Научная статья на тему 'Влияние степени полимеризации макромолекулы целлюлозы на работоспособность бумажно-пропитанной изоляции'

Влияние степени полимеризации макромолекулы целлюлозы на работоспособность бумажно-пропитанной изоляции Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
317
35
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Глобальная энергия
ВАК
Ключевые слова
СТЕПЕНЬ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ / ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ БУМАГА / РАБОТОСПОСОБНОСТЬ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА / БУМАЖНО-ПРОПИТАННАЯ ИЗОЛЯЦИЯ / DEGREE OF POLYMERIZATION OF CELLULOSE / ELECTRICAL INSULATING PAPER / OPERABILITY OF POWER TRANSFORMER / PAPER-IMPREGNATED INSULATION

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Резник Александр Сергеевич, Журавлева Наталия Михайловна, Кизеветтер Дмитрий Владимирович, Ташланов Дмитрий Олегович

В работе изучалось влияние исходной средней степени полимеризации (СП0) макромолекул целлюлозы на электрофизические характеристики электроизоляционной бумаги (ЭИБ) промышленного производства. Проводилась сравнительная оценка кратковременной электрической прочности, а также — изменения СП и механической прочности на разрыв ЭИБ с различной СП0 в процессе ускоренного теплового старения. Подтверждена необоснованность принятых показателей предела работоспособности бумаги. Анализ экспериментальных результатов проводился на базе микрофотографий (полученных при помощи SEM), наглядно иллюстрирующих структурные изменения целлюлозной основы ЭИБ. Результаты работы корректируют представления о пределе физического существования целлюлозных волокон и взаимосвязи ресурса ЭИБ с СП0. На основе полученных сведений сформулированы предположения о причинах расхождения экспериментальных и расчетных значений СП и механической прочности бумаги, а также о факторах, лежащих в основе несоответствия времени достижения материалом предельного состояния при использовании критериальных характеристик: СПкр = 200 ед. и Рр = 50 % (снижение исходной механической прочности на 50 %). Обоснована необходимость корректировки представлений о ресурсе целлюлозных диэлектриков и бумажно-пропитанной изоляции.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Резник Александр Сергеевич, Журавлева Наталия Михайловна, Кизеветтер Дмитрий Владимирович, Ташланов Дмитрий Олегович

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

INFLUENCE OF THE DEGREE OF POLYMERIZATION OF CELLULOSE MACROMOLECULES ON THE OPERABILITY OF PAPER-IMPREGNATED INSULATION OF POWER TRANSFORMERS

The effect of the initial average degree of polymerization (DP0) of cellulose macromolecules on the electrical properties of industrially produced electrical insulating paper (EIP) was studied. A comparative assessment was conducted on the short-term electric strength, as well as on the changes in the degree of polymerization and the mechanical tensile strength of the EIP with different DP0 in the process of accelerated thermal aging. It has been confirmed that the currently accepted paper operability limits are unreasonable. The analysis of the experimental results was carried out relying on the micrographs (obtained with SEM), which clearly illustrates structural changes in the EIP cellulose base. The results of the study correct the notion of the limit of the physical existence of cellulose fibers and the relationship between the EIP resource and DP0. On the basis of the information obtained, the assumptions about the reasons for the discrepancy between the experimental and calculated values of the DP and the mechanical strength of the paper are formulated, as well as the factors causing the discrepancy between the time when the material reaches a limit state using criterial characteristics: DPcr = 200 units and Рd 50 % (the reduction of the initial mechanical strength by 50 %). A reasoned conclusion is given on the need to adjust the views on the resource of cellulosic dielectrics and paper-impregnated insulation.

Текст научной работы на тему «Влияние степени полимеризации макромолекулы целлюлозы на работоспособность бумажно-пропитанной изоляции»

DOI: 10.18721/JEST.230205 УДК 621.3.048.1

А.С. Резник, Н.М. Журавлева, Д.В. Кизеветтер, Д.О. Ташланов

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Российская Федерация

ВЛИЯНИЕ СТЕПЕНИ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ МАКРОМОЛЕКУЛЫ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ БУМАЖНО-ПРОПИТАННОЙ ИЗОЛЯЦИИ

