Научная статья на тему 'ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА СПЕКТРАЛЬНЫМ МЕТОДОМ'

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА СПЕКТРАЛЬНЫМ МЕТОДОМ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
232
31
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТРАНСФОРМАТОРНОЕ МАСЛО / КИСЛОТНОЕ ЧИСЛО / ТАНГЕНС УГЛА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ / ИЗОЛИРУЮЩАЯ СРЕДА / СТЕПЕНЬ ДЕГРАДАЦИИ / АРОМАТИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ / ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ / ВИДИМАЯ ОБЛАСТЬ СПЕКТРА / ДЛИНА ВОЛНЫ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Валиуллина Дилия Мансуровна, Ильясова Юлия Камильевна, Козлов Владимир Константинович, Гиниатуллин Руслан Анатольевич, Старостина Татьяна Юрьена

ЦЕЛЬ. В работе изложены основы анализа состава трансформаторного масла спектральным методом. Трансформаторные масла - как и любые другие изоляционные масла, представляют собой жидкие диэлектрики, которые предназначаются для изолирования токонесущих элементов электрооборудования, таких, как трансформаторы, конденсаторы, кабели; являются теплопроводящей средой, способствующей пассивному охлаждению, а также помогают погасить электрическую дугу в выключателях. Требования к чистоте трансформаторных масел остаются достаточно строгими, так как, срок службы трансформатора - это время правильной работы его изоляционной системы, в общем, и трансформаторного масла, в частности. В процессе эксплуатации в масле накапливаются продукты окисления, загрязнения и прочие примеси, то есть изменяется его физико-химический состав. МЕТОДЫ. В работе представлены результаты исследования трансформаторного масла и предложена оригинальная методика определения физико-химических характеристик трансформаторных масел, их марок, используя видимую область спектра. Определение цвета различных объектов является важной задачей во многих отраслях науки и техники. РЕЗУЛЬТАТЫ. Для изучения цветовых характеристик масел применяют источники излучения белого света. В прошедшем через кювету свете будут проявляться поглощение и рассеяние света составными частями масла, а в свете наблюдаемом в перпендикулярном направлении к распространению облучения будет присутствовать только рассеянное излучение на коллоидных частицах масла и излучение люминесценции масла. Дополнительно применялись лазерные светодиодных источников красного цвета λизл=650 нм, зеленого цвета λизл=530 нм и светодиоды с длиной волны излучения равной 395нм с полушириной ~ 30 нм не имеющего в излучении сплошного видимого света. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Полученные результаты позволяют сделать заключение, что используя видимую область спектра, можно определять характеристики трансформаторных масел и их изменения в процессе эксплуатации.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Валиуллина Дилия Мансуровна, Ильясова Юлия Камильевна, Козлов Владимир Константинович, Гиниатуллин Руслан Анатольевич, Старостина Татьяна Юрьена

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DETERMINATION OF TRANSFORMER OIL CHARACTERISTICS BY SPECTRAL METHOD

THE PURPOSE. The paper describes the fundamentals of the analysis of the composition of transformer oil by the spectral method. Transformer oils - like any other insulating oils, are liquid dielectrics that are designed to insulate current-carrying elements of electrical equipment, such as transformers, capacitors, cables; are a heat-conducting medium that promotes passive cooling, and also help to extinguish the electric arc in the circuit breakers. The requirements for the purity of transformer oils remain quite strict, since the service life of a transformer is the time of correct operation of its insulation system, in general, and transformer oil, in particular. During operation, oxidation products, pollution and other impurities accumulate in the oil, that is, its physicochemical composition changes. METHODS. The paper presents the results of a study of transformer oil and proposes an original method for determining the physicochemical characteristics of transformer oils, their grades, using the visible region of the spectrum. Determining the color of various objects is an important task in many branches of science and technology. RESULTS. To study the color characteristics of oils, white light sources are used. The light transmitted through the cuvette will show absorption and scattering of light by the constituent parts of the oil, and in the light observed in the perpendicular direction to the propagation of radiation, there will be only scattered radiation on the colloidal particles of the oil and the luminescence radiation of the oil. Additionally, we used laser LED sources of red color λrad = 650 nm, green color λrad = 530 nm, and LEDs with a radiation wavelength of 395 nm with a half-width of ~ 30 nm that did not have continuous visible light in the radiation. CONCLUSION. The results obtained allow us to conclude that using the visible region of the spectrum, it is possible to determine the characteristics of transformer oils and their changes during operation.

