Почему определение электрической прочности стандартизовано

Контрольные вопросы

1. Что такое электрическая прочность диэлектриков? Электрической прочностью называют минимальную напряженность электрического поля при пробое изоляции в однородном электрическом поле. Свойство диэлектрика сохранять свое электрическое сопротивление под воздействием напряжения называется электрической прочностью. 2. Каковы физические основы явления пробоя твёрдых диэлектриков? Потеря диэлектриком своих изоляционных свойств при превышении напряжением некоторого критического значения называется пробоем Каждый из указанных механизмов пробоя может иметь место в одном и том же материале в зависимости от характера электрического поля, в котором он находится – постоянного или переменного, импульсного, низкой или высокой частоты; времени воздействия напряжения; наличия в диэлектрике дефектов, в частности закрытых пор; толщины материала; условий охлаждения и т. д. 3. Приведите характерные черты электрического и электротеплового пробоев. Электрический пробой по своей природе является чисто электронным процессом, когда из немногих начальных электронов в твердом теле создается электронная лавина. Развитие лавин сопровождается фотоионизацией (как в газах), которая ускоряет образование проводящего канала. Ускоренные полем электроны при столкновениях передают свою энергию узлам решетки и разогревают ее вплоть до плавления. В разрядном канале создается значительное давление, которое может привести к появлению трещин или полному разрушению изолятора.Чисто электрический пробой имеет место, когда исключено влияние электропроводности и диэлектрических потерь, обусловливающих нагрев материала, а также отсутствует ионизация газовых включений.В случае однородного поля и полной однородности материала пробивные напряженности при электрическом пробое могут служить мерой электрической прочности вещества. Такие условия удается наблюдать у монокристаллов многих окислов, щелочно-галоидных соединений и некоторых органических полимеров. При этом достигает более . Электрический пробой наблюдается у большинства диэлектриков при кратковременном (импульсном) воздействии напряжения.Тонкие пленки могут обладать существенно более высокой электрической прочностью, нежели массивные образцы. Это свойство получило название электрического упрочения материалов. Его использование позволяет повысить надежность пленочной изоляции микроэлектронных элементов и устройств, поскольку эксплуатационные значения напряженности поля в тонких пленках () близки к пробивным для объемных образцов. Электротепловой (тепловой) пробой возможен, когда выделяющееся в диэлектрике за счет электропроводности или диэлектрических потерь тепло (тепловыделение) становится больше отводимой теплоты. Тепловой пробой диэлектрика обычно связан с нарушением теплового равновесия в процессе разогрева за счет джоулевых (в постоянном поле) или диэлектрических потерь (в переменном поле). 4. Почему в электрическом поле диэлектрик «стареет»? Так как ухудшается изоляция. Из-за электрического поля происходит износ диэлектрика, приводящий к пробоям. 5. Почему электрическая прочность диэлектрика (электроизоляционного материала) является случайной величиной? Электрическим пробоем диэлектрика называют скачкообразное увеличение электропроводности(уменьшение сопротивления) материала при воздействии определенного напряжения, вплоть до образования электропроводящего плазменного канала. Явление электрического пробоя в газах или жидкостях часто называют «электрическим разрядом», что говорит о разряде емкости между электродами через этот канал. 6. Почему форма электродов влияет на величину экспериментально определяемой электрической прочности? , где – длина электрода, – поперечное сечение электрода, следовательно, наблюдается зависимость электрической прочности от формы электродов: , где Uпр = I * R 7. Объясните принцип работы установки для определения пробивных напряжений образцов твёрдых диэлектриков Подача высокого напряжения на диэлектрик с целью выявления его пробивного напряжения 8. Почему определение электрической прочности стандартизовано? Во избежание возникновения пробоев в диэлектриках, следовательно, увеличении «жизни» их изоляционных свойств. 9. Кратко опишите свойства конденсаторных бумаг и лакотканей Лакоткань — гибкий электроизоляционный материал. Изготавливается из ткани, пропитанной лаком. Лак, которым пропитывают тканевые основы, после отвердевания образует на лакоткани гибкую плёнку, которая обеспечивает материалу высокие электроизоляционные свойства. Тканевая же основа обеспечивает лакоткани механическую прочность. Конденсаторная бумага применяется в качестве диэлектрика для электрических конденсаторов. Конденсаторная бумага отличается малой толщиной ( от 1 до 30 мкм), высокой плотностью и небольшим содержанием неорганических примесей. Вопрос. Как зависит электрическая прочность Е_прот толщины диэлектрика, состоящего из тонких листов неоднородного материала? Ответ. При использовании двух слоев изоляции Е_пр возрастает, так как уменьшается вероятность попадания слабых (дефектных) мест под электроды, С увеличением числа слоев изоляции Е_пр вначале повышается до определенного числа слоев (слабые места перекрываются здоровыми), а затем снижается, из-за увеличения неоднородности диэлектрика (больше воздуха между листами бумаги) и увеличения неоднородности поля на краях электрода.

10.06.2019 24.49 Кб 0 10bzhd.docx

10.06.2019 200.19 Кб 0 4bzhd.doc

10.06.2019 622.41 Кб 2 effekt_Kholla.docx

10.06.2019 15.52 Кб 0 lr11_bzhd.docx

10.06.2019 117.51 Кб 3 LR1_1.docx

10.06.2019 99.41 Кб 25 Otchet_laba5.docx

10.06.2019 79.42 Кб 4 Radiorofly.docx

10.06.2019 504.46 Кб 7 Tipovik_ED.docx

10.06.2019 3.56 Mб 1 Квантование.rtf

Ограничение

Для продолжения скачивания необходимо пройти капчу:

Диэлектрическая прочность, что это и как измеряется?

Согласно Википедии, диэлектрической прочности определяется следующим образом:

Электрическая прочность — характеристика диэлектрика, минимальная напряжённость электрического поля, при которой наступает электрический пробой. Все газы, а также все твёрдые и жидкие диэлектрики обладают конечной электрической прочностью. Когда напряжённость электрического поля превышает электрическую прочность, диэлектрик начинает проводить электрический ток.

В физике термин диэлектрическая прочность имеет следующие значения:
Максимальная электрическая нагрузка на диэлектрический материал, которую может выдержать без пробоя

Касаемо продуктов LPS Laboratories, особенно очистителей для контактов, мы проверяем сколько вольт требуется, чтобы продукт начал проводить электричество. Визуализировать тест на диэлектрическую прочность таким образом: в емкость наливаем очиститель для контактов, один контакт помещаем в жидкость, второй контакт в жидкость на противоположной стороне емкости, между двумя контактами нет прямого контакта, кроме как через жидкость. Постепенно повышаем напряжение до тех пор, пока напряжение не повысит диэлектрическое сопротивление жидкости, цепь замкнется, и лампочка загорится. Количество вольт, при котором цепь замыкается (электричество проходит между двумя контактами погруженными в жидкость) — это и есть диэлектрическая прочность жидкости. (См. диаграмму ниже).

Почему это важно? Если Вы электрик или техник в энергетике, зная напряжение на очищаемом оборудовании, и зная диэлектрическую прочность очистителя можно быть уверенным в безопасности операции. Например: бытовая розетка находится под напряжением 220 вольт. Для ее очистки требуется очиститель с диэлектрической прочностью более 220В. В линейке LPS есть много очистителей для контактов с диэлектрической прочностью от 9000В до более чем 45 000В. А Вы знаете, какой из очистителей контактов имеет диэлектрическую прочность 47,5 кВ (45 000В)?

Почему определение электрической прочности стандартизовано

А.Бульхин, В.Андреев, Б.Попов, В.Попов
Cравнительный анализ характеристик симметричных кабелей в алюминиевой и свинцовой оболочках

Просмотры: 3021

Дан сравнительный анализ конструктивных и электрических характеристик симметричных кабелей с кордельно-полистирольной и пленко-пористо-пленочной изоляцией в алюминиевой и свинцовой оболочках; показано, что кабели связи в алюминиевой оболочке имеют неоспоримые преимущества практически по всем характеристикам.

Несмотря на очень широкое распространение оптических кабелей, на российском рынке все еще находят применение симметричные кабели с медными жилами с практически одинаковыми электрическими характеристиками передачи (в первую очередь коэффициент затухания, волновое сопротивление и рабочая емкость), но имеющие разные защитные металлические оболочки (свинцовые или алюминиевые).

Исторически первыми были кабели связи в свинцовой оболочке: высокочастотные – марок МКСГ, МКСБп, МКСБШп, МКСГШп, и низкочастотные – марок ТЗГ, ТЗБ, ТЗШп. Вместо них в середине прошлого века были разработаны более современные и надежные аналогичные кабели в алюминиевых оболочках: высокочастотные – марок МКСАШп, МКСАБп, МКСАБпШп, и низкочастотные – марок ТЗПАШп, ТЗПАБп, ТЗПАБпШп.

В середине 90-х годов внедрены в производство высокочастотные кабели с пленко-пористо-пленочной полиэтиленовой изоляцией медных жил с алюминиевой оболочкой марок МКПпАШп, МКПпАБп, МКПпАБпШп, МКПпАКпШп. На сегодня пленко-пористо-пленочная изоляция по сравнению с другими типами имеет более высокие диэлектрические характеристики.

Анализ характеристик указанных выше кабелей показывает, что однотипные кабели с алюминиевыми и свинцовыми оболочками имеют идентичные электрические характеристики передачи и предназначены для эксплуатации в одинаковых условиях.

При этом кабели в алюминиевой оболочке имеют ряд преимуществ [1]:

•повышенную защищенность от внешних электромагнитных влияний, что позволяет использовать их для прокладки вдоль линий железных дорог, в районах повышенной грозодеятельности и сближения с ЛЭП;
•повышенную механическую прочность, что позволяет использовать кабели без брони;
•повышенную стойкость к вибрационным нагрузкам (в алюминиевых оболочках отсутствует наблюдаемый у свинцовых оболочек самопроизвольный рост кристаллов при повышении температуры);
•отсутствие у алюминия, в отличие от свинца, явления текучести при вертикальной прокладке кабеля;
•меньшую массу (алюминиевые оболочки в четыре раза легче свинцовых);
•защитные покровы типа Шп, БпШп и другие обеспечивают высокую коррозионную (за счет хорошей адгезии сплошного полиэтиленового шланга к алюминиевой оболочке, на поверхность которой наносится слой битума) и механическую защиту кабелей.
Здесь уместно отметить, что конструктивные размеры свинцовых и алюминиевых оболочек близки друг к другу. Поэтому для использования кабелей в алюминиевой оболочке при ремонте действующих линий связи, выполненных кабелями в свинцовой оболочке, разработаны и используются специальные соединительные комплекты КРМА.