В работе изучалось влияние исходной средней степени полимеризации (СП0) макромолекул целлюлозы на электрофизические характеристики электроизоляционной бумаги (ЭИБ) промышленного производства. Проводилась сравнительная оценка кратковременной электрической прочности, а также — изменения СП и механической прочности на разрыв ЭИБ с различной СП0 в процессе ускоренного теплового старения. Подтверждена необоснованность принятых показателей предела работоспособности бумаги. Анализ экспериментальных результатов проводился на базе микрофотографий (полученных при помощи SEM), наглядно иллюстрирующих структурные изменения целлюлозной основы ЭИБ. Результаты работы корректируют представления о пределе физического существования целлюлозных волокон и взаимосвязи ресурса ЭИБ с СП0. На основе полученных сведений сформулированы предположения о причинах расхождения экспериментальных и расчетных значений СП и механической прочности бумаги, а также о факторах, лежащих в основе несоответствия времени достижения материалом предельного состояния при использовании критериальных характеристик: СПкр = 200 ед. и Рр = 50 % (снижение исходной механической прочности на 50 %). Обоснована необходимость корректировки представлений о ресурсе целлюлозных диэлектриков и бумажно-пропитанной изоляции.

СТЕПЕНЬ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ; ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ БУМАГА; РАБОТОСПОСОБНОСТЬ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА; БУМАЖНО-ПРОПИТАННАЯ ИЗОЛЯЦИЯ.

Ссылка при цитировании:

А.С. Резник, Н.М. Журавлева, Д.В. Кизеветтер, Д.О. Ташланов. Влияние степени полимеризации макромолекулы целлюлозы на работоспособность бумажно-пропитанной изоляции // Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. 2017. Т. 23. № 2. С. 53-61. DOI: 10.18721/JEST.230205

A.S. Reznik, N.M. Zhuravleva, D.V. Kiesewetter, D.O. Tashlanov

Peter the Great St. Petersburg polytechnic university, Saint-Peterburg, Russian Federation

INFLUENCE OF THE DEGREE OF POLYMERIZATION OF CELLULOSE MACROMOLECULES ON THE OPERABILITY OF PAPER-IMPREGNATED INSULATION OF POWER TRANSFORMERS

The effect of the initial average degree of polymerization (DP0) of cellulose macromolecules on the electrical properties of industrially produced electrical insulating paper (EIP) was studied. A comparative assessment was conducted on the short-term electric strength, as well as on the changes in the degree of polymerization and the mechanical tensile strength of the EIP with different DP0 in the process of accelerated thermal aging. It has been confirmed that the currently accepted paper operability limits are unreasonable. The analysis of the experimental results was carried out relying on the micrographs (obtained with SEM), which clearly illustrates structural changes in the EIP cellulose base. The results of the study correct the notion of the limit of the physical existence of cellulose fibers and the relationship between the EIP resource and DP0. On the basis of the information obtained, the assumptions about the reasons

for the discrepancy between the experimental and calculated values of the DP and the mechanical strength of the paper are formulated, as well as the factors causing the discrepancy between the time when the material reaches a limit state using criterial characteristics: DPcr = 200 units and Pd 50 % (the reduction of the initial mechanical strength by 50 %). A reasoned conclusion is given on the need to adjust the views on the resource of cellulosic dielectrics and paper-impregnated insulation.

DEGREE OF POLYMERIZATION OF CELLULOSE; ELECTRICAL INSULATING PAPER; OPERABILITY OF POWER TRANSFORMER; PAPER-IMPREGNATED INSULATION.

Citation:

A.S. Reznik, N.M. Zhuravleva, D.V. Kiesewetter, D.O. Tashlanov, Influence ofthe degree of polymerization of cellulose macromolecules on the operability of paper-impregnated insulation of power transformers, St. Petersburg polytechnic university journal of engineering sciences and technology, 23 (02) (2017) 53-61, DOI: 10.18721/JEST.230205

