Podstawy teoretyczne

Istnieją trzy zasadnicze przyczyny zawilgocenia izolacji papierowo-olejowej transformatora, a mianowicie: niedostateczne wysuszenie układu izolacyjnego podczas procesu produkcyjnego, dyfuzja wilgoci przez nieszczelności oraz podczas przeglądów eksploatacyjnych, a także degradacja chemiczna celulozy, której towarzyszy wydzielanie wody.

Głównym zagrożeniem związanym z obecnością wody jest pogorszenie wszystkich parametrów dielektrycznych oleju i izolacji celulozowej, a przede wszystkim wytrzymałości elektrycznej. Zawilgocenie izolacji jest też czynnikiem przyspieszającym proces degradacji izolacji.
Bardzo niebezpiecznym następstwem nadmiernego zawilgocenia izolacji papierowo-olejowej może być również zjawisko uwalniania wody w postaci pary wodnej, zmagazynowanej w papierze (efekt bąbelkowania lub z ang. bubble effect). Uwolniona z izolacji papierowej para wodna, znajdująca się w polu elektrycznym może doprowadzić do groźnych wyładowań niezupełnych, a także do niebezpiecznego wzrostu ciśnienia w kadzi transformatora. Wyładowania niezupełne, jak i wzrost ciśnienia w kadzi, mogą być przyczyną awarii transformatora.

Zawartość wody w oleju określana jest w ppm (ang. parts per million) - ppm należy rozumieć jako liczbę części wagowych na milion części wagowych. Przykładowo jeśli olej zawiera 10 ppm wody oznacza to, że w jednej tonie takiego oleju znajduje się 10 gramów wody. Zawartość wody w papierze podawana jest jako procent wagowy, czyli masa wody w stosunku do całkowitej masy próbki izolacji celulozowej.

Metoda, aparatura pomiarowa i interpretacja wyników

Posiadamy ogromne doświadczenie w zakresu badań zawartości wody w oleju i papierze izolacyjnym. Doświadczenie to zostało zdobyte w trakcie badań próbek papieru i oleju wykonywanych w ramach wielu projektu badawczych oraz zleceń z przemysłu. Biegłość laboratorium została potwierdzona w trakcie uczestnictwa w trzech międzylaboratoryjnych badaniach zawartości wody w próbkach papieru i oleju, w których uczestniczyło łącznie dziewięć laboratoriów z Niemiec, Szwecji, Szwajcarii oraz Polski.

Pomiar zawartości wody w izolacji celulozowej oraz w oleju wykonywany jest w oparciu o reakcję Karla Fischera. Woda obecna w próbce reaguje z roztworem jodu i ditlenku siarki w mieszaninie imidazol/metanol (odczynnik Karla Fischera). Ilość wody w badanej próbce jest wyznaczana na podstawie objętości odczynnika Karla Fischera zużytego w reakcji z wodą.
Do wyznaczania miana odczynnika Karla Fischera stosowany jest standard wodny o nazwie HYDRANAL-Water Standard 10.00 (1 g standardu zawiera około 10,00 mg wody). Odczynnikiem Karla Fischera jest roztwór o nazwie HYDRANAL Composite 2 firmy Riedel-de Haën. Natomiast jako rozpuszczalnik używana jest mieszanina chloroformu i metanolu.
Do badania wykorzystywane jest urządzenie do miareczkowania automatycznego metodą wolumetryczną - model  TitroLine KF firmy Schott (rys. 1).

Rys.1. Titrator TitroLine KF firmy Schott

Interpretacja wyników pomiaru zawartości wody wykonywana jest w oparciu o normę
PN-EN 60422 pt. „Mineralne oleje izolacyjne w urządzeniach elektrycznych – Zalecenia dotyczące nadzoru i konserwacji” oraz Ramową Instrukcję Eksploatacji Transformatorów.
Interpretacja wyników pomiaru zawartości wody w papierze wykonywana jest w oparciu
o bogate doświadczenia pracowników Zakładu Wysokich Napięć i Materiałów Elektrotechnicznych.

INFORMACJE DOTYCZĄCE POBIERANIA PRÓBEK

Próbka izolacji papierowej jak i oleju może zostać pobrana przez Zleceniodawcę lub pracowników Zakładu Wysokich Napięć i Materiałów Elektrotechnicznych.
Pobieranie próbki izolacji papierowej.

• Próbkę papieru o masie co najmniej 1 g pobrać do czystego, wysuszonego a następnie całkowicie wypełnionego olejem szczelnego naczynia.
• Podczas pobierania próbki należy do minimum ograniczyć kontakt próbki z powietrzem. Papier izolacyjny jest mocno higroskopijny i szybko chłonie wodę z powietrza!
• Próbki należy opisać. Podać dane znamionowe transformatora oraz miejsce w izolacji, z którego zostały pobrane.
• Próbki należy w możliwie jak najkrótszym czasie dostarczyć do laboratorium.
  

Pobieranie próbki oleju.

• Próbkę oleju o objętości co najmniej 100 ml pobrać do czystego, wysuszonego a następnie całkowicie wypełnionego olejem szczelnego naczynia.
• Podczas pobierania próbki należy do minimum ograniczyć jej kontakt z powietrzem.
• Próbki należy opisać. Należy podać dane znamionowe transformatora oraz miejsce z którego zostały pobrane. Należy podać temperaturę próbki oleju podczas jej pobierania.
• Próbki należy w możliwie jak najkrótszym czasie dostarczyć do laboratorium.