Текст научной работы на тему «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА СПЕКТРАЛЬНЫМ МЕТОДОМ»

[Мж^и

УДК 621.315.615.218

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА СПЕКТРАЛЬНЫМ МЕТОДОМ

Д.М. Валиуллина1, Ю.К. Ильясова1, В.К. Козлов1, Р.А. Гиниатуллин2,

Т.Ю. Старостина2

1Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия

2Казанский национальный исследовательский технологический университет,

г. Казань, Россия

Резюме: ЦЕЛЬ. В работе изложены основы анализа состава трансформаторного масла спектральным методом. Трансформаторные масла - как и любые другие изоляционные масла, представляют собой жидкие диэлектрики, которые предназначаются для изолирования токонесущих элементов электрооборудования, таких, как трансформаторы, конденсаторы, кабели; являются теплопроводящей средой, способствующей пассивному охлаждению, а также помогают погасить электрическую дугу в выключателях. Требования к чистоте трансформаторных масел остаются достаточно строгими, так как, срок службы трансформатора - это время правильной работы его изоляционной системы, в общем, и трансформаторного масла, в частности. В процессе эксплуатации в масле накапливаются продукты окисления, загрязнения и прочие примеси, то есть изменяется его физико-химический состав. МЕТОДЫ. В работе представлены результаты исследования трансформаторного масла и предложена оригинальная методика определения физико-химических характеристик трансформаторных масел, их марок, используя видимую область спектра. Определение цвета различных объектов является важной задачей во многих отраслях науки и техники. РЕЗУЛЬТАТЫ. Для изучения цветовых характеристик масел применяют источники излучения белого света. В прошедшем через кювету свете будут проявляться поглощение и рассеяние света составными частями масла, а в свете наблюдаемом в перпендикулярном направлении к распространению облучения будет присутствовать только рассеянное излучение на коллоидных частицах масла и излучение люминесценции масла. Дополнительно применялись лазерные светодиодных источников красного цвета Хизл=650 нм, зеленого цвета Хизл=530 нм и светодиоды с длиной волны излучения равной 395нм с полушириной ~ 30 нм не имеющего в излучении сплошного видимого света. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Полученные результаты позволяют сделать заключение, что используя видимую область спектра, можно определять характеристики трансформаторных масел и их изменения в процессе эксплуатации.

Ключевые слова: трансформаторное масло; кислотное число; тангенс угла диэлектрических потерь; изолирующая среда; степень деградации; ароматические соединения; люминесценция; видимая область спектра; длина волны.

DETERMINATION OF TRANSFORMER OIL CHARACTERISTICS BY SPECTRAL

METHOD

DM. Valiullina1, YuK. Ilyasova2, VK. Kozlov3, RA. Giniatullin4, TYu. Starostina5

1Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia 2Kazan National Research Technological University, Kazan, Russia

Abstract: THE PURPOSE. The paper describes the fundamentals of the analysis of the composition of transformer oil by the spectral method. Transformer oils - like any other insulating oils, are liquid dielectrics that are designed to insulate current-carrying elements of electrical equipment, such as transformers, capacitors, cables; are a heat-conducting medium that promotes passive cooling, and also help to extinguish the electric arc in the circuit breakers. The requirements for the purity of transformer oils remain quite strict, since the service life of a transformer is the time of correct operation of its insulation system, in general, and transformer oil, in particular. During operation, oxidation products, pollution and other impurities accumulate

in the oil, that is, its physicochemical composition changes. METHODS. The paper presents the results of a study of transformer oil and proposes an original method for determining the physicochemical characteristics of transformer oils, their grades, using the visible region of the spectrum. Determining the color of various objects is an important task in many branches of science and technology. RESULTS. To study the color characteristics of oils, white light sources are used. The light transmitted through the cuvette will show absorption and scattering of light by the constituent parts of the oil, and in the light observed in the perpendicular direction to the propagation of radiation, there will be only scattered radiation on the colloidal particles of the oil and the luminescence radiation of the oil. Additionally, we used laser LED sources of red color Xrad = 650 nm, green color Xrad = 530 nm, and LEDs with a radiation wavelength of395 nm with a half-width of ~ 30 nm that did not have continuous visible light in the radiation. CONCLUSION. The results obtained allow us to conclude that using the visible region of the spectrum, it is possible to determine the characteristics of transformer oils and their changes during operation.

