CC BY
84
УДК 621.315.615.2
ПОСТАНОВКА МЕТОДА В ИЦ-УКК ОАО «АНХК»
ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ГАЗОСТОЙКОСТИ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ МАСЕЛ В СООТВЕТСТВИИ С МЭК 60628
В.П. Томин, Е.Н. Корчевин
ОАО «Ангарская нефтехимическая компания», Испытательный центр -Управление контролем качества (ИЦ-УКК). 665830, г. Ангарск, KorchevinEN@anhk.rosneft.ru
Рассмотрен поставленный в Испытательном центре метод определения газостойкости трансформаторных масел в соответствии с МЭК 60628 «Жидкости изоляционные. Определение газостойкости в электрическом поле и при ионизации». Исследована зависимость показателя «газостойкость в электрическом поле» от содержания ароматических углеводородов в трансформаторном масле. Изучено влияние предварительной дегазации на показатель «газостойкость» и нативное содержание газов в масле. Ил. 2. Табл. 3. Библиогр. 9 назв.
Ключевые слова: трансформаторное масло; газостойкость; ароматические углеводороды; предварительная дегазация.
THE INTRODUCTION OF TRANSFORMER OILS GAS-PROOF DETERMINATION ACCORDING TO IEC 60628 IN TEST CENTER OF ANGARSK PETROCHEMICAL COMPANY
Tomin V.P., Korchevin E.N.
JSC "Angarsk Petrochemical Company", Test Center - management of quality control, Angarsk, Irkutsk region, 665830, Russia, KorchevinEN@anhk.rosneft.ru
Transformer oils gas-proof determination technique according to IEC 60628 "Gassing of insulating liquids under electrical stress and ionization", introduced in Test center was examined. The dependence of gas -proof in electric field and content of aromatic hydrocarbons in transformer oil was investigated. The influence of preliminary degassing of transformer oils on gas-proof and native gases content at transformer oils was investigated.
2 figures. 3 tables. 9 sources.
Key words: transformer oil; gas-proof; aromatic hydrocarbons; preliminary degassing.
ВВЕДЕНИЕ
В современном мире непрерывно растет потребление электроэнергии и доля высоковольтного оборудования в электрических сетях. В связи с этим постоянно повышаются требования к качеству изоляционных жидкостей, применяемых в высоковольтных трансформаторах.
Специалистами Испытательного центра проведена большая работа по созданию принципиально нового подхода к организации системы контроля качества трансформаторного масла на ОАО «АНХК». По инициативе ОАО «АНХК» и поддержке ОАО «НК «Роснефть» специалистами Испытательного центра (с применением современных целей и принципов стандартизации на основе международного стандарта МЭК 60296) был разработан и введен в действие ГОСТ Р 54331-2011 [2, 3], устанавливающий единообразные нормы к качеству трансформаторного масла с учетом задач отечественных и зарубежных производителей силового оборудования.
Внедрение методов испытаний на основе стандартов МЭК позволит организовать в ОАО «АНХК» систему контроля качества трансформаторного масла, соответствующую требованиям Международной электротехнической комиссии (МЭК), в целях расширения экспортного рынка сбыта и повышения уровня доверия зарубежных потребителей к высокому качеству масла трансформаторного ГК производства ОАО «АНХК».
ОАО «АНХК» является крупным производителем трансформаторного масла, как на внутренний рынок, так и на экспорт. Однако за период с начала 2012 г. по настоящее время ОАО «АНХК» получено более 25 официальных обращений потребителей по вопросам качества трансформаторного масла, из них почти половина обращений касаются газовых свойств трансформаторного масла и показателя «газостойкость в электрическом поле».
Данный показатель характеризует поведение трансформаторного масла в условиях высокого напряжения. Показатель является важной для конечного потребителя характеристикой трансформаторного масла и входит в комплекс методов оценки качества масла в соответствии с последней версией МЭК 60296:2012 и ГОСТ Р 54331-2011 [2,3].