Введение

Надежная работа высоковольтной техники, в частности силовых трансформаторов (СТ), — одно из основных условий бесперебойного функционирования энергосистем (ЭС) и качественного электроснабжения потребителей широкого спектра ответственности. Причем именно СТ в определенной степени можно отнести к весьма проблемным элементам ЭС с той точки зрения, что их отказ зачастую чреват техногенными инцидентами и серьезными финансовыми потерями [1]. Однако достоверный прогноз работоспособности и ресурса силовых трансформаторов до сих пор не возможен. Действительно, согласно статистическим данным [1, 2] основная доля их отказов вызвана старением базовой бумажно-пропитанной изоляции (БПИ). Ее состояние усугубляется не только нарастающими деструктивными явлениями под действием эксплуатационных факторов, но и динамическими нагрузками на целлюлозный материал при работе в режимах короткого замыкания [3]. Предсказать возникновение подобных ситуаций практически не возможно. Причем, хотя слабым компонентом БПИ является масло, за ресурс изоляции в большей степени отвечает электроизоляционная бумага (ЭИБ), так как масло можно заменить. В указанных условиях пристального внимания требует проблема совершенствования методов диагностики изоляции в процессе эксплуатации [4—6]. Однако до настоящего времени задача своевременного отключения СТ не решена по ряду причин, в числе которых — сложность мониторинга состояния целлюлозной бумаги (особенно с учетом возможности локального перегрева). Поэтому вполне очевидна необходимость

развития исследований, направленных на повышение природной сорбционной активности способствующей замедлению деструктивных явлений в изоляции [7, 8], и нагревостойкости целлюлозного компонента. Они должны базироваться на углубленном изучении механизма старения ЭИБ [9]. Но на сегодняшний день нет единого и обоснованного взгляда на химические и структурные особенности, предопределяющие возможность повышения работоспособности ЭИБ при длительной эксплуатации. Более того, признанные оптимальными характеристики электроизоляционной целлюлозы (в частности, значение исходной степени полимеризации (СП) ее макромолекул — СП0 = 1200 ед.), а также недостаточно обоснованные критерии предела физического существования ЭИБ (критическое СПкр = 200 ед. и снижение исходной механической прочности на 50 %) вызывают сомнение (что подтверждено наблюдениями практиков [10, 11]) и нуждаются в дополнительном исследовании.

Цель работы — изучение влияния средней степени полимеризации макромолекул целлюлозы на работоспособность и механическую прочность ЭИБ при длительном воздействии теплового поля.

Подобного рода исследования — актуальная и практически полезная задача вследствие устаревших представлений об одной из важнейших характеристик целлюлозной бумаги — длительной нагревостойкости, во многом определяющей ресурс БПИ силовых трансформаторов.

Объект исследования. Изучались промышленные образцы трехслойной электроизоляционной бумаги марки толщиной 140 мкм, изготовленной из сульфатной небеленой целлюлозы

сосны с различном исходном среднем степенью полимеризации макромолекул целлюлозы.

Методика измерений

Определение средней степени полимеризации макромолекул целлюлозы (СП, ед.). Для определения СП вискозиметрическим методом применялся вискозиметр Убеллоде марки ВПЖ-3. Проводилось по три повторных измерения на точку.

Определение кратковременной электрической прочности (Епр, кВ/мм) ЭИБ. Для оценки Епр (50 значений на точку) использовалась высоковольтная пробивная установка со скоростью подъема напряжения 3 кВ/с. Применялась электродная система: «шар» (диаметром 6 мм) — «плоскость» (диаметром 25 мм).

Определение механической прочности на разрыв (Рр, Н). Механическая прочность на разрыв образцов ЭИБ определялась с использованием:

испытательного стенда (разрывная машина) серии ES, модель ESM301/ESM301L компании МАРК-10, рассчитанного на приложение силы при растяжении образца до 1,5 кН;

разрывной машины Schopper.

Испытывались фрагменты (полосы) бумаги размером 60x15 мм по 10 образцов на точку.

Оценка нагревостойкости электроизоляционной бумаги. Анализировались зависимости Рр и СП от времени ускоренного термостарения при температуре 140 °С и свободном доступе воздуха; сопоставлялось время, за которое значения указанных характеристик исследуемых видов ЭИБ достигали принятых критических значений.

Микроскопический анализ состояния целлюлозных волокон и бумажного полотна. Микрофотографии отдельных целлюлозных волокон и полотна электроизоляционной бумаги (в среднем по 20 микрофотографий на точку) получали при помощи микроскопа «Analyt» и камеры «Celestron» (Digital microscope image), сопряженной с персональным компьютером. Также был использован сканирующий электронный микроскоп (SEM) SUPRA-55VP-25—78 (Zeiss).