Keywords: transformer oil; acid number, dielectric loss tangent; insulating medium; degree of degradation; aromatic compounds; luminescence; visible spectral region; wavelength.

Введение

Трансформаторное масло - минеральное масло высокой чистоты и низкой вязкости, которое применяется для заливки измерительных и силовых трансформаторов, масляных выключателей, а также, реакторного оборудования. Трансформаторное масло - это нефтепродукт, находящий широкое применение в электроэнергетике. Трансформаторное масло в силовом трансформаторе выполняет две функции: изолирующую и охлаждающую. Состояние масла изменяется в зависимости от режима работы трансформатора под действием температуры, электрического поля и сил гравитации. Эти изменения также существенно зависят от марки применяемого трансформаторного масла. Трансформаторное масло изолирует находящиеся под напряжением части и узлы силового трансформатора, отводит тепло от нагревающихся при работе трансформатора частей, а также предохраняет изоляцию от влаги. Только в случае применения качественного трансформаторного масла, трансформатор прослужит долго и не будет доставлять технических проблем.

Требования к чистоте трансформаторных масел остаются достаточно строгими, так как, срок службы трансформатора - это время правильной работы его изоляционной системы, в общем, и трансформаторного масла, в частности. В процессе эксплуатации в масле накапливаются продукты окисления, загрязнения и прочие примеси, то есть изменяется его физико-химический состав .

Основные показатели качества трансформаторного масла: содержание механических примесей (класс чистоты), кислотное число (мгКОН/г), содержание водорастворимых кислот и щелочей рН), влагосодержание (г/т), температура вспышки в закрытом тигле, среднее пробивное напряжение (кВ), тангенс угла диэлектрических потерь (%), и содержание фурановых соединений (ррт).

Механические примеси. Механические примеси являются нерастворенными веществами, содержащимися в масле в виде осадка или во взвешенном состоянии. Это -волокна, пыль, продукты растворения в масле компонентов, применяемых в конструкции трансформатора (лаков, красок и т.п.). Другие примеси появляются в масле после внутренних повреждений трансформатора (электрической дуги, мест перегревов) в виде обуглившихся частиц. По мере старения в масле накапливается шлам, который, осаждаясь на изоляции силового трансформатора, ухудшает её диэлектрические свойства.

Исследованиями зарубежных ученых выявлено , что именно механические примеси, имеющие размер менее 5 мкм, являются наиболее опасными для функционирования трансформатора, так как они представляют примерно 95% от общего числа загрязнителей в масле и в основном являются продуктами окисления масла.

Кислотное число трансформаторного масла- один из важнейших параметров данного нефтепродукта. Определение кислотного числа является неотъемлемой частью как сокращенного, так и полного анализа трансформаторного масла. В общем случае кислотным числом называют количество миллиграммов КОН, требующегося для нейтрализации 1 г нефтепродукта.

Содержание водорастворимых кислот и щелочей свидетельствует о качестве масла. Они могут появиться как в процессе изготовления масла, так и образоваться в результате его окисления в процессе эксплуатации. Этот показатель также способствует развитию коррозии и старению бумажной изоляции.

Содержание водорастворимых кислот и щелочей в 1 г эксплуатационного масла всех

марок:

- для трансформаторов мощностью более 630 кВА и для маслонаполненных герметичных вводов - не более 0,014 мг КОН,

- для негерметичных вводов напряжением до 500 кВ включительно - не более 0,03 мг КОН.

Влажность масла - это содержание в масле воды, как в молекулярно-растворенной, так и в связанной формах, которые находятся в масле в состоянии динамического равновесия и в зависимости от условий (температуры, степени увлажнения масла и состояния твердой изоляции), могут переходить из одной формы в другую.

Температурой вспышки трансформаторного масла называется та температура, при которой вспыхивает смесь паров масла с воздухом при поднесении открытого пламени. Температура вспышки характеризует испаряемость масла, дает представление о наличии в масле более или менее летучих углеводородов. Чем ниже температура вспышки, тем больше в нем летучих веществ. Температура вспышки трансформаторного масла не должна быть ниже 135°С.