Некоторые ведомства, особенно специальные, продолжают использовать, в том числе и для ремонта действующих линий связи, в основном кабели со свинцовыми оболочками. Скорее всего, это дань традиции. На сегодняшний день стоимость кабелей с алюминиевой оболочкой значительно ниже стоимости кабелей в свинцовой оболочке. В статье проводится сравнительный анализ основных характеристик указанных кабелей связи.

Параметры взаимного
влияния между цепями

К основным параметрам, определяющим качество передачи по высокочастотным симметричным кабелям при работе аналоговых (АСП) и цифровых (ЦСП) систем передачи, относятся параметры взаимного влияния между цепями. При работе двухкабельных систем связи основной характеристикой является защищенность от взаимных влияний на дальнем конце. Именно эта характеристика нормируется на длине усилительного участка АСП и регенерационного участка ЦСП в соответствии с требованием ГОСТ-15125-92. На рис.1 приведены частотные характеристики усредненных значений защищенности на дальнем конце Аз для сравниваемых кабелей в алюминиевой и свинцовой оболочках.

Измерения защищенности на дальнем конце проводились на двух участках действующих линий связи, построенных с использованием кабеля со свинцовой оболочкой марки МКСБ-4 × 4 × 1,2 длиной 3,46 км и кабеля с алюминиевой оболочкой МКСАБп-4 × 4 × 1,2 длиной 3,3 км [2, 3] (оба участка линий состоят из четырех строительных длин, соединенных по оператору х··). Такие же измерения проводились в заводских условиях на линии, составленной из четырех строительных длин кабеля в алюминиевой оболочке марки МКПпАБп-4 × 4 × 1,2, соединенных между собой по оператору х··, общей длиной 3,3 км.

Анализ результатов измерений Аз, представленных на рисунке, показывает, что характеристики помехозащищенности цепей кабеля в алюминиевой оболочке несколько лучше, чем кабеля в свинцовой оболочке. Объяснить это можно более высокой геометрической и диэлектрической однородностью пленко-пористо-пленочной изоляции и большей жесткостью алюминиевой оболочки (более стабильная геометрия четверок) по сравнению с кабелем в свинцовой оболочке.

Экранирующие характеристики кабельных оболочек

Кабельные линии связи практически всегда подвержены внешним электромагнитным влияниям со стороны линий электропередачи и электрифицированных железных дорог. Мощными источниками внешних электромагнитных воздействий являются также разряды атмосферного электричества. В особый период, когда есть угрозы масштабных террористических актов с применением оружия массового поражения, нельзя исключать возникновения ядерных взрывов. Распространяющийся во время ядерного взрыва электромагнитный импульс (ЭМИ) может оказывать интенсивное опасное и мешающее воздействие на подземные кабельные линии связи.

Один из самых эффективных методов защиты от внешних электромагнитных воздействий – использование металлических кабельных экранов. Знание экранирующих характеристик позволяет сравнивать металлические покровы разных материалов и конструкций по эффективности обеспечиваемой ими защиты от внешних электромагнитных полей. Защитное действие экрана обусловлено наведением в нем продольных и вихревых токов, обратное действие которых и создает экранирующий (защитный) эффект. В диапазоне низких частот экранирование происходит за счет продольных токов, а в диапазоне высоких частот (выше 10–20 кГц) экранирование за счет наведенных вихревых токов является определяющим.

В кабельной технике количественно защитное действие экрана принято оценивать идеальным коэффициентом защитного действия, обозначаемым КЗД, на частоте 50 Гц при различных значениях продольной ЭДС. Именно этот параметр и нормируется для конкретных конструкций кабелей связи. Сравним кабели связи со свинцовой и алюминиевой оболочкой по величине КЗД. В общем виде КЗД – это отношение напряжения в цепи кабеля при наличии металлической оболочки к напряжению в цепи без оболочки. Чем меньше величина КЗД, тем лучше кабель защищает от внешних электромагнитных влияний. Для бронированных кабелей, которые прокладываются непосредственно в грунт, формула для определения КЗД записывается так [4]:

где Rобп – сопротивление оболочки постоянному току; Lвнутр – внутренняя индуктивность оболочки.

Из этого выражения видно, что идеальный КЗД снижается с уменьшением частоты и снижением сопротивления постоянному току.

Таким образом, используя кабели с алюминиевой оболочкой вместо свинцовой (удельное сопротивление алюминия в 7,5 раз меньше свинца), можно при прочих равных условиях в несколько раз уменьшить (улучшить) идеальный КЗД. Это подтверждается данными, приведенными в [4]: сопротивление постоянному току оболочки кабеля МКСБ-4 × 4 × 1,2 Rобп = 2,05 Ом/км, а кабеля МКСАБп-4 × 4 × 1,2 Rобп = 0,4 Ом/км. При величине продольной ЭДС, равной 150 В/км, КЗД = 0,36 кабеля МКСБ-4 × 4 × 1,2 со свинцовой оболочкой и КЗД = 0,1 кабеля МКСАБп-4 × 4 × 1,2 с алюминиевой оболочкой.

Наиболее интенсивными источниками внешних электромагнитных воздействий на подземные кабельные линии связи являются грозовые разряды и электромагнитный импульс ядерного взрыва (ЭМИ ЯВ).

Импульс грозового разряда и ЭМИ ЯВ имеют схожую форму и отличаются в основном длительностями фронта импульса и волны. Согласно [5, 6] для импульса грозового разряда τф = 5 мкс; τв = 65 мс
и амплитуда импульса тока молнии Im = 50 кА. Соответственно для ЭМИ ЯВ: τф = 10 мкс; τв = 5 мкс и напряженность электрического поля Em = 50 кВ/м. Используя эти усредненные значения параметров импульсов, в [7] приведены результаты расчета напряжения в цепи «жила–оболочка» для симметричных и коаксиальных кабелей связи. Для симметричного кабеля со свинцовой оболочкой марки МКСБ-4 × 4 × 1,2 при удельном сопротивлении грунта ρ = 100 Ом∙м: Uгроза = 8 750 В, Uэми = 4 120 В. Соответственно для кабеля с алюминиевой оболочкой марки МКСАБп-4 × 4 × 1,2: Uгроза = 2 230 В, Uэми = 2 110 В.
Анализ этих данных показывает, что значительно большее напряжение в цепи «жила-оболочка» наводится в кабелях связи со свинцовой оболочкой. При этом для кабелей в свинцовой оболочке это напряжение может оказаться больше пробивного напряжения изоляции.

Электрическая прочность изоляции симметричных кабелей

Электрическая прочность изоляции кабеля – весьма важная характеристика, влияющая на надежность работы оборудования связи. Как составная часть линейного тракта, кабель связи должен обладать не только хорошими экранирующими характеристиками, но и высокой электрической прочностью изоляции. Особенно это касается кабелей, прокладываемых вдоль железных дорог, а также на участках сближения с ЛЭП и в районах с повышенной грозодеятельностью. Сравним электрическую прочность кабелей с кордельно-полистирольной и пленко-пористо-пленочной изоляцией жил.

Стандартизованная звездная четверка с кордельно-полистирольной изоляцией включает в себя две пары жил, изолированных спирально наложенным разноцветным полистирольным корделем диаметром 0,8 мм и полистирольной лентой толщиной 0,05 мм с перекрытием 25–30%. Электрическое поле симметричного кабеля с комбинированной воздушно-пластмассовой изоляцией имеет сложный характер. В [8] показано, что в конструкции с кордельно-полистирольной изоляцией жил максимальная напряженность электрического поля в 2,14 раза выше, чем при однородной (например, сплошной полиэтиленовой изоляции). В кабеле с кордельно-полистирольной изоляцией напряженность поля резко возрастает в воздушных клиньях между корделем и медной жилой, превышая более чем в два раза максимальную напряженность поля при однородной изоляции жил. Электрический разряд в кордельно-полистирольной изоляции кабеля типа МКС обусловлен воздействием на изоляцию частичных разрядов, возникающих в воздушной части изоляции, в местах усиления напряженности электрического поля [8].

От указанных недостатков в части электрической прочности свободен симметричный кабель с пленко-пористо-пленочной изоляцией жил. Обусловлено это тем, что этому типу изоляции, в отличие от других типов, присуща повышенная однородность. Изоляция жилы состоит из трех концентрических слоев полиэтилена. Наружный и внутренний слои представляют собой сплошное пленочное покрытие. Между ними расположен основной промежуточный слой, имеющий вспененную (пористую) структуру. Изоляция окрашена в четыре цвета: красный, зеленый, желтый и синий. Пигмент введен в наружное пленочное покрытие. Высокая однородность пористого слоя изоляции обеспечивается применением физического вспенивания полиэтилена газообразным азотом, которое обеспечивает равномерное распределение мелких пузырьков газа одинакового размера. Кроме этого, повышенная геометрическая и диэлектрическая однородность изоляции обеспечивается наличием на экструдере системы автоматического регулирования диаметра и погонной емкости, а также контролем эксцентриситета изолированной жилы.

Электрическая прочность изоляции с экономической точки зрения принято определять испытанием образцов кабеля метровой длины по методике, изложенной в ГОСТ 2990-78. Результаты испытаний обрабатываются методами математической статистики, и определяются характеристики случайной величины: среднее значение пробивного напряжения между жилами Uж-ж и между жилами и экраном (оболочкой) Uж-экр, а также их среднеквадратические отклонения σ.

Испытания на пробой проводились напряжением переменного тока на образцах метровой длины кабелей марки МКПпАШп-4 × 4 × 1,2 и МКСАШп-4 × 4 × 1,2 между жилами, а также между жилами и экраном при помощи пробойной установки УМУ-1М. С целью исключения перекрытия разряда по поверхности концов испытуемых образцов, изолированные жилы на концах разносились относительно друг друга на максимально возможные расстояния. Всего испытано по 40 образцов каждого кабеля. Образцы отрезались из разных строительных длин, что позволило точнее учесть наличие неоднородностей изоляции, носящих случайный характер.