Полученные результаты

Предварительно, с целью выбора объекта исследования, проводилась оценка (вискозиметрическим методом) исходной степени полиме-

ризации СП0 макромолекул целлюлозы промышленных образцов ЭИБ, отобранных из различных рулонов материала. Она выявила отклонение значений характеристики от «оптимального» (1200 ед.) и их существенную вариацию (от 1890 ед. до 628 ед.), что совпадает с литературными сведениями. В частности, в публикации [10] приводятся данные по вариации значений исходной степени полимеризации макромолекул целлюлозы ЭИБ, использованной в силовых трансформаторах. Диапазон изменения СП0, по данным авторов, составлял от 750 ед. до 1970 ед. В результате для проведения исследований мы выбрали образцы № 1 с СП01 = 618 ед. (минимальная среди имеющихся вариантов) и № 2 с СП02 = 1208 ед., который был принят за прототип, так как значение его исходной степени полимеризации близко к «оптимальному» (1200 ед.).

Первоначально была проведена оценка кратковременной электрической прочности исследуемых образцов ЭИБ в исходном состоянии (рис. 1), которая показала, что пониженная СП0 макромолекул ЭИЦ не оказывает отрицательного влияния на данную характеристику

F(E), кВ/мм 99,90

№2 №1

50,00

10,00

0,05 0,01

Е, кВ/мм

Рис. 1. Функции Fнормального распределения Епр образцов ЭИБ: № 1 (СП01 = 618 ед.) и№2 (СП02 = 1208 ед.)

Fig. 1. The function of the normal distribution of Eb of the samples of EIP № 1 (DP0 = 618) and № 2 (DP0 = 1208)

бумаги, а именно: значения Епр ср ЭИБ № 1 (СП01 = 618 ед.) и № 2 (СП02 = 120 8 ед.) составили соответственно (8,9+0,3) и (8,3±0,4) кВ/мм.

Далее была проведена проверка возможного влияния скорости приложения нагрузки — V, мм/мин, и длины разрывного промежутка образца к, мм, (которая варьировалась от 0 до 120 мм) на значение механической прочности на разрыв Р , Н. Она не выявила четкой взаимосвязи указанных параметров. Поэтому при дальнейших исследованиях были приняты следующие значения указанных характеристик: V = = 7 мм/мин; к = 10 мм. В этом случае средние значения Рр образцов ЭИБ в исходном состоянии составили: для № 1—258 Н; для № 2—152 Н, то есть бумага с пониженным значением СП0 отличалась повышенной (в среднем в 1,7 раза) механической прочностью.

С целью сравнительной оценки нагревостой-кости исследуемых вариантов ЭИБ было проведено ускоренное термостарение фрагментов (полос) материала (№ 1 и № 2) при температуре 140 °С, в ходе которого отбирались пробы для определения Рр и СП. Как отмечалось, при оценке нагревостойкости ЭИБ за критериальный параметр по СП, то есть за критическое значение

характеристики, соответствующее пределу физического существования бумаги, принято СПкр = 200 ед. Поэтому термостарение проводилось до тех пор, пока данная характеристика хотя бы одной из бумаг не достигнет указанного уровня. На рис. 2 приведены зависимости СП от времени термостарения т для обоих вариантов ЭИБ. Видно, что через 300 часов термовоздействия на ЭИБ № 2 СП составила 199 ед., т. е. достигла критического значения (и снизилась за это время в 4 раза от исходного значения), тогда как к указанному моменту старения значение ЭИБ № 1 СП составило 376 ед. (то есть снизилось в 1,4 раза). Таким образом, в результате данного исследования было выявлено, что снижение средней степени полимеризации макромолекул целлюлозы (а следовательно, и разрушение бумаги в ходе термостарения) замедлено для ЭИБ с пониженной СП0. Возможность подобного эффекта отмечается в публикации [10]. Однако авторы указанной работы предполагают, что приведенный факт случаен, и объясняют его технологическими особенностями получения ЭИЦ. Для развития представлений о причинах явления нами была проведена оценка нагревостой-кости образцов ЭИБ на основе определения Рр.

Время полимеризации, ед. Degree of polymerization, un.

1200

1100

1000

900

800

700

600 t

500

400

300

200 ^СПкр = 200 ед.