Пробивное напряжение является важнейшим показателем качества трансформаторного масла, которое характеризует способность жидкого диэлектрика выдерживать электрическое напряжение без пробоя, т.е. определяет безаварийную работу всей системы изоляции оборудования. Чем выше рабочее напряжение трансформатора, тем большей величиной должна быть электрическая прочность масла.

Тангенс угла диэлектрических потерь^б) является показателем качества масла, чувствительным к присутствию в масле различных загрязнений (коллоидных образований, растворимых металлоорганических соединений и различных продуктов старения масла и твердой изоляции). Определение tg5 позволяет выявить незначительные изменения свойства масла даже при очень малой степени загрязнения, которые не определяются химическими методами контроля.

Фурановые производные являются продуктом деградации целлюлозы и, будучи растворимыми в масле, могут быть измерены и служить мерой деградации изоляции. Наиболее устойчивым из фурановых производных является фурфурол, количество которого в основном используется для оценки состояния изоляции. Содержание фурановых производных, ограничивающее область нормального состояния трансформаторного масла, составляет 0,0015% массы масла. Определение содержания фурановых производных производится хроматографическими методами. [1-6].

Определение параметров качества трансформаторного масла требует сложного измерительного оборудования, химических реагентов и больших затрат времени. Для упрощения и снижения затрат и предлагается визуальный метод определения этих характеристик, что, несомненно, является актуальным в настоящее время, и существенно снижает затраты на определение указанных характеристик.

Материалы и методы

В работе [7] изложены основы анализа состава трансформаторного масла спектральным методом. Для изучения цветовых характеристик масел применяют источники излучения белого света. В настоящее время к лампам накаливания добавилось большое количество светодиодных источников излучения, которые находят широкое применение [8]. По этим источникам следует сделать следующее замечание, которое необходимо учитывать при их применении для цветовых измерений. В спектре светодиодных источников белого света присутствует мощная линия накачки и сплошной спектр излучения в видимой области. Линии накачки в этих источниках могут быть различными, а именно 440 нм, 450 нм и 460 нм с полушириной ~ 30 нм. Сплошной спектр начинается от линии накачки и простирается до 800 нм, имея во всех трех случаях максимум в области ~ 550 нм. Соотношение интенсивностей в линии накачки и в максимуме сплошного спектра 10:1, то есть линия накачки на порядок интенсивнее максимума сплошного спектра излучения. Наличие мощного фиолетового излучения в спектре белых светодиодов требует учета его при анализе цветовых характеристик масел, а именно необходимости учета вклада в цветовые характеристики масел излучения люминесценции масел, которое тем интенсивнее, чем короче длина волны линии накачки.

Для изучения характеристик масел полезно дополнительное применение лазерных светодиодных источников красного цвета Хизл=650 нм, зеленого цвета А.изл=530 нм и светодиода с длиной волны излучения равной 395нм с полушириной ~ 30 нм не имеющего в излучении сплошного видимого света.

В настоящее время в Российской Федерации наиболее широко распространенными являются масла марок ВГ, Nytro, ГК, Т-1500, Т-750 и ТКп [9, 10]. При одинаковых условиях эксплуатации срок службы масел ГК, ВГ и Nytro будет на порядок выше, чем масла ТКп,а маселТ-1500 и Т-750 в 2-3 раза выше, чем у ТКп. Существенную роль в отличии масел играет концентрация ароматических соединений входящих в состав масел [11-16]. В указанном ряду масел концентрация ароматических соединений возрастает от ВГ (единицы

%) до ТКп (порядка 15 % и выше). Увеличение концентрации ароматических соединений в маслах будет приводить к возрастанию люминесценции масел, а неизбежный рост смолисто-асфальтеновых веществ, вместе с увеличением концентрации ароматических соединений, будет приводить к возрастанию интенсивности рассеянного света.

Обсуждение результатов

При облучении прямоугольной емкости(кюветы) с маслом белым светом, как показано [7], в прошедшем через кювету свете будут проявляться поглощение и рассеяние света составными частями масла, а в свете наблюдаемом в перпендикулярном направлении к распространению облучения будет присутствовать только рассеянное излучение на коллоидных частицах масла и излучение люминесценции масла.