Для определения электрической прочности изоляции на линии необходимо знать среднее значение пробивного напряжения на строительной длине кабеля. С увеличением длины кабеля величина пробивного напряжения снижается. Это можно объяснить тем, что с ростом длины увеличивается вероятность появления в кабеле более неоднородного участка изоляции. По методике, изложенной в [9], выполнен пересчет пробивного напряжения с образцов метровой длины на строительную длину 850 м. В таблице приведены результаты испытания электрической прочности кабелей с кордельно-полистирольной и пленко-пористо-пленочной изоляцией рассматриваемых кабелей.

Анализ результатов испытаний электрической прочности изоляции, приведенных в таблице, показывает, что электрическая прочность кабеля с пленко-пористо-пленочной изоляцией в три-четыре раза выше, чем кабеля с кордельно-полистирольной изоляцией. Обусловлено это наличием двух пленок из сплошного полиэтилена и высокой однородностью пористого слоя за счет формирования большого количества мелких закрытых газовых пор.

В результате проведенного сравнительного анализа конструктивных и электрических характеристик симметричных кабелей в свинцовой и алюминиевой оболочках можно сделать выводы:

•кабели связи с алюминиевой оболочкой имеют неоспоримое преимущество практически по всем электрическим характеристикам, определяющим защищенность цепей от опасных и мешающих внешних электромагнитных воздействий, а также по механическим характеристикам (при этом стоимость кабелей в алюминиевых оболочках значительно ниже цены кабелей в свинцовой оболочке);
•для использования кабелей связи в алюминиевой оболочке на действующих линиях связи со свинцовой оболочкой имеются специальные комплекты для монтажа кабельных муфт;
•коэффициент защитного действия от опасных внешних электромагнитных полей, в том числе и от ЭМИ ядерного взрыва, кабеля в алюминиевой оболочке более чем в три раза меньше (лучше), чем у кабеля в свинцовой оболочке;
•электрическая прочность изоляции кабелей связи с пленко-пористо-пленочной изоляцией в три-четыре раза выше, чем у кабелей с кордельно-полистирольной изоляцией жил;
•кабели связи в алюминиевой оболочке с пленко-пористо-пленочной изоляцией, обладающие высокими экранирующими характеристиками и высокой электрической прочностью изоляции, наиболее целесообразны для применения как на новых, так и на действующих линиях с кабелями, имеющими свинцовые оболочки.
ЛИТЕРАТУРА:

1.Информационное письмо ОАО «ВНИИКП» № 2/1-65 от 10.03.2015.
2.Исследование электрических характеристик передачи и взаимного влияния симметричных кабелей связи в диапазоне частот до 60 МГц. – Научно-технический отчет. КЭИС, Куйбышев. № гос.регистр. – 81058136, 1982. С. 167.
3.Исследование электрических характеристик, находящихся в длительной эксплуатации симметричных кабелей связи в диапазоне частот ТЦСП ИКМ-480С. – Научно-технический отчет. КЭИС, Куйбышев. № гос. регистр. – 01.84.0071784, 1985. С. 97.
4.Михайлов М.И., Разумов Л.Д., Соколов С.А. Защита сооружений связи от опасных и мешающих влияний. – М.: Связь, 1978. С. 288.
5.Воронков А.А. Воздействие электромагнитного импульса на системы связи // Экспресс-информация ЦНТИ «Информсвязь». 1984. Вып. 10. С. 6–8.
6.Гуревич В.И. Защита аппаратуры связи от ЭМИ ядерного взрыва // Экспресс-информация ЦНТИ «Информсвязь». 1983. Вып. 7. С. 17–27.
7.Андреев В.А., Воронков А.А. Экранирующий эффект многопроводных систем при внешних электромагнитных воздействиях. – М.: Радио и связь, 2005. С. 132.
8.Калинин Н.Д. Электрическая прочность изоляции междугородных кабелей. – М.: Связь, 1979. С. 88.
9.Калинин Н.Д., Лиманский Н.С. Электрическая прочность симметричных кабелей связи // Кабельная техника. 1975. Вып. 11. С. 5–8.

А.Бульхин, к.т.н., председатель совета директоров АО «СКК»,
В.Андреев, д.т.н., ректор ПГУТИ,
Б.Попов, к.т.н, профессор ПГУТИ,
В.Попов, к.т.н, профессор ПГУТИ

Методы контроля влагосодержания жидких диэлектриков. Состояние и проблемы Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Коробейников Сергей Миронович, Лютикова Марина Николаевна

Статья посвящена рассмотрению вопроса о влиянии воды на главную изоляцию высоковольтного оборудования и его технического состояния в целом. Рассмотрены современные методы определения влагосодержания изоляционных жидкостей, используемые в лабораториях энергетических предприятий. Приведены их возможности и ограничения. Внимание акцентировано на проблемах метрологического обеспечения, технологии выполнения и стандартизации методик. Приведены перспективные методы определения влаги. Дана оценка значимости получения адекватных результатов анализов с целью своевременного проведения технического обслуживания высоковольтного оборудования и недопущения выхода его из строя.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Liquid insulating materials moisture content control methods. condition and problems

The article is dedicated to the issue of water influence on the main insulation of high voltage equipment and its technical condition in general. The article reviews modern methods of definition of moisture content of insulating liquids used in laboratories of public utilities. Their possibilities and limitations are provided. The attention is drawn to problems of metrological provision, performance technology and methods standardization. Prospective methods of moisture definition are provided. The article appraises the importance of relevant analysis results recovery in order to timely execute technical maintenance of high voltage equipment and its failure prevention.

Текст научной работы на тему «Методы контроля влагосодержания жидких диэлектриков. Состояние и проблемы»

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ЖИДКИХ ДИЭЛЕКТРИКОВ.

СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ

С.М. Коробейников1, М.Н. Лютикова2

Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск, Россия 2Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы, г. Ноябрьск, Россия

Резюме: Статья посвящена рассмотрению вопроса о влиянии воды на главную изоляцию высоковольтного оборудования и его технического состояния в целом. Рассмотрены современные методы определения влагосодержания изоляционных жидкостей, используемые в лабораториях энергетических предприятий. Приведены их возможности и ограничения. Внимание акцентировано на проблемах метрологического обеспечения, технологии выполнения и стандартизации методик. Приведены перспективные методы определения влаги. Дана оценка значимости получения адекватных результатов анализов с целью своевременного проведения технического обслуживания высоковольтного оборудования и недопущения выхода его из строя.

Ключевые слова: твердая изоляция, жидкий диэлектрик, пробой, растворимость воды, мешающие компоненты.

LIQUID INSULATING MATERIALS MOISTURE CONTENT CONTROL METHODS.

CONDITION AND PROBLEMS

S.M. Korobeynikov1, M.N. Lyutikova2

1Nobosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia 2Federal Grid Company of Unified Energy System, Noyabrsk, Russia

Abstract: The article is dedicated to the issue of water influence on the main insulation of high voltage equipment and its technical condition in general. The article reviews modern methods of definition of moisture content of insulating liquids used in laboratories of public utilities. Their possibilities and limitations are provided. The attention is drawn to problems of metrological provision, performance technology and methods standardization. Prospective methods of moisture definition are provided. The article appraises the importance of relevant analysis results recovery in order to timely execute technical maintenance of high voltage equipment and its failure prevention.

Keywords: solid insulation, dielectric liquid, hole, water solubility, interferents.

Согласно статистическим данным более 50% отказов силовых трансформаторов связано с нарушением электрической прочности изоляции. Основной причиной ухудшения состояния твердой изоляции является ее увлажнение, вследствие которого снижается механическая прочность, ускоряются термохимические процессы как в главной изоляции, так и в жидкой изолирующей среде. Твердая целлюлозная изоляция, в силу своего молекулярного строения и волокнистой структуры, способна удерживать до 98-99% воды от общего количества, содержащегося в системе «жидкий диэлектрик-целлюлоза». Источником

появления воды могут быть как нормальные процессы термохимического старения диэлектриков, так и поступление воды извне, например, в случае нарушения герметичной пленочной или азотной защиты оборудования.

В настоящее время в качестве жидких диэлектриков в высоковольтном электрооборудовании применяют разные марки трансформаторных масел: ГК, ВГ, ТКп, Т-750, Ыу^-о 11 ОХ, Ыу^-о 10ХЫ, ТеНпо1 2000. За рубежом все чаще используют кремнийорганические (силиконовые) жидкости (Канада, США, Япония) и сложные эфиры Ы1ёе1 7131, Ы1ёе1 еЫ, ЕпУ1го(етр ЕЯ3, БШетр (Европа) [1-4]. Технология производства диэлектриков различна, а значит, сильно отличается их структурно-групповой состав и спектр примесных соединений, что сказывается на их способности растворять воду. В силу гидрофобности молекул углеводородов минеральные масла характеризуются низкой растворимостью воды (порядка 30-60 ррт1) [5]. Силиконовые жидкости (150-300 ррт) и эфиры (300-2600 ррт) имеют более высокие пределы насыщения при температуре 20-23°С [6]. Предельная растворимость воды в диэлектриках является также функцией от температуры системы «вода-изоляционная жидкость-целлюлоза», т.е. растворимость увеличивается экспоненциально с повышением температуры. Надо заметить, что растворенная вода образует в органических диэлектрических жидкостях истинный раствор и практически не оказывает влияния на изменение изоляционных характеристик, а именно снижение электрической прочности жидкого диэлектрика. Но при понижении температуры в первую очередь образуется вода в виде конденсата, которая затем переходит в эмульсионную воду, повышающую диэлектрические потери жидкости [7]. В минеральных маслах, особенно находящихся в эксплуатации, наряду с растворённой и эмульсионной формами существует некоторое количество связанной воды. Такая форма образуется за счёт взаимодействия ее молекул с ионными и полярными продуктами окислительного процесса масла (серо- и азотсодержащими компонентами, металлоорганическими соединениями, солями нафтеновых кислот, смолистыми веществами и др.). Крайне нежелательная связанная вода по своей электрохимической природе является электролитом и заметно снижает электрофизические свойства жидкого диэлектрика, такие как электрическая прочность и тангенс угла диэлектрических потерь [8]. Все формы воды («связанная — растворенная — эмульсионная») в жидкости постоянно находятся в состоянии динамического равновесия, и одна форма воды может переходить в другую при изменении температурного фактора. Особенно опасна ситуация, когда происходит резкое охлаждение изоляционной среды, например, при снижении нагрузки или выводе оборудования из эксплуатации, которая приводит к появлению эмульсионной воды из растворенной формы. В этом случае молекулы эмульсионной воды диффундируют в сторону целлюлозы, находящейся в постоянном контакте с увлажненной изоляционной жидкостью. Адсорбированная на поверхности твердой изоляции вода представляет большую угрозу при вводе высоковольтного оборудования в работу, т.к. существует вероятность возникновения пробоя, особенно при низких температурах изоляции обмоток. Такие опасные ситуации, конечно, можно и нужно предотвращать путем проведения своевременных технических мероприятий, воздействующих на главную изоляцию через жидкий диэлектрик. К первоочередному мероприятию относится осуществление периодического контроля строго нормируемой концентрации воды в изоляционной жидкости 2’3’45. При этом очень важно при контроле влагосодержания жидких диэлектриков получить достоверный результат, который зависит не только от корректного

1 ppm — одна миллионная часть (1 ppm=10″6=0,0001%=1 г/т)

2 РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электроборудования». Под общей редакцией Б.А. Алексеева, Ф.Л. Когана, Л.Г. Мамиконянца. 6-е изд. М.: НЦ ЭНАС, 1998. 256 с.