Целью данной работы являлась постановка метода определения газостойкости транс-
форматорных масел в соответствии с МЭК 60628 «Жидкости изоляционные. Определение газостойкости в электрическом поле и при ионизации».
Исследование зависимости показателя газостойкости от содержания ароматических углеводородов в трансформаторном масле, изучение влияния предварительной дегазации на показатель газостойкость и нативное содержание газов в масле.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Специалистами Испытательного центра собрана, метрологически аттестована и введена в эксплуатацию установка по определению газостойкости трансформаторных масел в электрическом поле в соответствии с МЭК 60628 [1].
По данному методу испытаний трансформаторное масло насыщается водородом в реакционной камере (рис. 1). Затем на внутренний электрод, помещенный в реакционную камеру, подается внешнее напряжение номиналом 10 кВ. Внешний электрод заземлен. В результате изменения объема выделяющегося или поглощающегося под действием электрического поля водорода изменяется уровень жидкости в газовой бюретке. Регистрируется уровень дибутилфталата в бюретке в начальный момент и в конце испытания. Затем по полученным результатам рассчитывается величина газостойкости испытуемого масла.
На данной установке проводились испытания по определению газостойкости трансформаторных масел как производства ОАО «АНХК», так и других производителей (табл. 1).
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Величина газостойкости трансформаторного масла зависит от содержания массовой доли ароматических углеводородов в этом масле [9] (рис. 2).
По методу 1ЕС 60590 в пробах масла определялось содержание ароматического углерода, на основании чего можно судить о содержании в масле ароматических углеводородов.
У трансформаторных масел Nynas GX 11 и ВГ ОАО «Лукойл» с содержанием ароматического 8-9% масс. выделение газа меньше, чем у трансформаторного масла ГК ОАО «АНХК».
Чем больше трансформаторное масло со-
Подача газа В атмосферу
Дибутилфталат
Рис. 1. Реакционная камера и газовая бюретка в сборе
держит ароматических углеводородов, тем интенсивнее в масле идут процессы уплотнения углеводородов, ведущие к потемнению масла и росту тангенса угла диэлектрических потерь. Эти процессы ускоряются электрическим полем.
Большое содержание ароматического углерода положительно сказывается на газостойкости, но ухудшает стойкость масла против окисления по таким показателям как тангенс угла диэлектрических потерь, массовая доля осадка и общее кислотное число (табл. 1).
Важно отметить, что в соответствии со спецификацией масла Nynas GX 11 и ВГ ОАО «Лукойл» по показателям «стабильность против окисления», «содержание серы» уступают маслу трансформаторному ГК ОАО «АНХК».
Технология производства масла ГК в ОАО «АНХК» включает стадии гидрокрекинга при давлении водорода 28 МПа, ректификации, гидродепарафинизации и гидрофинишинга при давлении водорода 4 МПа, что обеспечивает высокую степень чистоты продукта по отношению к ароматическим и гетероатомным соединениям, и придает маслу высокие диэлектрические свойства. В то же время эти соединения являются нативными поглотителями продуктов крекинга в электрическом поле, и их удаление переводит масло в разряд газовыделяющих в электрическом поле. Раздельное управление показателями «пробивное напряжение», «стабильность против окисления» и «газостойкость» невозможно [8].
Тем не менее, для выпуска высококачественной продукции и предотвращения возникновения ситуаций с получением жалоб потребителей, необходим постоянный контроль качества изоляционных жидкостей по показателю «газостойкость в электрическом поле».
В СТО 70238424.27.100.052-2013 и СТО 70238424.27.100.053-2013 [4,5] регламентной процедурой для подготовки трансформаторного масла к заливу в трансформатор является дегазация. В табл. 2 представлены результаты испытаний проб трансформаторного масла до и после дегазации.
По изученным данным четко прослеживается улучшение показателя газостойкость (снижение газовыделения в условиях испытания в среднем на 15-20%) после проведения дегазации. В связи с этим подтверждается требование СТО 70238424.27.100.053-2013 [4] о дегазации трансформаторного масла именно перед заливом в высоковольтное оборудование, поскольку дегазация масла на заводе-изготовителе не эффективна.