При облучении вазелинового масла (масла, в котором отсутствуют молекулы ароматических соединений), не наблюдается рассеянного света ни от источника белого света, ни от лазерных источников зеленого и красного излучения. Отсутствует и люминесценция этого масла при облучении его светодиодом с длиной волны 395 нм, так как в вазелиновом масле нет ароматических соединений, которые при этом облучении обязательно должны люминесцировать. Данный эксперимент позволяет доказать, что отсутствие ароматических соединений в вазелиновом масле и отсутствие рассеяния как от ультрафиолета, так и от зеленого и красного излучения свидетельствует об отсутствии в вазелиновом масле каких-либо частиц, как маленьких по размеру (отсутствует фиолетовое рассеяние при облучении белым светом), так и частиц большего размера, сравнимых с длиной волны зеленого (550 нм) и красного (655 нм) излучения. Отсутствие рассеяния излучения в вазелиновом масле является подтверждением того, что коллоидные частицы в трансформаторном масле образуются за счет ароматических соединений, как центры конденсации, а так как в вазелиновом масле ароматических соединений нет, то и нет возможности образования коллоидных рассеивающих частиц.

При облучении свежего трансформаторного масла марки ГК, в котором по сравнению с вазелиновым маслом, присутствуют ароматические соединения в концентрации ~ 1 %, излучением 395 нм появляется существенное фиолетовое свечение, доказывающее наличие ароматических соединений. Рассеянного излучения не наблюдается как при облучении белым светом, так и при облучении зеленым и красном светом, что свидетельствует об отсутствии рассеивающих частиц в свежем трансформаторном масле марки ГК.

На рис. 1а приведена фотография трансформаторного масла взятого из работающего трансформатора с малым кислотным числом и тангенсом угла диэлектрических потерь tg5=0,428 %, а на рисунке 1б с tg5=0,137 % при облучении светом светодиода с длиной волны 395 нм. Как видно из рис. 1, масла интенсивно люминесцируют причем у масла с большим tg5 интенсивность и насыщенность люминесценции выше.

На рисунке 1с приведена фотография второго из масел при облучении светом светодиода с белым спектром излучения и накачкой длиной волны 450нм, при этом появляется рассеянное излучение синего цвета, говорящее о наличии частиц размером <400 нм.

а) б)

Рис. 1. Фотография трансформаторного масла взятого из работающего трансформатора при облучении светом светодиода с длиной волны 395 нм:а - с малым кислотным числом и тангенсом угла диэлектрических потерь tgS=0,428 %; б - с тангенсом угла диэлектрических потерь tgS=0,137 %;с -фотография масла при облучении белым светом светодиода с длиной волны 450 нм

c)

Fig. 1. Photo of transformer oil taken from a working transformer when irradiated with light from an LED with a wavelength of395 nm: a with a small acid number and the tangent of the dielectric loss angle tgS=0.428 %; b with the tangent of the dielectric loss angle tgS=0.137 '%; with a photo of the oil when irradiated with white light of an LED with a wavelength of 450 nm

При повышении степени деградации масла в нем образуются более сложные ароматические соединения, люминесценция которых возбуждается даже зеленым лазером (рис. 2 а).

а)

Рис. 2. Изображение трансформаторного масла а -изображение люминесценции при облучении зеленым лазером масла с повышенной деградацией; б- фотография масла (с характеристиками масла представленного на рис. 1с при облучении излучением лампы накаливания, в которой отсутствует ультрафиолетовое излучение

6)

Fig. 2. Image of transformer oil a image of luminescence when irradiated with a green lasser of oil with increased degradation; b photo of oil (with the characteristics of the oil shown in Fig. 1c when irradiated with the radiation of an incandescent lamp, in which there is no ultraviolet radiation.

На рисунке 2 б приведена фотография масла (с характеристиками масла представленного на рисунке 1 б при облучении излучением лампы накаливания, в которой отсутствует ультрафиолетовое излучение. Сравнение рисунка 1 с и рисунка 2 б показывает, как меняется изображение за счет наличия люминесценции.

На рисунке 3 приведены фотографии масла ГК при освещении его разными источниками света: а — светодиод с длиной волны 395 нм и полушириной линии излучения ~ 30 нм; б -светодиод с белым спектром излучения и накачкой 450 нм; в -лазерный светодиод с длиной волны 530 нм (зеленый цвет). Как видно из рисунка 3, свежее масло ГК имеет слабую фиолетовую люминесценцию в начальной части прохождения луча (рис. 3 а) и слабо заметное рассеяние белого (рис. 3 б) и зеленого излучения (рис. 3 с) на имеющихся в незначительной концентрации коллоидных частицах в масле. В процессе эксплуатации в масле возрастает концентрация ароматических соединений и рассеивающих частиц, что приводит к увеличению интенсивности люминесценции масел и интенсивности рассеянного излучения.