100 0

0

50

100

150

200

250

300

Время старения, час Aging time т, h

Рис. 2. Зависимости СП от времени термостарения образцов ЭИБ

Fig. 2. Dependence of the degree of polymerization on the aging time of EIP samples

Механическая прочность на разрыв исследуемых образцов ЭИБ определялась в процессе ускоренного термостарения при температуре 140 °С и свободном доступе воздуха. Получены следующие значения Рр ср в процессе термостарения:

ЭИБ № 1 (СП0 = 618 ед.) т, час РрСр, Н

0 .....................................257,7

26 .....................................253,8

48 .....................................225,4

100 .....................................184,2

121,5.....................................169,5

169,5 .................................... 175,4

193,5 .................................... 173,5

217,5.....................................186,6

241,5.....................................159,7

265,5....................................160,7

292,5.................................... 151,9

310 .....................................137,2

319 .....................................136,0

355 .....................................152,3

377 ..................................... 131,3

т50 %=403,5........................... 131,7

432,5......................................97,0

474,5.....................................103,9

ЭИБ № 2 (СП0 = 1208 ед.) т, час Ррср, Н

0..............................................152

25............................................126

48.............................................119

100...........................................116

120............................................97

170.............................................86

195............................................80

т50 %=215...................................73

240............................................63

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

300............................................58

При анализе полученных результатов сопоставлялось время снижения исходной механической прочности бумаги в два раза — т50 %, поскольку, как отмечалось, уменьшение разрушающего разрывного усилия вдвое считается критическим показателем существования ЭИБ.

Было установлено, что т50 % для образца № 2 составляет 215 часов, что в среднем в 1,8 раза меньше, чем для образца № 1 с пониженной СП0 (т50 % ~ 403 ч). Это, на наш взгляд, подтверждает повышенную устойчивость к длительному термовоздействию бумаги с пониженной СП0 (по сравнению с «оптимальным» значением

характеристики в 1200 ед.). Кроме того, представленные результаты продемонстрировали несоответствие момента достижения параметрами СП (300 ч) и Рр (215 ч) критических значений, то есть взаимосвязь критериальных характеристик по СП200 и Рр 50 %— не однозначна.

Анализ результатов

С целью выявления гипотетических причин расхождений, имевших место в случае образца № 2 (достигшего «предела физического существования» по параметрам СП200 и Рр 50 % за разные промежутки времени), был проведен расчет Рр исходя из экспериментальных значений СП. Он выполнен на базе представлений, изложенных в работе [10], с использованием выражения

P = P0 exp

-l

1

1

СП СП

о;

(1)

где l = 380 [12] — число звеньев в сегменте сетчатой модели целлюлозной бумаги. Выявилось существенное расхождение экспериментальных и расчетных значений механической прочности на разрыв. На момент, когда СПэксп для ЭИБ № 2 достигла критического значения в 200 ед., расхождение (Рр эксп = 58 Н и Рр расч = 31 Н) составило 87 %. Причем, указанное экспериментальное значение характеристики оказалось на 20 % ниже критического (73 Н) по параметру Рр 50 % для данной бумаги. Следует отметить, что расхождение расчетных и экспериментальных значений для начальных моментов старения существенно ниже; на это указывалось и в работе [12].

Для уточнения причин полученных результатов нами был проведен анализ структурных изменений фрагментов ЭИБ № 1 после 474,5 часов термостарения (то есть на момент окончания испытаний) на основе микрофотографий, выполненных при помощи SEM, две из которых в качестве примера представлены на рис. 3. Исходная механическая прочность бумаги к этому времени снизилась на 60 %, то есть материал достиг «предела физического состояния» по параметру Рр 50 %. На наш взгляд, приведенные кадры позволяют утверждать, что механическое воздействие приводит к разрушению ЭИБ с образованием внутренних трещин, развитие которых нельзя объяснить только снижением СП

Рис. 3. Микрофотографии фрагмента ЭИБ № 1 после 474,5 ч термостарения, полученные на SUPRA-55VP-25—78 (Zeiss) сувеличением: а — х3,46 К; б— х45,79 К

Fig. 3. Microphotographs of the EIP fragment No. 1 after 474.5 hours of thermal aging, obtained with SUPRA-55VP-25—78 (Zeiss): a — x3,46 K; б — x45,79 К