3 IEC 60422: Mineral insulating oils in electrical equipment — Supervision and maintenance guidance. Edition 4.0. Geneva, IEC Central Office. 2013. 45 c.

4 IEC 60836: Specifications for unused silicone insulating liquids for electrotechnical purposes. Edition 3.0. IEC Central Office. 2015. 12 c.

5 ASTM Standart D6871: Standard Specification for Natural (Vegetable Oil) Ester Fluids Used in Electrical Apparatus.

ASTM International. 2008.

отбора пробы, но и от выбора метода физико-химического анализа в лабораторных условиях, позволяющего узнавать количество связанной, растворенной и/или эмульсионной форм воды.

Обзор методов контроля концентрации воды в жидкой изоляции высоковольтного оборудования

К настоящему времени известны стандартизованные и нестандартизованные методики определения воды в изоляционных жидкостях (минеральных маслах, силиконовых жидкостях, синтетических и натуральных эфирах). Методики количественного измерения основаны на химических, электрохимических, хроматографических и спектральных методах анализа (табл. 1).

Методы определения воды в изоляционных жидкостях_

Нормативный документ Принцип метода Анализируемые продукты Форма определяемой воды

Качественные методы обнаружения

ГОСТ 15476 Визуализация Минеральные масла Растворенная, эмульсионная

ГОСТ 7822-757 Измерение объема газа, выделившегося при взаимодействии веществ Минеральные масла Растворенная

ГОСТ Р МЭК 60814-20138 Кулонометрическое титрование Минеральные масла Силиконовые жидкости Натуральные эфиры Синтетические эфиры Общая (связанная, растворенная, эмульсионная)

ASTM Standart D15339

Не стандартизован Кулонометрия с электролизом на чувствительном элементе Минеральные масла Растворенная

Хроматографические методы (газовая хроматография — ГХ)

РД 34.43.107-9510 ГХ с прямым вводом пробы в испаритель Минеральные масла Общая (связанная, растворенная, эмульсионная)

ГХ без вакуумирования Растворенная

Равновесное извлечение растворенной воды из масла Растворенная

Методика НПО «Электрум» [9] ГХ с вводом пробы экстракта в испаритель (ацетонитрил с извлеченной влагой) Минеральные масла Растворенная, эмульсионная

Не стандартизован ИК-спектроскопия Минеральные масла Силиконовые жидкости Натуральные эфиры Синтетические эфиры Растворенная, связанная, эмульсионная

Не стандартизован Люминесцентная спектроскопия

Не стандартизован ЯМР-спектроскопия

Не стандартизован ЭПР-спектроскопия

6 ГОСТ 1547-84. Масла и смазки. Методы определение наличия воды. М.: Изд-во стандартов, 1984. 3 с.

7 ГОСТ 7822-75. Масла нефтяные. Метод определения растворенной воды. М.: Изд-во стандартов, 1986. 6 с.

8 ГОСТ Р МЭК 60814-2013. Жидкости изоляционные. Бумага и прессованный картон, пропитанные маслом. Определение содержания воды автоматическим кулонометрическим титрованием по Карлу Фишеру. М.: Стандартинформ, 2014. 20 с.

9 ASTM Standart D1533: Standard Test Method for Water in Insulating Liquids by Coulometric Karl Fischer Titration. ASTM International. 2012.

10 РД 34.43.107-95 Методические указания по определению содержания воды и воздуха в трансформаторном масле. М. АО ВНИИЭ, 1996. 42 с.

В табл. 2 приведены метрологические характеристики некоторых методик анализа воды.

Сравнительная характеристика некоторых методик количественного определения воды в _трансформаторных маслах_

Параметры Методики анализа

ГОСТ 7822-757 ГОСТ Р МЭК 60814-20138 РД 34.43.107-9510 (прямой ввод пробы в испаритель) Влагомер ВТМ-МК11

Объем вводимой пробы, мл 150—180 0,2—10 0,025—0,100 2

Диапазон определяемых концентраций, г/т 10—100 2-100 2—200 2,5—50

Предел обнаружения, г/т 10 2 2 2,5

Время анализа (без подготовки прибора), мин 45—60 2-5 10 15

Допускаемая сходимость метода 1,5—20 мг/дм3 10% 10% 2,5 г/т

Допускаемая во спроизводимо сть метода — 15% — —

Примечание: «-» — показатель в нормативном документе не указан

Качественное определение воды по ГОСТ 1547-846 в минеральных маслах основано на быстром нагревании пробирки с пробой диэлектрика путем погружения ее в масляную баню, нагретую до 130°С. При резком нагреве над поверхностью масла происходит парообразование и стенки пробирки (выше уровня масла) мутнеют от конденсирующихся паров воды. О наличии влаги судят по вспениванию и треску пробы. Такое определение можно проводить при условии отсутствия требований предприятий-изготовителей по количественному содержанию влаги в продукте, что происходит крайне редко. Поскольку влага в масле представляет потенциальную угрозу возникновения пробоя, ее количество строго нормируется, поэтому качественный метод практически не используется при испытании трансформаторных масел.

К количественным методам анализа воды в жидких диэлектриках относятся гидрид-кальциевый метод (ГОСТ 7822-757), метод кулонометрического титрования по Карлу Фишеру (IEC 608148, ASTM D15339), хроматографические методы с разными способами ввода пробы масла (РД 34.43.107-9510). На конечный результат определения влагосодержания влияют не только методы, но и формы связи воды с молекулами жидкого диэлектрика.

К химическим методам относится гидрид-кальциевый метод определения растворенной воды. Метод был стандартизован в 1975 году в ГОСТ 78227 и до недавнего времени широко использовался в лабораториях энергетических компаний. Следует отметить, что установленные нормативные значения по влагосодержанию минеральных масел в России основаны на результатах измерения гидрид-кальциевым методом. Метод позволяет определять массовую долю растворенной воды в свежих, регенерированных и эксплуатационных маслах, не содержащих эмульсионную воду.

В основе метода — реакция взаимодействия гидрида кальция с водой (1), в результате которой выделяется водород. По объему выделившегося водорода, используя ряд формул, рассчитывают массовую долю растворенной воды в масле:

СаН2 + 2Н2О ^ Са(ОН)2 + 2Н2Т (1)

11 Руководство по эксплуатации влагомера трансформаторного масла ВТМ-МК 5К2.844.136 РЭ, 2007. 29 с.

Из всех возможных соединений (карбиды, азиды щелочных металлов или вещества с металлической связью) гидрид кальция выбран из соображения наиболее эффективного взаимодействия: при реагировании с 1 молем воды образуется 1 моль водорода, тогда как с остальными специфическими веществами стехиометрия реакции — 2 моль к 1 моль газа.

Прибором для измерения влагосодержания электроизоляционных масел гидрид-кальциевым методом является достаточно хрупкий и громоздкий прибор типа ПВН. На рис. 1 показана схема прибора. Подробное описание конструкции прибора приведено в ГОСТ 7822-757. В настоящее время прибор ПВН предлагается в собранном виде. Однако это не устраняет недостатки, к которым следует отнести продолжительное время подготовки прибора к измерению, включая проверку на герметичность, установку равновесия воздуха по объему, газонасыщение дегазированного масла. С учетом сказанного время испытания одной пробы масла (два последовательных измерения) составляет около 4 часов.

Рис. 1. Прибор для определения растворенной воды в минеральных маслах по гидрид-кальциевому методу

Требуемый объем пробы масла для проведения двух последовательных измерений составляет не менее 350 мл. Один опыт (без учета сборки устройства ПВН, проверки герметичности и т.д.) продолжается 45 мин. В процессе опыта каждые 5 минут фиксируются параметры (время отсчета т, мин; температура внутри реакционного сосуда прибора ПВН /, °С; атмосферное давлениер, МПа или мм рт. ст.; количество выделившегося газа водорода Ут, см3; поправка на изменение объема газа в зависимости от температуры а, см3; объем выделившегося водорода с учетом поправки V, см3; отношение т/у, мин/см3). На основе полученных результатов, с учетом поправки на температуру испытания, строят график и проводят вычисления влагосодержания в масле.

Массовую долю растворенной влаги в масле рассчитывают по двум последовательным определениям, расхождение между которыми не должно превышать значений от 1,5 до 20 мг/дм3 в зависимости от диапазона определяемых концентраций. Так, например, для диапазона от 20 до 50 мг/дм3 допустимое расхождение не более 6 мг/дм3.

На практике очень сложно добиться такой сходимости ввиду многих причин. Ярким примером является нестабильность работы прибора ПВН вследствие колебания давления и температуры при открывании или закрывании двери помещения во время анализа. Для дегазированных масел во время реакции бывают случаи, когда водород не выделяется, а поглощается маслом, причем общее давление водорода над маслом не только не повышается, но и понижается. Недостатком метода также является активность гидрида кальция при реакции с кислотами, образующимися в масле при окислении в процессе длительной эксплуатации. Все это может приводить к недостоверности результатов анализа:

занижению или завышению концентрации воды в электроизоляционных жидкостях как свежих, так и находящихся в эксплуатации. Низкий предел чувствительности метода (10 г/т) делает его неприемлемым в условиях эксплуатации высоковольтного оборудования с герметичным исполнением.