В соответствии с ТУ 38.1011025-85 показатель «газостойкость» является гарантийным и определяется 1 раз в год. При несоответствии результатов периодических испытаний по любому показателю требованиям ТУ испытания переводят в категорию приемосдаточных для каждой партии до получения положительных результатов не менее чем в трех партиях подряд. В связи с обращениями потребителей было принято решение о постоянном контроле
m
x
X
о
О
-С
m
о т; О m
О го О -о
ё о
го
>
X
S
m
■о
О с. m
о о сг
Характе Таблица 1 чистина трансформаторных масел
Название прооы Величина газ о стой кости мкл! мин Массовая доля Ароматического углерода. % (1ЕС 60590) Тангенс угла диэлектрических потерь по МЗК 60247 после окисления 500 ч Массовая доля осадка, %, по МЗК 61125 после окисления 500 ч Общее кислотное число, мг КОН/г масла, по МЗК 61125 после окисления 500 ч
Трансформаторное масло МУЫАЕСХ 11 (Швеция) 7:В 7:9 0:012 0:006 0,1
Арбитражная проба трансформаторного масла №23& от 19.01.13 резервуар 907 (ОАО «АНХК») 22, Б 1,9 0.009 0,002 0.0&
Проба трансформаторного масла (ОАО «АНХКе) за 2010 г 22,5 1,9 0.00& 0,002 0.0&
Арбитражная проба трансформаторного масла №3087 от 19.08.13 резервуар 90Б (ОАО «АНХК») 29:9 1,5 0.007 0,002 0.0&
Арбитражная проба трансформаторного масла №2945 от09.0&.13 резервуар 90& (ОАО «АНХК&) 27,3 Менее 1,5 0.006 0,002 0.0&
Трансформаторное масло ЕГ ОАО «Лукойл» -6,7 3.8 0,11 0.0045 0,23
§
D0 ГТ1
0
1
D0
S §
1 So
I
tn
0
! §
1
l\J
о
-л
Со §
КЗ
-J (О
00 о
Характеристика масел до и после дегазации
Таблица 2
Наименование прооы Газ о стой кость, мкл/мин Улучшение показателя. % Содержание растворенных газов в масле, % РД 34.46.303-98 Улучшение показателя
до дегазации после дегазации до дегазации после дегазации
Трансформаторное масло МУМАЭ ОХ 11 (Швеция) 9,3 18 СН4 - 0.00011 СО- 0.00012 С02 - 0,03600 £=0.03623 СН„ - 0.00007 СО - отсутствие С02 - 0"01282 Е=0.01289 в 3 раза
Проба масла ГК от 19.01.13 резервуар 907 (ОАО «АНХКв) 26,8 22, Б 16 СН4 - 0,00013 С02 -0:02603 £=0.02616 сн4 - 0.00006 С02 -0,01346 Е=0.01352 в 2 раза
Проба масла ГК от 19.08.13 резервуар 906 (ОАО «АНХКЕ) 33,4 29:9 11 СД - 0.00035 СН^-0,00013 СО- 0.00029 С02 - 0,02959 Е=0.03036 С2Н6 - отсутствие СН+ - 0.00007 СО- 0.00012 С02 - 0.01432 Е=0.01451 в 2 раза
Проба масла ГК от 09.08.13 резервуар 908 (ОАО' «АНХКв) 29,2 27,3 7 С2Н6 - 0.00025 СН4 - 0,00012 С02 - 0,02702 Е=0.02739 С2Н6 - отсутствие СН+ - отсутствие С02 - 0.01140 Е=0.01140 в 2 раза
Трансформаторное масло ВГ ОАО «Лукойл» -9,5 -6,7 30 С2Н6- 0.00014 СН4 - 0.00012 СО- 0.00013 С02 - 0,02807 £=0.02846 С2Н6 - отсутствие СН+ - 0.00006 СО- 0.00008 С02 - 0.01255 Е=0.01269 в 2 раза
§
00 гп
0
1
00 §
1 50
I
СП
0
1 §
1 м о
-л
Со §
м
5!
