Analysis of factors influencing the intensity of transformer oil ageing in long-term operation

Abstract

The results of the analysis of influence of operational factors and peculiarities of transformer design on intensity of oxidative reactions of transformer oils in the tanks of 110 kV high-voltage power transformers are presented. As a result of two-way analysis of variance it was found that with increasing operating time there is a statistically significant increase in the value of the organic acid content in the oil. At the same time the rate of increase in the organic acids content in the transformer oil, operated under different conditions, significantly differs, which indicates a significant influence of operating conditions on the intensity of oxidative reactions. The results of two-way analysis of variance also show that the effects of changes in factor levels are not additive, that is, the effect of a change in the level of influence of one factor leads to a change in the effect of the level of influence of another. In other words, the process of oil oxidation is cumulative and a certain level of organic acids in the oil can be achieved either over a longer period of operation, but with relatively 'light' operating conditions, or over a shorter period of time, but with more 'heavy' operating conditions. In order to determine the factors most affecting the intensity of oxidative reactions, an analysis of the quality of filled oil, operating time, the influence of the region, the influence of the type and nominal characteristics of transformers on 6 data sets with identical rates of oxidative rea ctions was carried out. The results of the analysis show that the intensity of oxidation reactions is strongly influenced by the operating time, the transformer loa ding factors, the consumer composition (region of Ukraine) as well as the type and quality of oils. At the same time, factors such as rated capacity, type of transformer, number of windings, and the value of rated voltage on the medium and low voltage windings do not influence the intensity of oxidation of oils. The results obtained allow the correction of the maximum permissible values of oil acidity, taking into account the factors affecting the intensity of oxidation of oils.

Наведено результати аналізу впливу експлуатаційних факторів і особливостей конструктивного виконання трансформаторів на інтенсивність окислювальних реакцій трансформаторних масел у баках високовольтних силових трансформаторів напругою 110 кВ. За результатами двофакторного дисперсійного аналізу встановлено, що з ростом тривалості експлуатації має місце статистично значуще зростання значення вмісту в маслі органічних кислот. При цьому швидкість збільшення вмісту органічних кислот в маслі трансформаторів, що експлуатуються в різних умовах, істотно відрізняється, що свідчить про значний вплив умов експлуатації на інтенсивність окислювальних реакцій. Також за результатами двофакторного дисперсійного аналізу встановлено, що ефекти зміни рівнів факторів не є адитивними, тобто ефект від зміни рівня впливу одного фактора приводить до зміни ефекту від рівня впливу іншого. Іншими словами, процес окислення масел носить кумулятивний характер при цьому певний рівень вмісту в маслі органічних кислот може бути досягнутий або за більш тривалий період експлуатації, але з відносно «легкими» умовами експлуатації, або за більш короткий проміжок часу, але з більше «важкими» умовами експлуатації. Для визначення факторів, які найбільше впливають на інтенсивність окислювальних реакцій був виконаний аналіз якості масла, що заливається, тривалості експлуатації, впливу регіону та впливу типу і номінальних характеристик трансформаторів по 6 масивам даних з ідентичною швидкістю окислювальних реакцій. За результатами аналізу встановлено, що на інтенсивність окислювальних реакцій найбільший вплив мають тривалість експлуатації, значення коефіцієнтів завантаження трансформаторів, склад споживачів (регіон України), а також сорт і якість масел. У той же час такі фактори як-от номінальна потужність, тип трансформатора, кількість обмоток і значення номінальної напруги на обмотках середньої і низької напруги не впливають на інтенсивність окислення масел. Отримані результати дозволяють виконати коригування гранично-допустимих значень кислотності масел з урахуванням факторів, що впливають на інтенсивність окислення масел.