На рисунке 4 приведены фотографии масла ГК взятого из силового трансформатора со сроком его эксплуатации 5 лет. Как видно из рисунка 4 а, пятно люминесценции уменьшилось в размерах из-за поглощения в более концентрированных ароматическими соединениями слоях и возросла его интенсивность за счет увеличения концентрации люминесцирующих молекул. Также несколько возрастает интенсивность рассеянного излучения при облучении белым светом и изменился его цвет, он становится зеленым при облучении белым светом (рис. 4 б) и при облучении зеленым лазером (рис. 4 в), что свидетельствует об увеличении концентрации и размеров рассеивающих коллоидных частиц.

а)

Рис. 3. Изображение масла ГК при освещении его разными источниками света а светодиод с длиной волны 395 нм и полушириной линии излучения ~ 30 нм; б - светодиод с белым спектром излучения и накачкой 450 нм; в -лазерный светодиод с длиной волны 530 нм (зеленый цвет).

6) c)

Fig. 3. The image of the HA oil when it is illuminated by different light sources. a LED with a wavelength of 395 nm and a half-width of the radiation line of ~ 30 nm;b an LED with a white emission spectrum and a pump of 450 nm; in a laser LED with a wavelength of530 nm (green).

а)

6) c)

Fig. 4. The image of the GC oil taken from the power transformer with its service life of 5 yearsand the image of the luminescence spot; b image of scattered radiation, when the oil is irradiated with white light; in the image of scattered radiation, when the oil is irradiated with a green laser

Рис.4. Изображение масла ГК взятого из силового трансформатора со сроком его эксплуатации5 лет а - изображение пятна люминесценции; б изображение рассеянного излучения, при облучении масла белым светом; в - изображение рассеянного излучения, при облучении масла зеленым лазером.

При облучении масла Т-750 существенно меняется цвет люминесценции масла (рис. 5 а), он становится зеленовато-синим и существенно уменьшается размер люминесцирующей области масла из-за повышения концентрации ароматических частиц и увеличения размера (количества бензольных колец в ароматической молекуле, что приводит к смещению максимума спектра люминесценции в длинноволновую область). Рассеянное излучение также увеличивается по интенсивности (рис. 5 б) и меняется его цвет (он становится зеленым), а при освещении зеленым лазером появляется желтая люминесценция сложных ароматических соединений (рис. 5 в).

При облучении масла ТКп, в котором концентрация ароматических соединений существенно выше, чем в предыдущих маслах, люминесценция масла сосредоточена в очень узкой пристеночной области и имеет зеленый цвет (рис. 6 а), что обусловлено существенным увеличением концентрации более сложных по структуре ароматических соединений. При этом, цвет рассеянного излучения становится желтым (за счет увеличения размеров коллоидных частиц) (рис. 6 б), а при облучении этого масла зеленым лазером резко возрастает люминесценция в желтой области спектра (рис. 6 в) за счет возбуждения более сложных ароматических молекул, концентрация которых в масле ТКп, существенно выше по сравнению с маслами ГК и Т-750.

а)

б)

в)

Рис. 5. Изображение масла Т - 750 а - Fig. 5. Image of T - 750 oil. a image of a

изображение пятна люминесценции; б -изображение рассеянного излучения, при облучении масла белым светом; в - изображение рассеянного излучения, при облучении масла зеленым лазером

luminescence spot; b image of scattered radiation, when the oil is irradiated with white light; in the image of scattered radiation, when the oil is irradiated with a green laser

а б

Рис. 6. Изображение масла ТКп. а - изображение пятна люминесценции; б - изображение рассеянного излучения, при облучении масла белым светом; в изображение люминесценции, при облучении масла зеленым лазером; г - вид сверху пятна люминесценции (рис.4 а).

B r

Fig. 6. Image of the TAP oil. a image of a luminescence spot; b image of scattered radiation, when the oil is irradiated with white light; in the luminescence image, when the oil is irradiated with a green laser d-top view of the luminescence spot (Fig. 4a)

Полученные результаты позволяют сделать заключение, что используя видимую область спектра, можно определять характеристики трансформаторных масел и их изменения в процессе эксплуатации, а также делать заключение о марке исследуемого масла, визуальным способом.