макромолекул целлюлозы. Действительно, на результат определения Рр несомненно влияет кристалло-аморфное фазовое состояние целлюлозных волокон (наличие участков, прочность которых определяется «проходными» цепями). Влияет и так называемая «облачность» ЭИБ, то есть распределение зон различной плотности по

полотну бумаги, а соответственно, и по площади фрагментов (полос) материала, которые испыты-ваются на разрыв. На рис. 4 приведены микрофотографии области разрыва двух полос (1 и 2) ЭИБ № 1 после 355 часов термостарения, которые были отобраны на основе их (визуально) повышенной (1) и пониженной (2) «облачности».

1)

х900 х400 х150

Рис. 4. Микрофотографии области разрушения двух полос (1 и 2) ЭИБ № 1 после 355 ч термостарения, полученные с помощью микроскопа «Analyt» и камеры «Celestron» (Digital microscope image)

Fig. 4. Microphotographs of the destruction's area of two bands (1, 2) of EIP № 1. obtained with microscope « Analit» and microscope digital camera «Celestron»

Рис. 5. Микрофотографии соседних участков одного и того же фрагмента ЭИБ после 474 часов термостарения, полученные на SUPRA-55VP-25—78 (Zeiss) с увеличением: а — х15,85 К; б — х18,34 К

Fig. 5. Microphotographs of the adjacent areas of EIP fragment after 474 hours of thermal aging, obtained with SUPRA-55VP-25—78 (Zeiss): a — x15,85 K; б — х18,34 К

Значения Рр данных фрагментов ЭИБ — соответственно 122 и 196 Н. По-видимому, в первом случае деструкция развивается более интенсивно вследствие наличия ослабленных структурных зон, которые могут в ряде случаев распространяться поперек всей полосы ЭИБ и, несомненно, сказываются на результате испытаний. Более того, соседние области одной и той же полосы бумаги (визуально не имеющей значительной «облачности») закономерно имеют существенные морфологические особенности, что подтверждают микрофотографии, представленные на рис. 5.

Приведенные факты, на наш взгляд, подтверждают отсутствие прямой корреляции механической прочности бумаги с СП макромолекул целлюлозы, а также недостаточную обоснованность использования принятых критериальных характеристик предела физического состояния целлюлозного материала для оценки работоспособности ЭИБ. Однако именно СПкр = 200 ед. принято в качестве критического значения СП в следующем выражении, определяющем ресурс БПИ (СИГРЭ [11]):

Ресурс БПИ =

_ (1/200-1/СП0) exp [13350/(v + 273)]

8760 A

(2)

где 200 — это СПкр; СП0 — исходная степень полимеризации макромолекул целлюлозы; V —

температура наиболее нагретой точки изоляции; А — показатель скорости старения, зависящий от влагосодержания, наличия кислот и кислорода; 13350 и 8760 — коэффициенты, полученные по итогам статистической обработки многолетних наблюдений старения изоляции.

Согласно [14] критическим значением по МЭК считается СП = 300 ед.

В то же время практики констатируют возможность эксплуатации силовых трансформаторов еще в течение нескольких лет после достижения СП значения в 200 ед. [6, 10, 11]. Необходимо отметить известный факт: при низких значениях СП целлюлоза не вступает в ряд химических реакций [15, 16]. Этим, в частности, можно объяснить и повышенную термостабильность ЭИБ с пониженной СП0, продемонстрированную нашими испытаниями.

Заключение

Основным результатом представленной работы можно считать вывод о повышенной работоспособности ЭИБ с низкой исходной степенью полимеризации макромолекул целлюлозы, что представляет практический интерес с точки зрения увеличения ресурса БПИ. Необходимо развить исследования данного направления для оптимизации СП0 ЭИЦ с учетом полученной дополнительной информации.

Представленные сведения подтверждают необоснованность принятых критериев предела физического состояния электроизоляционной

бумаги (ресурс которой во многом определяет работоспособность СТ) и необходимость их в корректировки, а также указывают на необходимость развития работ по структурной моди-

фикации целлюлозной основы ЭИБ с целью обеспечения устойчивости материала к механическим нагрузкам при длительном термовоздействии в процессе эксплуатации.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лоханин А.К. Краткие обзоры докладов 43 сессии СИГРЭ // Электроэнергия. Передача и распределение. 2010. № 3. С. 80-87.