Несмотря на небольшое количество применяемых реактивов, гидрид-кальциевый метод является чрезвычайно трудоемким определением влаги в минеральных маслах и в современной лабораторной практике почти не используется.

В настоящее время наиболее распространенным в мире и в нашей стране является метод определения содержания воды реактивом Карла Фишера. Метод осуществлен в приборах ряда фирм («Metrohm» и «Mittler Toledo», Switzerland; ?Mitsubishi Chemical Analytech Co Ltd.», Japan; ООО «КПФ «Промикс», Чешская республика; ООО «Экохим» и ООО «Эконикс-Эксперт», Россия) в виде автоматического кулонометрического титратора и стандартизован в России в ГОСТ Р МЭК 60814-20138, в Европейских странах — IEC 60814 и США — ASTM D15339.

В основе анализа лежит реакция взаимодействия воды с йодом и двуокисью серы в присутствии пиридина в метаноле:

Н2О + I2 + SO2 +3 C5H5N ^ 2 C5H5N-HI + C5H5N-SOS, (2)

C5H5N-SO3 + CH3OH ^ C5H5NH-SO4-CH3. (3)

Генерация йода происходит электрохимически в процессе анодного окисления на генерирующем электроде:

До тех пор, пока в анолите присутствует вода, генерированный йод вступает в реакцию по уравнениям (2) и (3). Мерой содержания воды является расход тока. На генерирующий электрод подается электричество в таком количестве, которое необходимо для образования йода, вступающего в реакцию с определяемой водой. Расчет необходимого количества электричества основан на втором законе электролиза Фарадея, который гласит: «для данного количества электрического заряда масса химического элемента, осаждённого на электроде, прямо пропорциональна эквивалентной массе элемента». Математический вид закона выглядит следующим образом:

где m — масса осажденного на электроде вещества, мг или мкг; Q — полный электрический заряд, прошедший через вещество, Кл или мКл; F — постоянная Фарадея (96 485,33(83) Кл/моль); М — молярная масса вещества, а в нашем случае йода, г/моль; z — валентное число ионов вещества (число электронов на один ион).

Допустим, в пробе диэлектрика масса воды составляет 1 мг, что соответствует количеству моль п(Н2О) = 1:18=0,055(55)^10-3, где 18 г/моль — относительная молекулярная масса молекулы воды. В реакции I2 и Н2О реагируют друг с другом в соотношении 1:1. Поэтому п(Н2О) = n(I2) = 0,055(55у10-3 моль. Преобразуя формулу 1.1, получим:

Q = (—) • F • z = n • F • z . (1.2)

Из реакции (4) видно, что число электронов на один ион йода z = 2. Подставляя в формулу (1.2) все известные величины, получаем, что для генерации йода, участвующего в реакции (2) в эквивалентном количестве с 1 мл воды в анолите, требуется электрический заряд величиной 10,72 Кл.

После того, как вся вода прореагирует, в анодной области образуется небольшой избыток йода, который регистрируется поляризованным измерительным электродом, отключающим при этом ток, подаваемый на электроды электролизера. Процесс генерации йода останавливается.

Пиридин и метанол являются токсичными соединениями. В стандарте ГОСТ Р МЭК 60814-20138 отмечено, что при титровании некоторых изоляционных жидкостей

допускается использовать другие комбинации растворов «основание-спирт». Однако только с метанолом реакция является строго стехиометрической, кроме того метанол не только действует как растворитель, но и участвует непосредственно в самой реакции. При этом процентное содержание метанола в растворителе должно быть не менее 20%. Использование, например, этанола, 2-пропанола, метоксиэтанола, диэтиленгликоля, моноэтилового эфира вместо метанола приводит к медленному протеканию реакций. Пиридин не принимает непосредственное участие в реакции, т.е. действует только как буферный агент, поэтому его можно заменить на менее токсичный имидазол без потери скорости и точности титрования. В этом случае реакции с имидазолом (C3H4N2 = RN) протекают следующим образом:

ROH + SO2 +RN ^ (RNH) -SO3R, (5)

(RNH) -SO3R + 2 RN +I2 +H2O ^ (RNH) -SO4R + 2 (RNH)I. (6)

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

Общее химическое уравнение:

RNH + SO2 + 3 RN +I2 +H2O ^ (RNH)-SO4R + 2 (RNH)I. (7)

Но, несмотря на безвредность имидазола, реагенты Карла Фишера по-прежнему содержат пиридин, в силу наименьшей стоимости.

В процессе кулонометрического определения воды в жидких диэлектриках реактивом Фишера параллельно могут проходить побочные реакции, которые искажают результаты анализа [10].

Метанол в составе реактива Фишера может вступать в реакции с альдегидами (8), кетонами (9), карбоновыми кислотами (10), которые присутствуют в окисленных изоляционных маслах. Данные реакции приводят к завышению результатов анализа воды в изоляционных жидкостях.

R-CHO + 2CH3OH ^ R-CH(OCH3)2 + H2O, (8)

R1 -CO-R2 + 2CH3OH ^ R1 -C(OCH3)2-R2 + H2O, (9)

R-COOH + CH3OH ^ R-COO-CH3 + H2O. (10)

Другая побочная реакция — взаимодействие дисульфида с альдегидами и кетонами, в результате которых вода, наоборот, расходуется в процессе анализа:

R1-CHO + H2O + SO2 + RN ^ R1C(OH)SO3HNR, (11)

R1-CO-R2 + HSO3~ ^ Rj(R2)C(OCH3)2SO3 . (12)

К завышенным концентрациям влагосодержания могут приводить реакции реактива Фишера с меркаптанами (13), фенолами (14) в результате более высокого потребления йода при титровании изоляционных жидкостей, особенно окисленного минерального масла:

2R-SH + J2 ^ R-SS-R + 2HJ, (13)

C6H6-n(OH)n + 3J2 ^ C6H4-n(OH)nJ3 + 3HJ. (14)

В общем случае мешающие соединения приходится либо делать инертными к реактиву Фишера (добавлением определенных реагентов), либо количественно определять их в отдельном опыте и в найденное содержание воды вносить соответствующую стехиометрическую поправку. Так, например, карбонильные соединения (альдегиды и кетоны), в различной степени взаимодействующие с реактивом Фишера, должны быть переведены в циангидрины до определения воды титрованием. Меркаптаны, стехиометрически взаимодействующие с реактивом Фишера, следует перед определением воды перевести в сульфиды. Такие процедуры на практике, как добавление того или иного реактива, который предотвращает реакцию, мешающую проведению анализа, или определение мешающих компонентов в отдельном опыте затруднено ввиду сложного химического состава окисленного минерального масла. Кроме того, эти процессы очень трудоемкие и требуют большого количества разнообразных реактивов.

Из уравнений (2) и (3) следует, что максимальное количество воды, вступающее в реакцию с 1 молем J2 реактива Фишера, равно 1 молю. Такое теоретическое соотношение редко достигается вследствие побочных реакций. Эквивалентность свежеприготовленного реактива с учетом поправок на содержание воды в нем составляет около 80% от

теоретического. В течение месяца его активность снижается почти до 50%, а через 3 мес. она падает до 40% теоретического значения [10; 11].

Поскольку реактив Фишера способен разрушать химически связанную воду, его можно считать методом определения общего влагосодержания, позволяющим определять все формы воды (связанную, растворенную, эмульсионную), но при условии отсутствия частиц углерода. Последние, по данным авторов [5], легко связывают порядка 30-40% воды из масла, что ставит под сомнение получение достоверных концентраций воды в жидком диэлектрике.

В целом метод определения влаги реактивом Карла Фишера применим для изоляционных жидкостей с содержанием воды от 2 до 100 мг/кг (г/т или ррт), с вязкостью менее 100 мм2/с при температуре 40°С. Чувствительность метода — 2 г/т воды в диэлектрике (по массе), что превосходит чувствительность гидрид-кальциевого метода. Расхождение между параллельными определениями не более ± 10%. Аппаратурное оформление метода Фишера более сложное, чем гидрид-кальциевого. Как правило, автоматический анализатор состоит из микропроцессорного управляющего блока, благодаря которому титрование выполняется автоматически. Ввод требуемых параметров измерений происходит с помощью встроенной или выносной клавиатуры. Важным составным элементом любого автоматического анализатора является титровальная ячейка, в крышке которой встроены генерирующий и индикаторный электроды (рис. 2). Анодное отделение ячейки заливается анолитом или анодным раствором, содержащим диоксид серы, пиридин или имидазол, йодид, метанол или другие подходящие растворители. Катодное отделение содержит католит (катодный раствор) — реагент, который обеспечивает завершение электрохимической реакции окисления, протекающей в анодном отделении. Состав католита обычно аналогичен анодному раствору или могут использоваться другие модифицированные растворители. В настоящее время электролиты Фишера предлагаются в готовом виде.

Рис. 2. Кулонометрическая ячейка автоматического титратора: 1 — титровальная (кулонометрическая) ячейка; 2 — генерирующий электрод с диафрагмой;

3 — индикаторный электрод; анолит — анодный раствор; католит — катодный раствор

Учитывая чувствительность реактива Фишера к влаге, при его использовании тщательно следят за состоянием осушителя, титровальной ячейки и электродов. В процессе титрования образующаяся метилсульфоновая кислота СН3803И может достигать катод в анодном отсеке, где восстанавливается до сульфидного соединения12. Чтобы избежать нежелательных реакций, катодный и анодный раствор необходимо менять один раз в две недели. Перед заменой растворов проводится целый комплекс по очистке ячейки и электродов, особенно

12 Инструкция по эксплуатации автоматического титратора 831 КР Coulometer. 102 с.

генерирующего электрода с диафрагмой, поскольку последняя обводняется уже через несколько измерений. В противном случае полученные результаты нельзя считать достоверными. С момента использования свежего реактива проводят регулярный контроль по стандартным растворам воды в метаноле с концентрацией 0,1 и 1,0 мг/г. Такие растворы можно приобрести готовые (в ампулах) или приготовить в лаборатории самостоятельно. Проведение процедур, связанных с калибровкой анализатора, требует от персонала определенного опыта.