Литература

1. Липштейн Р.А., Шахнович М.И. Трансформаторное масло. М.: Энергоатомиздат, 1983. 296 с.

2. Козлов В.К., Гарифуллин М.Ш. Контроль состояния трансформаторных масел по их оптическим спектрам // Новое в российской электроэнергетике. 2017. № 1. С. 16-22.

3. Высогорец С.П. Разработка методики экспресс-анализа параметра качества изоляционного масла // Надежность и безопасность энергетики. 2018. № 1. С. 41-47.

4. СТО 70238424.27.100053-2013. Энергетические масла и маслохозяйства электрических станций и сетей. Нормы и требования. 2013. Москва: НП «ИНВЭЛ», издание 2-е. С. 17-18, 28

5. Томин В.П., Корчевин Е.Н. Исследование старения трансформаторных масел в атмосфере различных газов под воздействием электрического поля // 2017.Энергетик. № 5. С. 25-28.

6. Абдрашитов Р.Р. Диагностика и мониторинг силовых трансформаторов // Роль и место информационных технологий в современной науке: Сб. ст. междунар. науч.-практ. конф.2018. Уфа: АЭТЕРНА. С. 19-21.

7. Козлов В.К., Ильясова Ю.К., Валиуллина Д.М., Садыков Э.М., Туранов А.Н. Основы анализа состава трансформаторного масла спектральным методом // Электрические станции. 2020. № 8. С. 38-42.

8. Валиуллина Д.М., Гиниатуллин Р.А., Ильясова Ю.К., Козлов В.К. Визуальное определение характеристик трансформаторного масла // Актуальные научные исследования в современном мире. 2020. № 10(66). Ч. 1. С. 41-45.

9. Петрова В.В., Новиков В.Ф., Гарифуллина Р.Р. Проблемы пробоподготовки трансформаторного масла // Фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты: Материалы 1-й междунар. науч.-практ. конф.2017 . Грозный: ГГНТУ. С. 118120.

10. Сырцов А.И., Половинка Д.В., Парсентьев О.С. Повышение надежности силовых трансформаторов путем совершенствования их испытаний // Перспективы развития информационных технологий. 2016. № 32. С. 76-86.

11. Shutenko O., Proskurnina O. and Abramov V. Comparative analysis of risks which are accompanied by the use of typical and boundary gases concentrations for the diagnostics of high voltage transformers. Energetika. 2018. V. 64. Issue 3. pp137. https://doi.org/10.6001/energetika.v64i3.3806.

12. Вагапов Т.Р., Волкова Т.А. Трансформаторное масло как диагностическая среда силовых трансформаторов // Электротехнические комплексы и системы: Материалы междунар. науч.-практ. конф. 2016.Уфа: УГАТУ. С. 39-42.

13.Валиуллина Д.М., Ильясова Ю.К., Козлов В.К. Качественные методы спектрального анализа в диагностике трансформаторных масел // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2019. Т. 21. № 1-2. С. 87-92.

14. Poiss G., Vitolina S., Marks J. Development of a risk matrix considering specific features of the power transformer park of Latvia // Advances in Science, Technology and Engineering Systems Journal. 2018. V. 3. №. 1. 148-154.

15. OhodnickiP.R., Stewart E.M. Chemical Sensing Strategies for Real-Time Monitoring of Transformer Oil // IEEE Sensors Journal. 2017. V. 17. Iss. 8. P 5786-5806.

16. Jashandeep Singh, Yog Raj Sood, PiushVerma. Impact of Accelerated Stresses on Power Transformer Insulation // Energy and Power Engineering. 2017. V. 9. Iss. 4. Р. 217-231.

17. Lilan Liu et al. Influence of Moisture and Temperature on The Frequency Domain Spectroscopy Characteristics of Transformer Oil // Proc. of the IEEE International Conference on Dielectrics, 2016. Montpellier, France, V. 1. P. 565-568.

Авторы публикации

Валиуллина Дилия Мансуровна - канд. техн. наук, Казанский государственный энергетический университет.

Ильясова Юлия Камильевна - аспирант, Казанский государственный энергетический университет.

