределение твердых частиц в пробах после пребывания 
Твердые
частицы (мкм) в 100 см
3
пробы
Гк
ТАп
масляная фракция 
ромашкинской 
нефти
5-10 
24.3 
27.9 
90.5 
10-25 
3.2 
3.7 
11.8 
25-50 
0.2 
0.23 
0.7 
50-75 
0.3 
0.5 
2.4 
75-100 
0.2 
0.3 
3.5 
100-500 
0 
0.2 
1.8 
Сумма
28.2 
32.83 
110.7 
Преобладающее количество твердых частиц в маслах и масляной фракции 
составляют частицы размером от 5 до 10 мкм. Удаление столь мелких частиц из 
трансформаторных масел и масляных фракций весьма затруднительно. 
После пребывания проб в установке количество содержащихся в них 
механических частиц размером от 5 мкм до 50 мкм понизилось в 3,0 
– 
3,5 раза. 
Сравнительный анализ экспериментальных данных, приведенных в 
таблицах 1
-
2, показал, что понижение количества мелких частиц произошло 
вследствие преобразования последних в более крупные механические частицы. 
Такое преобразование мелких частиц 5
-
50 мкм в частицы размером от 50 до 500 
мкм объясняется реакциями окислительного превращения углеводородов (в том 
числе асфальтовые и омыляемые осадки), входящих в объем масел и фракций, 
активно протекающих в условиях эксплуатации электрических машин и 
аппаратов. [2] 
Кроме того, при эксплуатации маслонаполненных трансформаторов 
происходит старение твердой изоляции, основной компонентой которой 
являются целлюлозные материалы в виде бумаги или электрокартона, 
пропитанные трансформаторным маслом для заполнения в них газовых пор и 
воздушных прослоек. Поэтому концентрация твердых частиц может 
пополняться за счет волокон целлюлозы,
картона, бумаги, металлической пыли 
и продуктами старения масла, например, смолами.
Таким образом, максимальное количество механических примесей в 
исходных трансформаторных маслах и масляных фракциях находятся в 
интервале 5
-
50 мкм в 100 см
3
пробы. В то время как в процессе эксплуатации 
мелкие частицы преобразуются в более крупные в интервале 50
-
500 мкм в 100 
см
3
пробы. Для улучшения эксплуатационных свойств трансформаторных масел, 
увеличения коэффициента теплоотдачи, увеличения срока службы как масла, так 
и маслонаполненного электрооборудования необходимо не только удаление 
механических примесей на этапе производства, но и обеспечить мероприятия по 
снижению образования твердых частиц в процессе эксплуатации, тем более, что 

---

164 
удаление крупных частиц требует значительно меньших затрат на его 
организацию.
Источники: 
1.
Высогорец С.П. Оценка качества эксплуатационных масел силовых 
трансформаторов напряжением 35
–
110 кВ / С.П. Высогорец, А.П. 
Васильев
– 
Научно
-
технические ведомости СПбПУ. 
– 2013. – 
№1. 
– 
С. 
84–92; 
2.
Хабибуллина Л.Р. Дисс. канд. техн. наук, Казанский гос. энерг. ун
-
т, 
Казань, 2004. 
– 
152 с.;
3.
Ерастов А.Е., Новикова О.В. К вопросу о единой терминологии в 
системе регионального управления энергосбережением
. 
Научно
-
технические ведомости Санкт
-
Петербургского государственного 
политехнического 
университета. 
Экономические 
науки
. 
2015. 
№
2 (216)
. С. 68
-75; 
4.
Ризванова Г.И. Особенности старения трансформаторного масла в 
реальных условиях эксплуатации / Г.И. Ризванова, Л.Г. Гафиятуллин, 
М.Ш. Гарифуллин, В.К. Козлов, А.Н. Туранов // Известия высших 
учебных заведений. Проблемы энергетики. 
– 2015. – 
№ 9
–10. – 
С.91
–94; 
5.
Конников Е.А. Инвестиционная привлекательность энергетических 
проектов макроуровня на примере концепции энергетического 
поворота Германии // В сборнике: Эффективная энергетика
-2015 
Материалы научно
-
практической конференции с международным 
участием. 2015. С. 56
-66. 
УДК: 620.9