Метод Фишера при тщательной работе обладает высокой чувствительностью и точностью. Вместе с тем, он отличается большой трудоемкостью, требует специальной подготовки персонала химических лабораторий и соблюдения всех условий работы с вредными и ядовитыми веществами.

Таким образом, при выборе данного метода для количественного определения влагосодержания в изоляционных маслах нужно учитывать следующие недостатки:

— активность компонентов реактива Фишера, которые реагируют не только с водой, но и с продуктами окисления масла (карбонильные, карбоксильные и фенольные соединения), образующимися в процессе его старения, что может приводить к ошибкам при определении влагосодержания в эксплуатационных маслах;

— реактив Фишера является достаточно сложным соединением и, к тому же, с коротким сроком эффективности (требуется замена анолита и католита, залитых в кулонометрическую ячейку, каждые две недели);

— частая и продолжительная регенерация кулонометрической ячейки, осушителя, электродов;

— высокая стоимость анализатора;

— комплектующие и расходные материалы для реализации метода достаточно дорогие.

Многие недостатки, присущие автоматическому кулонометрическому титрованию воды

реактивом Фишера, отсутствуют в кулонометрическом методе определения влажности изоляционных жидкостей. Данный метод заключается в непрерывном поглощении влаги из пробы жидкого диэлектрика сухим газом-носителем, проходящим через кулонометрический чувствительный элемент, и непрерывном электролизе всей поглощаемой влаги. Продукты электролитического разложения влаги — газообразный кислород и водород — выносятся из чувствительного элемента потоком обезвоженного газа-носителя [12].

Мерой влажности является сила тока (количество электричества), необходимая для электрического разложения всей влаги, поглощенной в единицу времени, при строго стабилизированном расходе газа-носителя с извлеченной влагой.

Кулонометрический чувствительный элемент (рис. 3) представляет собой стеклянную трубку 1, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем влагопоглощающей пятиокиси фосфора 2. В канале стеклянной трубке по спирали вплавлены платиновые (родиевые) проволочки 3, представляющие собой электроды. Они питаются постоянным током и разлагают влагу, поглощенную пятиокисью фосфора.

При работе чувствительного элемента в нем непрерывно протекают два параллельных процесса: поглощение влаги пятиокисью фосфора с образованием

Рис. 3. Схема устройства кулонометрического чувствительного элемента

фосфорного ангидрида (15) и электролитическое разложение влаги с восстановлением пятиокиси фосфора из образовавшегося фосфорного ангидрида (16):

Р205 + Н20 ^ 2 НР03 , (15)

2 НР03 ^ Н2 + / 02 + Р205. (16)

Таким образом, прямое измерение содержания влаги в контролируемом газе-носителе с извлеченной из пробы жидкого диэлектрика влагой заменяется измерением силы тока, идущего на электролиз поглощенной влаги, и расхода газа, протекающего через датчик.

В настоящее время кулонометрический метод реализован в приборе ВТМ-МК, разработанном Ангарским ОКБА. На рис. 4 показана функциональная схема измерительного устройства. Проба анализируемого трансформаторного масла при помощи шприца-дозатора (объемом 2 мл) вводится в десорбционную колонку. Газ-носитель через стабилизатор давления газа проходит в кулонометрический осушитель 1 и поступает в десорбционную колонку 2. После барботирования пробы масла в десорбционной колонке газ-носитель с извлеченной влагой поступает в чувствительный элемент 3, где влага адсорбируется и проходит электролиз воды. Напряжение, пропорциональное току электролиза, снимается с делителя напряжения 5 и подается на один из аналоговых входов микроконтроллера 6. Напряжение и интегрируется микроконтроллером во времени, преобразуется в цифровой код, который поступает на индикаторное устройство 7. Показание цифрового табло соответствует массовой доле влаги анализируемого масла, млн-1 (ррт). По окончанию цикла измерения (цикл равен 15 мин.) проба масла через электромагнитный клапан сливается в дренаж11.

Рис. 4. Функциональная схема влагомера ВТМ-МК: 1 — кулонометрический осушитель; 2 — десорбционная колонка; 3 — кулонометрический чувствительный элемент; 4 — источник питания; 5 — делитель напряжения; 6 — микроконтроллер; 7 —

индикаторное устройство; 8 — клапан

Кулонометрический метод обладает высокой чувствительностью и позволяет измерять микроконцентрацию влаги в образце, начиная с миллионных долей. Точность измерения влажности определяется точностями измерения силы тока и расхода газа. Этот метод может считаться абсолютным методом, не требующим эмпирической градуировки приборов. Основной недостаток этого метода связан с необходимостью использования газа для переноски влаги из масла к сорбенту. Полное извлечение влаги из масла при барботировании теоретически возможно только при бесконечном времени измерения. Использование барботирования в реальном приборе требует расчета количества влаги, оставшегося в масле после барботирования, в течение времени измерения. Точно выполнить эти расчеты для всех видов масел (новых и находящихся в эксплуатации длительное время) фактически невозможно. Барботированием легко извлекается вода до остаточной влажности 10-12 г/т, дальнейшее извлечение влаги требует длительного времени и для реальных измерений фактически невозможно. Количество влаги, оставшейся в масле после измерения, будет зависеть от химического состава и физических свойств масла.

К недостаткам приборов, реализующих данный метод, можно отнести:

— необходимость использования сухого воздуха или другого сухого газа-носителя; наличие в газе даже небольшого количества воды вызовет большую погрешность измерения;

— необходимость периодической регенерации кулонометрического осушителя и чувствительного элемента опасными химическими реагентами;

— высокую стоимость кулонометрического осушителя, а также кулонометрического чувствительного элемента (каждый порядка 1/6 стоимости самого прибора);

— высокую стоимость технического обслуживания и периодической поверки средства измерения;

— отсутствие стандартизованной или аттестованной методики, что затрудняет использование метода в аттестованных или аккредитованных лабораториях.

Хроматографические методы основаны на разделении воды и сопутствующих компонентов, в частности воздуха, в токе газа-носителя на колонке, заполненной адсорбентом, обычно модифицированным жидкой фазой или немодифицированным полимером, с последующим определением воды и сопутствующих компонентов с помощью детектора по теплопроводности (ДТП). СО 34.43.107-9510 «Методические указания по определению содержания воды и воздуха в трансформаторном масле» описывает три методики определения воды и воздуха, основанные на различных способах выделения этих веществ из масла. Пороговая чувствительность для влагосодержания (воды) всех предлагаемых методик в Методических указаниях не ниже 2 г/т.

Суть первой методики заключается в прямом вводе пробы масла (25-100 мкл) в испаритель, температура которого 250-300°С. При такой температуре вся вода (связанная, растворенная, эмульсионная), присутствующая в масле, переходит в газообразное состояние. Водяной пар газом-носителем (гелием) переносится сначала в предколонку, а затем в главную хроматографическую колонку, где происходит разделение. Регистрация анолитов осуществляется с помощью детектора по теплопроводности (ДТП). В СО 34.43.107-9510 указана насадочная колонка длиной 2-3 м с внутренним диметром 2-3 мм, заполненная 15% ПЭГА на Полисорбе-1. В этом случае на первой минуте выходит пик воздуха, а время выхода воды составляет около 2 мин. Калибровка хроматографа осуществляется по этиловому спирту с известным содержанием воды, которое определяется хроматографическим методом добавок воды к калибровочному спирту.

В настоящее время методика чаще всего осуществляется на хроматографах российских фирм ЗАО СКБ «Хроматэк» (г. Йошкар-Ола), НПФ «Мета-хром» (г. Йошкар-Ола), ООО «Хромос» (г. Дзержинск), ООО «Люмэкс» (г. Москва). На рис. 5 показан пример функциональной схемы определения воды и общего газосодержания в трансформаторных маслах. Специалисты компании СКБ «Хроматэк» рекомендуют разделение искомых веществ (воздуха и воды) проводить на насадочной колонке Иаа’вр Q длиной 2 м с внутренним диаметром 2 мм. Время выхода определяемых веществ несколько уменьшается, так для воздуха время выхода составляет 0,370, для воды — 1,02 мин. Такая замена хроматографических колонок не позволяет решить основной недостаток методики определения влагосодержания с прямым вводом масла в испаритель. Для защиты основной хроматографической колонки от масла устанавливается предколонка, заполненная инертным материалом, например диатомитом, выдерживающим высокую (до 300°С) температуру. Колонку и предколонку после проведения серии анализов требуется регенерировать методом обратной продувки при высоких температурах: 150-160°С для колонки и 300-350°С для испарителя. При проведении такой операции электрическое питание ДТП отключают во избежание перегорания спирали. Общий объем вводимого до регенерации масла не более 0,6 мл. Иными словами, через 20-30 анализов при времени одного анализа не превышающем 5 мин, как минимум, один раз в неделю приходится останавливать процесс анализа и запускать режим регенерации колонок. Процесс регенерации занимает

порядка 3-5 часов, что очень критично при интенсивном потоке проб масла, особенно в период ремонтных компаний (весна — осень).

Рис. 5. Пример функциональной схемы хроматографа для определения общего газосодержания и воды

в трансформаторном масле: 1 — блок подготовки газов; 2 — испаритель насадочный; 3 — предколонка; 4 — ГХ-колонка; 5 — сравнительная колонка; 6 — детектор; 7, 8, 9 — термостаты испарителя, колонок, ДТП

В методике ВТИ без вакуумирования приставки используют способ полного извлечения растворенной воды в масле.

Выделение и анализ воды основаны на нагревании пробы масла (1 мл) в реакционном сосуде при 100°С, перемещении паров воды потоком сухого гелия в колонку хроматографа, нагретую до комнатной температуры. После разделения пиков воздуха и воды происходит детектирование с помощью ДТП. Методика реализуется на любом газовом хроматографе с приставкой, которая подключается к хроматографу в линию газа-носителя перед колонками (рис. 6). Приставка состоит из реакционного сосуда 2 с термостатом 6, обеспечивающим нагрев масла, введённого для анализа, до 100°С; устройства для ввода пробы масла в реакционный сосуд и слива масла из него; металлических капиллярных трубок со штуцерами и накидными гайками, предназначенных для соединения всех частей приставки.