т
х
X
о о
-С
т
о т; О т
О го О -о
ё о
го
>
X
т
■о
О с. т
о о сг
Рис. 2. Содержание ароматического углерода и газостойкость трансформаторных масел
данного показателя трансформаторного масла. До постановки данного метода в испытательном центре для определения газостойкости трансформаторного масла ОАО «АНХК» приходилось отправлять пробы масла в сторонние организации за границу. Стоимость каждого анализа пробы трансформаторного масла на определение газостойкости составляет 1200 евро (около 55 000 рублей) с учетом доставки экспресс-почтой. После постановки метода рассчитано, что себестоимость того же анализа в Испытательном центре составляет 5 500 руб. В год ОАО «АНХК» выпускает 500 партий трансформаторного масла (табл. 3).
Таким образом, экономический эффект от постановки метода определения газостойкости
трансформаторных масел в ИЦ - УКК ОАО «АНХК» составит 24 750 тыс. руб. в год.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Для обеспечения производства высококачественного трансформаторного масла в системе стандартизации трансформаторных масел в соответствии с МЭК 60296 в Испытательном центре ОАО «АНХК» поставлен метод определения газостойкости трансформаторных масел в соответствии с МЭК 60628 «Жидкости изоляционные. Определение газостойкости в электрическом поле и при ионизации».
В ходе работы проведено исследование зависимости показателя газостойкости от содержания ароматических углеводородов в
Таблица 3
Стоимость анализа трансформаторного масла_
Лаборатория Стоимость одного анализа по определению газостойкости, руб. Стоимость анализов за год при наработке 500 партий масла в год, руб.
В лабораториях сторонних организаций за границей В лаборатории ИЦ-УКК ОАО «АНХК» Экономический эффект, руб. 55 000 5 500 49 500 27 500 000 2 750 000 24 750 000
трансформаторном масле, и подтверждена необходимость дегазации изоляционных жидкостей перед заливкой в высоковольтное оборудование.
Определение показателя «газостойкость в электрическом поле» дает преимущество ОАО «АНХК» перед конкурентами - производителя-
ми трансформаторных масел, выводит трансформаторное масло ГК ОАО «АНХК» на международный уровень. А также позволяет выявлять закономерности, выяснять причины и обоснованность претензионных обращений конечных потребителей трансформаторного масла.
1. МЭК 60628 «Жидкости изоляционные. Определение газостойкости в электрическом поле и при ионизации».
2. МЭК 60296 «Жидкости для применения в электротехнике. Неиспользованные минеральные изоляционные масла для трансформаторов и распределительных устройств».
3. ГОСТ Р 54331-2011 «Жидкости для применения в электротехнике. Неиспользованные нефтяные изоляционные масла для трансформаторов и выключателей. Технические условия».
4. СТО 70238424.27.100.053-2013 «Энергетические масла и маслохозяйства электрических станций и сетей. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования».
5. СТО 70238424.27.100.052-2013 «Энергетические масла и маслохозяйства электрических стан-
ЖИЙ СПИСОК
ций и сетей. Условия поставки. Нормы и требования».
6. СТО 70238424.27.100.051-2013 «Маслохозяйства электрических станций и сетей. Условия создания. Нормы и требования».
7. РД 34.46.303-98 «Методические указания по подготовке и проведению хроматографического анализа газов, растворенных в маслах силовых трансформаторов».
8. Производство трансформаторного масла в соответствии с требованиями МЭК 60296:2003. Вопросы технического регулирования / Ж.Ю. Гусакова [и др.] // Мир нефтепродуктов. 2011. № 9. С. 54-57.
9. Липштейн Р.А., Шахнович М.И. Трансформаторное масло. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Энер-гоатомиздат, 1983. 296 с.
Поступило в редакцию 17 декабря 2013 г.