2. Анчарова Т.В. Повышение эксплуатационной надежности трансформаторов, отработавших нормативный срок службы // Главный энергетик. 2009. № 1. С. 36-41.

3. Гунн И.Г. [и др.]. Основные неисправности и методы диагностирования силовых трансформаторов в условии эксплуатации // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2012. № 1. С. 102-105.

4. Dolin A.P., Pershina N.F., Smekalov V.V. Condition assessment and life time extension of // Proceedings of CIGRE Session 39 CIGRE. 2002. 7 p.

5. Zhuravleva N.M. [et al.]. The study of thermal aging components paper-impregnated insulation of power transformers // Proceedings of conference EIConRusNW 2016. 2016. P. 782-786.

6. Mirzaie M. [et all.]. Insulation condition assessment of power transformers using accelerated ageing test / / Turk J Elec Eng & Comp Sci. 2009. Vol. 17. № 1. P. 39-54.

7. Zhuravleva N.M. [et all.]. On the increasing of the sorption capacity and temperature resistance of cellulosic insulation dielectrics // Proceedings of conference ELEKTRO 2016. 2016. P. 649 653.

8. Патент № 2415221 Российской Федерации. Способ получения электроизоляционной бумаги / Н.М. Журавлева, Б.И. Сажин, Е.Г. Смирнова, А.К. Хрипунов, А.А. Ткаченко; патентообладатель — уче-реждение Академии наук Институт высокомолеку-

лярных соединений РАН. № 2010117529/12; заявл. 30.04.2010; опубл. 27.03.2011. Бюл. № 9.

9. Taghikhani M.A. Power transformer insulation lifetime estimation methods // International Journal of Energy Engineering. 2011. № 1(1). P. 9—11.

10. Львов М.Ю. [и др.]. Старение целлюлозной изоляции обмоток силовых трансформаторов // Электрические станции. 2004. № 10. С.11—15.

11. Трансформаторы с низкой степенью полимеризации бумаги [Электронный ресурс] / Режим доступа:Ы!р://www.silovoytransformator.ru.

12. Маслякова А.В. Повышение электрофизических характеристик и устойчивости к термостарению целлюлозосодержащего диэлектрика путем его модификации хитозаном: дис. ... канд. техн. наук: 05.09.02/ Маслякова Анна Вячеславовна. СПб., 2005. 204 с.

13. Васин В.П., Долин А.П. Ресурс изоляции силовых маслонаполненных трансформаторов // Электро. 2008. №3. С. 12-17.

14. Осотов В.Н. Практические аспекты оценки фактического срока службы силовых трансформаторов //Доклад на III Научно-практической конференции «Контроль технического состояния и оборудования объектов энергетики». Москва, ВВЦ. 2016.

15. Duval M., De Pablo A. Significance and detection of very low degree of polymerization of paper in transformers // IEEE Electrical Insulation Magazine. 2017. Vol. 33, Iss. 1,P. 31-38.

16. Cellulose Chemistry and its applications / Eds. Nevell T.P., Zeronian S.H. Halsted (Wiley). New York, 1985. 552 p.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

РЕЗНИК Александр Сергеевич — инженер Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого. 195251, Россия, г. Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. E-mail: alexreznik85@ gmail.com

ЖУРАВЛЕВА Наталия Михайловна — кандидат технических наук доцент Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого. 195251, Россия, г. Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. E-mail: [email protected]

КИЗЕВЕТТЕР Дмитрий Владимирович — доктор физико-математических наук профессор Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого. 195251, Россия, г. Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. E-mail: [email protected]

ТАШЛАНОВ Дмитрий Олегович — жудент Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого. 195251, Россия, г. Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. E-mail: tashlanov1993@ mail.ru

REFERENCES

1. Lokhanin A.K. Kratkiye obzory dokladov 43 sessii SIGRE. Elektroenergiya. Peredacha i raspredeleniye. 2010. № 3. S. 80-87. (rus.)

2. Ancharova T.V. Povysheniye ekspluatatsionnoy na-dezhnosti transformatorov, otrabotavshikh normativnyy srok sluzhby. Glavnyy energetik. 2009. № 1. S. 36-41. (rus.)