Рис. 6. Пример функциональной схемы определения общего газосодержания и воды в масле без вакуумирования с приставкой к хроматографу: 1 — блок подготовки газов; 2 — реакционный сосуд; 3 — ГХ-колонка; 4 — сравнительная колонка; 5 -детектор; 6, 7, 8 — термостаты реакционного сосуда, колонок, ДТП

Одна из основных трудоемких операций при использовании данного метода заключается в валидации методики, а именно в приготовлении калибровочных растворов и построении градуировочной зависимости. В качестве калибровочных растворов «Методические указания» регламентируют свежее масло марки ГК, насыщенное парами воды и воздуха. Для этого определённый объём масла продувается атмосферным воздухом при комнатной температуре в течение 15 мин. После установления коэффициента Генри проводят целый комплекс вычислительных операций по расчету концентрации воды в масле, которая прямо пропорциональна упругости паров воды в воздухе.

В «Методических указаниях» табличные и графические данные приведены только для марок масел ГК и Т-1500, в то время как в эксплуатации находятся и другие марки трансформаторных масел (ВГ, ТКп, Т-750, Nitro 11GX, Nitro 10XN, Technol-2000). Пределы влагонасыщения минеральных масел, вследствие их различного структурно-группового состава, отличаются между собой. Следовательно, перед определением концентрации влаги в эксплуатационном масле определенной марки необходимо приготовить калибровочные масла на основе этого же сорта масла, установить коэффициенты и поправки, и лишь после этого произвести все вышеописанные расчеты. Кроме того, калибровочные растворы готовятся на свежем масле, что может также внести свою погрешность при определении содержания влаги эксплуатационных окисленных масел.

Таким образом, газохроматографическое определение влагосодержания по второму способу извлечения займёт у специалистов лаборатории довольно продолжительное время. А также существует большая вероятность возникновения ошибок на каждой стадии анализа.

Первые два способа извлечения воды из пробы жидкого диэлектрика, в частности трансформаторного масла, базируются на процессах термодинамики. Испаритель хроматографа следует рассматривать как герметичный сосуд с постоянным давлением и температурой. Проба масла, содержащая некое количество воды, вводится в камеру испарителя, нагретого до 250-300°С. При таких условиях происходит испарение молекул воды не только с поверхности, но и в объеме жидкости. Молекулам воды и тяжелым углеводородам сообщается тепловая энергия, которая переходит в кинетическую энергию молекул, необходимую для преодоления барьера притяжения и покидания жидкости. Кинетическая энергия молекул воды в смеси различных углеводородов оказывается больше, поэтому вода быстрее переходит в парообразное состояние, чем остальные компоненты масла. Переход воды в пар ускоряется еще и за счет выхода мельчайших пузырьков газа (воздух, легкие углеводороды), всегда присутствующих в жидкости. Образовавшийся водяной пар из испарителя переносится потоком гелия в колонку, температура которой также высокая (150-160°С), что не позволяет воде конденсироваться на частях хроматографа. Поскольку объем пробы составляет всего лишь несколько микрограммов, а температура испарения очень высокая, данный процесс перехода воды в газовую фазу занимает несколько секунд. Однако стоит заметить, что такой тепловой энергии не хватает перевести в газовую фазу химически связанную воду, содержащуюся в любом минеральном масле, особенно эксплуатационном.

Во втором случае, когда в реакционный сосуд, нагретый до 100°С, вводят пробу масла 1 мл, корректное определение растворенной воды вообще сомнительно. Дело в том, что в закрытом сосуде при постоянной температуре и давлении наряду с испарением всегда происходит процесс конденсации пара. В начале нагревания интенсивность испарения выше скорости возврата молекул воды в жидкость. Когда количество «оторвавшихся» за единицу времени молекул становится равным количеству «вернувшихся» в жидкость, в замкнутой системе наступает равновесие, а пар называют насыщенным. Учитывая то, что объем пробы, вводимой в реакционный сосуд (1 мл), больше, чем в испаритель, процесс парообразования будет несколько продолжительнее. К тому же перевод всей растворенной воды из масла в пар возможен при температуре не ниже 120-130°С [13; 14]. В своих работах [13] авторы показали, что истинная растворимость воды в минеральном масле достигается при температуре около

120°С. При такой температуре растворенная вода линейно связана с относительной влажностью воздуха и на градуировочной зависимости наблюдается постоянство калибровочного коэффициента, что является залогом обеспечения точности метода. В копилку недостатков метода определения растворенной влаги без вакуумирования следует добавить возможность образования конденсированной воды как в самой хроматографической колонке, так и на других конструкциях хроматографа. Дело в том, что температура сосуда, в котором происходит выделение газообразной фазы воды из масла, составляет 100°С, а температура колонки — (20 ± 2)°С. Молекулы нагретого пара, перенесенные газом-носителем из замкнутой емкости, при столкновении с относительно холодным материалом колонки будут отдавать им свою тепловую энергию. И по мере прохождения по разделительной колонке, а в целом — по системам прибора, пар постепенно конденсируется и на стенках образуется пленка конденсата, удалить которую потребуется много сил и времени. Все это приводит к нецелесообразности применения второго способа, указанного в Методических указаниях10.

Третий способ — методика анализа с использованием равновесного извлечения растворенной воды из масла в устройстве УИВВМ (методика ВНИИЭ). Данная методика, как и предыдущие способы газохроматографического определения, распространяется на эксплуатационные и свежие трансформаторные масла.

Метод заключается во введении пробы масла в предварительно вакуумированный испытательный сосуд, установлении равновесия между жидкой и газовой фазами, определении давления в системе И1 по масляному манометру, вакуумировании надмасляного пространства и определении нового давления Н2 после перемешивания пробы масла и установления равновесия между жидкой и газовой фазой. Используя найденные величины, проводят вычисления по содержанию влаги в масле.

Описанный метод, также как и предыдущий, очень трудоёмкий и в плане непосредственного выполнения анализа, и в плане обработки результатов испытаний. Немаловажным недостатком такого способа извлечения влаги из масла и ее определения является и то, что коэффициент растворимости В1 меняется для разных марок масел, и поэтому его необходимо устанавливать в каждом конкретном случае. Особенно это сложно осуществить, когда на анализ поступают пробы масла не одного конкретного сорта трансформаторного масла, а, как минимум, смесь двух марок масел, что в последнее время часто происходит в результате доливок в маслонаполненное высоковольтное оборудование.

В настоящее время из всех предложенных газохроматографических методов определения влаги в масле наибольшей популярностью пользуется аттестованная методика, разработанная специалистами компании НПО «Электрум» [9]. Методика выполняется в хроматографах разных фирм. Градуировка в данной методике проводится по растворам воды в ацетонитриле, приготовленным методом добавок: анализируют изначально осушенный ацетонитрил (там все равно будет пик остаточной воды), добавляют некоторое количество воды и снова анализируют. По приращению пика определяется коэффициент чувствительности. С помощью ацетонитрила происходит извлечение влаги и из пробы масла. Дозу полученного экстракта с аналитом вводят микрошприцем в испаритель хроматографа. После чего потоком газа-носителя проба перемещается по хроматографической колонке ИауеБер N длиной 2 м с внутренним диаметром 2 мм, где происходит деление искомого компонента. Пик воды идентифицируется с помощью ДТП. Такой способ извлечения влаги из пробы масла позволяет избежать частой и продолжительной регенерации колонок.

В целом к достоинствам методик определения влагосодержания жидких диэлектриков методом газовой хроматографии следует отнести:

— высокую чувствительность (2 г/т);

— широкий диапазон измерения (2-200 г/т);

— относительную погрешность измерения (10%);

— малый объем пробы масла для проведения одного анализа в случае первого способа извлечения (25-100 мкл);

— в случае прямого ввода пробы масла в испаритель время анализа составляет не более 10 мин.

Главными недостатками газохроматографических методов являются:

— высокая стоимость оборудования (хроматографа) и его комплектующих частей;

— наличие высококвалифицированных специалистов, работающих на хроматографических комплексах;

— необходимость аттестации персонала, обслуживающего сосуды под давлением;

— высокая стоимость обязательного периодического технического обслуживания комплекса;

— токсичность ацетонитрила, который используется в ГХ-методике НПО «Электрум»;

— ведение строгого учета прихода и расходования ацетонитрила, поскольку он входит в перечень прекурсоров.

В последнее время для контроля состояния жидкой изоляции исследователи все больше обращаются к спектральным методам исследования жидких диэлектриков, таким как ИК-спектроскопия, люминесцентная спектроскопия, ЯМР- и ЭПР-спектроскопия.

Спектроскопия представляет собой современный инструментальный метод количественного и качественного анализа различных объектов. Спектроскопические методы основаны на взаимодействии анализируемого образца с электромагнитным излучением. В результате поглощения части энергии составляющими вещество молекулами, свободными атомами или ионами записываются спектры поглощения с характеристическими полосами для данного компонента. Так в случае спектроскопии появление в ближней инфракрасной области спектра интенсивной комбинационной полосы около 1940 нм и менее интенсивной первый обертон около 1420 нм указывает на наличие воды в исследуемом образце. По интенсивности полосы поглощения воды около 1930-1940 нм основано количественное определение воды в анализируемом объекте [15]. Авторами работы [16] приведены результаты исследования спектральных характеристик разных марок изоляционных масел, содержащих растворенную воду. С помощью :Н и 13-С ЯМР-спектроскопии предложен способ идентификации в трансформаторном масле доли дисперсной воды, которая методом титрования по Карлу Фишеру не определяется [17].

К основным факторам, сдерживающим внедрение спектроскопических методов исследования жидких диэлектриков в ежедневную лабораторную практику, можно отнести:

— необходимость высокого профессионализма специалистов лабораторий;

— высокую стоимость спектральных приборов;

— подбор кювет, материал которых должен быть инертен по отношению к воде;

— трудоемкую операцию по созданию базы спектрограмм как свежих, так и эксплуатационных изоляционных жидкостей.

Несмотря на некоторые неудобные моменты, методы спектроскопии по сравнению с физико-химическими и химическими методами являются более перспективными. Измерения проводятся достаточно быстро. Не требуется предварительная подготовка образца и применение химических реактивов. Из измеренных спектров можно получить информацию не только о количественном содержании воды, но и о физических свойствах (размер частиц, вязкость, плотность), структурно-групповом составе жидких диэлектриков, степени старения по появлению окисленных форм соединений в изоляционных жидкостях [18-20].