Козлов Владимир Константинович - д-р физ.-мат. наук, Казанский государственный энергетический университет.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Гиниатуллин Руслан Анатольевич - канд. тех. наук, Казанский национальный исследовательский технологический университет (КНИТУ).

Старостина Татьяна Юрьена - канд. пед. наук, Казанский национальный исследовательский технологический университет (КНИТУ).

References

1. Lipstein RA, Shakhnovich MI. Transformer oil. M .: Energoatomizdat, 1983. 296 p.

2. Kozlov VK, Garifullin MSh. Monitoring the state of transformer oils by their optical spectra. New in the Russian electric power industry. 2017;1:16-22.

3. Vysogorets SP. Development of a methodology for express analysis of the quality parameter of insulating oil. Dependability and safety of power engineering. 2018;1:41-47.

4. STO 70238424.27.100053-2013. Power oils and oil facilities of power plants and networks.Norms and requirements. 2013. Moscow: NP INVEL, 2nd edition. P. 17-18, 28

5. Tomin VP, Korchevin EN. Investigation of aging of transformer oils in an atmosphere of various gases under the influence of an electric field. Energetik. 20173;5:25-28.

6. Abdrashitov RR. Diagnostics and monitoring of power transformers // The role and place of information technologies in modern science: Sat. Art. international scientific-practical Conf. 2018. Ufa: AETERNA, pp. 19-21.

7. Kozlov VK, IlyasovaYuK, Valiullina DM, et al. Fundamentals of the analysis of the composition of transformer oil by the spectral method. Electric stations. 2020;8:38-42.

8. Valiullina DM, Giniatullin RA, Ilyasova YuK, et al. Visual determination of the characteristics of transformer oil. Actual scientific research in the modern world. 2020;10 (66):1:41-45.

9. Petrova VV, Novikov VF, Garifullina RR. Problems of transformer oil sample preparation. Fundamental and applied research: problems and results: Proceedings of the 1st international. scientific-practical Conf. 2017. Grozny: GGNTU, pp. 118-120.

10. Syrtsov AI, Polovinka DV, Parsentiev OS. Increasing the reliability of power transformers by improving their testing. Prospects for the development of information technologies. 2016;32:76-86.

11. Shutenko O, Proskurnina O and Abramov V. Comparative analysis of risks which are accompanied by the use of typical and boundary gases concentrations for the diagnostics of high voltage transformers Energetika. 2018;64(3):129-137 https://doi.org/10.6001/energetika.v64i3.3806.

12. Vagapov TR, Volkova TA. Transformer oil as a diagnostic medium for power transformers. Electrotechnical complexes and systems: Proceedings of the international. scientific-practical conf. 2016 Ufa: USATU. S. 39-42.

13. Valiullina DM, Ilyasova YuK, Kozlov VK. Qualitative methods of spectral analysis in the diagnosis of transformer oils. News of higher educational institutions. Energy problems. 2019;21:1-2:87-92.

14. Poiss G, Vitolina S, Marks J. Development of a risk matrix considering specific features of the power transformer park of Latvia. Advances in Science, Technology and Engineering Systems Journal. 2018;3(1):148-154.

15. Ohodnicki PR, Stewart EM. Chemical Sensing Strategies for Real-Time Monitoring of Transformer Oil. IEEE Sensors Journal. 2017;17(8):5786-5806.

16. Jashandeep Singh, Yog Raj Sood, PiushVerma. Impact of Accelerated Stresses on Power Transformer Insulation. Energy and Power Engineering. 2017;9(4):217-231.

17. Lilan Liu et al. Influence of Moisture and Temperature on The Frequency Domain Spectroscopy Characteristics of Transformer Oil. Proc. of the IEEE International Conference on Dielectrics. Montpellier, France. 2016;1:565-568.

Authors of the publication

Diliya M. Valiullina - Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia.

Yulia K. Ilyasova - Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia.

© Д.М. Валиуллина, Ю.К. Ильясова, В.К. Козлов, Р.А. Гиниатуллин, Т.Ю. Старостина Vladimir K. Kozlov - Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia. Ruslan A. Giniatullin - Kazan National Research Technological University, Kazan, Russia. Tatiana Yu. Starostina - Kazan National Research Technological University, Kazan, Russia.

Получено 18 марта 2021г.

Отредактировано 31 марта 2021г.

Принято 02 апреля 2021г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.