3. Gunn I.G. [i dr.]. Osnovnyye neispravnosti i metody diagnostirovaniya silovykh transformatorov v uslovii eksplu-atatsii. VestnikMGTUim. G.I. Nosova. 2012. № 1. S. 102-105.

4. Dolin A.P., Pershina N.F., Smekalov V.V. Condition assessment and life time extension of. Proceedings of CI-GRE Session 39 CIGRE. 2002. 7 p.

5. Zhuravleva N.M. [et al.]. The study of thermal aging components paper-impregnated insulation of power transformers. Proceedings of conference EIConRusNW 2016. 2016. P. 782-786.

6. Mirzaie M. [et all.]. Insulation condition assessment of power transformers using accelerated ageing test. Turk JElec Eng & Comp Sci. 2009. Vol. 17. № 1. P. 39-54.

7. Zhuravleva N.M. [et al.]. On the increasing of the sorption capacity and temperature resistance of cellulosic insulation dielectrics. Proceedings of conference ELEKTRO 2016. 2016. P. 649-653.

8. Patent № 2415221 Rossiyskaya Federatsiya. Spo-sob polucheniya elektroizolyatsionnoy bumagi / N.M. Zhuravleva, B.I. Sazhin, Ye.G. Smirnova, A.K. Khripu-nov, A.A. Tkachenko; patentoobladatel — ucherezhdeni-ye Akademii nauk Institut vysokomolekulyarnykh soye-dineniy RAN. № 2010117529/12; zayavl. 30.04.2010; opubl. 27.03.2011, Byul. № 9. (rus.)

9. Taghikhani M.A. Power transformer insulation lifetime estimation methods. International Journal of Energy Engineering. 2011. № 1(1). P. 9-11.

10. Lvov M.Yu. [i dr.]. Stareniye tsellyuloznoy izoly-atsii obmotok silovykh transformatorov. Elektricheskiye stantsii. 2004. № 10. S. 11-15. (rus.)

11. Transformatory s nizkoy stepenyu polimerizatsii bumagi [Elektronnyy resurs] / Rezhim dostupa:http:// www.silovoytransformator.ru. (rus.)

12. Maslyakova A.V. Povysheniye elektro-fizicheskikh kharakteristik i ustoychivosti k termostar-eniyu tsellyulozosoderzhashchego dielektrika putem yego modifikatsii khitozanom: dis. ... kand. tekhn. nauk: 05.09.02/ Maclyakova Anna Vyacheslavovna. SPb., 2005. 204 s.

13. Vasin V.P., Dolin A.P. Resurs izolyatsii silovykh maslonapolnennykh transformatorov. Elektro. 2008. № 3. S. 12-17. (rus.)

14. Osotov V.N. Prakticheskiye aspekty otsenki fak-ticheskogo sroka sluzhby silovykh transformatorov. Doklad na III Nauchno-prakticheskoy konferentsii «Kontrol tekh-nicheskogo sostoyaniya i oborudovaniya obyektov energetiki». Moskva, VVTs, 2016 g. (rus.)

15. Duval M., De Pablo A. Significance and detection of very low degree of polymerization of paper in transformers. IEEE Electrical Insulation Magazine. 2017. Vol. 33. Iss. 1. P. 31-38.

16. Cellulose Chemistry and its applications / Eds. T.P. Nevell, S.H. Zeronian/ Halsted (Wiley). New York, 1985. 552 p.

AUTHORS

REZNIK Aleksandr S. — Peter the Great St. Petersburg polytechnic university. Politechnicheskaya St., St. Petersburg, 195251, Russia. E-mail: [email protected]

ZHURAVLEVA Nataliia M. — Peter the Great St. Petersburg polytechnic university. Politechnicheskaya St., St. Petersburg, 195251, Russia. E-mail: [email protected]

KIESEWETTER Dmitrii V. — Peter the Great St. Petersburg polytechnic university. Politechnicheskaya St., St. Petersburg, 195251, Russia. E-mail: [email protected]

TASHLANOV Dmitrii O. — Peter the Great St. Petersburg polytechnic university. Politechnicheskaya St., St. Petersburg, 195251, Russia. E-mail: [email protected]

Дата поступления статьи в редакцию: 28.03.2017.

© Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, 2017

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.