Интерес многих исследователей к поиску и разработке рациональных методов определения влагосодержания в диэлектрических жидкостях не ограничивается рассмотренными методами и продолжается до сих пор. Тем не менее, остается признать, что на сегодняшний день не существует технологии, позволяющей идентифицировать общую

(суммарно) воду и воду в разных формах (связанную, растворенную, эмульсионную) при одновременном их присутствии в такой сложной системе как «вода-изоляционная жидкость». А между тем, знание и понимание поведения воды в жидких диэлектриках, образование одной формы воды из другой при определенных воздействиях (температура, ионные примеси) с последующей количественной оценкой каждой из них представляет практический интерес. Совершенно очевидно, что при разработке метода упор необходимо делать на стремление достичь более полное извлечение воды из материала, сохранив при этом высокую чувствительность и точность. Мечтой каждого специалиста при выполнении анализа также является отсутствие мешающих факторов, побочных процессов или реакций, непродолжительное время пробоподготовки и короткое время непосредственно самого испытания, а в целом — получение достоверной информации о концентрации воды в изоляционной среде высоковольтного оборудования. «Правильный» результат анализа чрезвычайно важен для регламентной диагностики состояния, особенно в условиях, когда в эксплуатации находится большое количество маслонаполненного электрооборудования с превышающим назначенный срок службы. Выявленные своевременно отклонения от норм способствуют быстрому принятию решения о проведении мероприятий по доведению изоляционных характеристик жидких диэлектриков до норм (вакуумная сушка, замена и др.), а значит, дают возможность продлить «жизнь» трансформатора и, как следствие, обеспечить надежное электроснабжение.

1. Russell M. Experiences in service with new insulating liquids. M. Russell, H. Athanassatou, J.C. Duart, Ch. Perrier, I. Sitar, J. Walker. Proc. of 43rd CIGRE Session, Paris, 2010. Paper A2-35.

2. MIDEL 7131 и MIDEL eN Synthetic Ester. Режим доступа: http://www.midel.com (Дата обращения: 20.03.2017).

3. Envirotemp FR3 fluid. Режим доступа: http://www.envirotempfluids.com (Дата обращения: 20.03.2017).

4. BIOTEMP. Biodegradable Dielectric Insulating Fluid. Режим доступа: http://www.abb.com/transformers (Дата обращения: 20.03.2017).

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

5. Липштейн Р.А., Шахнович М.И. Трансформаторное масло. 3-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1983. 296 с.

6. N’cho J. Rewiew of Physicochemical-Based Diagnostic Techniques for Assessing Insulation Condition in Aged Transformers. J. N’cho, I. Fofona, Y Hadjadj, A. Beroual. J. Energies, 2016, No. 9 (367). pp. 2-29.

7. Аракелян В.Г. Диагностика состояния изоляции маслонаполненного оборудования по влагосодержанию масла // Электротехника. 2004. № 3. С. 34-39.

8. Коробейников С.М. Диэлектрические материалы: учебное пособие, Новосибирск: НГТУ, 2000. 67 с.

9. Хроматографический анализ трансформаторного масла // Материалы семинара СКБ «Хроматэк», 2009. Режим доступа: http://chromatec.ru (Дата обращения: 25.03.2017).

10. Митчел Дж., Смит Д. Акваметрия. М.: Издательство иностранной литературы, 1952. 424 с.

11. 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: International Issues, ASTM STP 1376, M.M. Hirschler, Ed., American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA, 2000. pp. 59-69.

12. Аналитические средства контроля параметров трансформаторного масла. Режим доступа: http://www.okba.ru (Дата обращения: 25.03.2017).

13. Колушев Д.Н., Широков А.В., Ротберт И.Л., Козлов В.К. Контроль влагосодержания изоляции силовых трансформаторов: доклад. Режим доступа: http://www.sibdiag.ru (Дата обращения: 13.05.2017).

14. Кричевский Е.С., Бензарь В.К., Венедиктов М.В. Теория и практика экспрессного контроля влажности твердых и жидких материалов. М.: Энергия, 1980. 240 с.

15. Крищенко В.П. Ближняя инфракрасная спектроскопия. М.: КРОНА-ПРЕСС, 1997. 638 с.

16. Захарич М.П., Зайцев И.И., Комар В.П., Никанович Ф.Н., Рыжков М.П., Скорняков И.В. Анализ трансформаторного масла с использованием ИК анализаторов // Журнал прикладной спектроскопии. 2001. V. 68. №. 1. С. 47-50.

17. Суханов А.А., Гнездилов О.И., Туранова О.А., Валиуллина Д.М., Козлов В.К., Туранов А.Н. ЭПР- и ЯМР-спектроскопия трансформаторного масла // Химия и технология топлив и масел. 2013. № 3. С. 47-52.

18. Козлов В.К., Гарифуллин М.Ш., Туранов А.Н. Люминесценция трансформаторного масла марки ГК // Химия и технология топлив и масел. 2012. № 6. С. 54-56.

19. Тонгоногов Б.П., Дорогочинская В.А., Багдасаров Л.Н., Можайская Е.В. Разработка экспресс-метода определения вязкости, индекса вязкости и температуры застывания базовых масел методом ИК-спектрометрии // Химия и технология топлив и масел. 2016. № 1. С. 46-51.

20. Маркова Л.В., Мышкин Н.К., Макаренко В.М. Флуоресцентный метод оперативного контроля трансформаторного масла // Химия и технология топлив и масел. 2016. № 2. С. 46-51.

Коробейников Сергей Миронович — д-р физ.-мат. наук, профессор, заведующий кафедрой «Безопасность труда» Новосибирского государственного технического университета, E-mail: korobeynikov@corp.nstu.ru.

Лютикова Марина Николаевна — канд. хим. наук, ведущий инженер-руководитель лаборатории «Служба диагностики» филиала ПАО «ФСК ЕЭС» — Ямало-Ненецкое ПМЭС. E-mail: m.lyutikova@mail.ru.

1. Russell M. Experiences in service with new insulating liquids. M. Russell, H. Athanassatou, J.C. Duart, Ch. Perrier, I. Sitar, J. Walker. Proc. of 43rd CIGRE Session, Paris, 2010. Paper A2-35.

2. MIDEL 7131 and MIDEL eN Synthetic Ester. Available at: http://www.midel.com (Accessed date: 20.03.2017).

3. Envirotemp FR3 fluid. Available at: http://www.envirotempfluids.com (Accessed date: 20.03.2017).

4. BIOTEMP. Biodegradable Dielectric Insulating Fluid. Available at: http://www.abb.com/transformers (Accessed date: 20.03.2017).

5. Lipstein R.A., Shakhnovich M.I. Transformer oil — 3rd edition. М. Energoatomizdat. 1983. 296 p.

7. Arakelyan V.G. Diagnostics of insulation status of oil-filled equipment on oil moisture content. Elektrotekhnika. 2004. No. 3. P. 34-39.

8. Korobeynikov S.M. Insulating materials: Study guide, Novosibirsk, NSTU, 2000. 67 p.

9. Chromatographical analysis of dielectric oil.»Chromatec» special design bureau seminar materials, 2009. Available at: http: chromatec.ru (Accessed date: 25.03.2017).

10. G. Mitchell, D. Smith. Aquametry. М.: Foreign literature publishing house, 1952. P. 424.

11. 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: International Issues, ASTM STP 1376, M.M. Hirschler, Ed., American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA, 2000. P. 59-69.

12. Analytical tools of dielectric oil parameters control. Available at: http://www.okba.ru (Accessed date: 25.03.2017).

13. Kolushev D.N., Shirokov A.V., Rothbert I.L., Kozlov V.K. Control of power transformers insulation moisture content. Report. Available at: http://www.sibdiag.ru (Accessed date: 13.05.2017).

14. Krichevskiy E.S., Benzar V.K., Venediktov M.V. Theory and practice of express control of moisture content of solid and liquid materials. М.: Energiya, 1980. 240 p.

15. Krishchenko V.P. Near-infrared spectroscopy. М.: KRONA-PRESS, 1997. 638 p.

16. Zakharich M.P., Zaytsev I.I., Komar VP., Nikanovich F.N., Ryzhkov M.P., Skornyakov I.V Dielectric oil analysis with use of IR spectrometer. Magazine of applied spectrography. 2001. Vol. 68.No..1. P. 47-50.

17. Sukhanov А.А., Gnezdilov O.I., Turanova O.A., Valiullina D.M., Kozlov V.K., Turanov A.N. EPR-and NMR spectroscopy of dielectric oil. Chemistry and technology of fuels and oils. 2013. No. 3. P. 47-52.

18. Kozlov V.K., Garifullin M.Sh., Turanov A.N. Luminiscence of GK type dielectric oil. Chemistry and technology of fuels and oils. 2012. No. 6. P. 54-56.

19. Tongonogov B.P., Dorogochinskaya V.A., Bagdasarov L.N., Mozhayskaya E.V. Development of express method of definition of thickness, thickness index and base oils chilling temperature using infrared spectrometry method. Chemistry and technology of fuels and oils. 2016. No. 1. P. 46-51.

20. Markova L.V., Myshkin N.K., Makarenko V.M. Fluorescence analysis of dielectric oil operation monitoring// Chemistry and technology of fuels and oils. 2016. No. 2. P. 46-51.

Authors of the publication

Sergey M. Korobeynikov — Dr. Sci. (Phys.-Math.), professor, head of «Labor safety» department, Novosibirsk State Technical University. E-mail: korobeynikov@corp.nstu.ru.

Marina N. Lyutikova — Cand. Sci. (Chemical), leading engineering — head of laboratory of Diagnostics Service of the branch of public joint-stock company «FGC UES» — Yamalo-Nenetsk enterprises of the main power networks. E-mail: m.lyutikova@mail.ru.

Поступила в редакцию 18 мая 2017 г.

Почему определение электрической прочности стандартизовано

Контрольные вопросы

Диэлектрическая прочность, что это и как измеряется?

Почему определение электрической прочности стандартизовано

Методы контроля влагосодержания жидких диэлектриков. Состояние и проблемы Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Коробейников Сергей Миронович, Лютикова Марина Николаевна

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Коробейников Сергей Миронович, Лютикова Марина Николаевна

Liquid insulating materials moisture content control methods. condition and problems

Текст научной работы на тему «Методы контроля влагосодержания жидких диэлектриков. Состояние и проблемы»

Добавить комментарий Отменить ответ