В22 Перечислите требования, предъявляемые к трансформаторному маслу. Опишите способы сушки и очистки трансформаторного масла.
Однако от состояния масла зависит срок службы трансформатора и надежность работы потребителей. Поэтому эксплуатационному персоналу необходимо уделять больше внимания трансформаторном маслу.
На поступающее свежее трансформаторное масло необходим паспорт. Характеристики трансформаторного масла в значительной степени зависят от примесей. Так, содержание 0,01...0,02 % влаги в масле приводит к снижению пробивного напряжения в 4...5 раз.
Для создания токопроводящих цепочек достаточно небольшого количества влаги, дальнейшее повышение ее содержания в масле приведет к увеличении числа параллельных цепей, что не влияет на пробивное напряжение. В неравномерных полях, в местах с повышенной напряженностью высокая концентрация влаги приводит к образованию крупных капель, оседающих на дне сосуда за пределами межэлектродного пространства. Поэтому влияние влажности менее заметно при пробое масла в неравномерном электрическом поле.
При эксплуатации трансформатора влага может поступать в масло из окружающей среды и образовываться в масле в результате происходящих в нем окислительных процессов. Отрицательно влияют на масло некоторые примеси. Парафин, растворяясь в масле, увеличивает его вязкость. Наличие парафина в масле выключателем недопустимо. Уголь безвреден для масла, но действует как стабилизирующий фактор для эмульсии воды и способствует увеличению ее количества. Осадкой шлам (продукты старения масла) гигроскопичны и накапливают в себе значительное количество влаги. Являясь полярными диэлектриками, они могут образовывать проводящие мостики между электродами, по которым происходит пробой масла. К перекрытиям и разрушениям приводят отложения осадков и шлама на поверхности твердой изоляции, находящейся в масле. Kpoме того, осадки, закупоривают каналы между обмотками трансформатора и ухудшают его охлаждение.
Окисление масла происходит под воздействием кислорода воздуха, повышенной температуры и примесей. Порознь эти факты воздействуют на масло значительно слабее. Примеси из масла удаляют сушкой или очисткой, а химический состав восстанавливают регенерацией.
Сушка масла. В энергетических системах масло сушат двумя способами: просасыванием через него сухого азота или углекислого газа при комнатной температуре; над маслом создают вакуум 20..30 кПа; распылением масла при комнатной температуре и остаточном давлении 2,5...5,5 кПа. Для ускорения сушки масло подогревают до 40...50 °С при остаточном давлении 8...13 кПа.
В условиях небольших ремонтных предприятий масло сушат путем подогрева или отстоя его при температуре 25...35 °С. Отстоя — крайне простой, дешевый и безвредный для масла способ сушки. Недостаток его - большая длительность операции.
Сушка масла при помощи подогрева также несложна, причем масло можно подогревать самыми различными методами, в том числе в собственном баке трансформатора. Но длительный нагрев масла может привести к его порче.
Очистка масла. В условиях эксплуатации масло не только увлажняется но и загрязняется. От воды и механических примесей масло очищают центрифугированием и фильтрованием.
Центрифугирование позволяет отделить воду и примеси, которые тяжелее масла. Температура масла должна быть 45...55 °С. При пониженной температуре высокая вязкость масла препятствует отделению воды и примесей, а при повышении температуры выше 70 °С воду трудно отделить из-за начинающегося парообразования и повышенной растворимости воды в масле. Кроме того, при повышенной температуре происходит интенсивное старение масла
Фильтрование — продавливание масла через пористую среду (картон, бумага, материя, слой отбеливающего материала или силикателя)—осуществляют при помощи фильтров-прессов. Фильтровальная бумага и картон не только задерживают примеси, но и впитывают воду Наибольшей гигроскопичностью обладает мягкий и рыхлый картон, однако он плохо задерживает шлам и уголь и сам выделяет много волокон. Чередование в фильтре-прессе листов мягкого и твердого картона позволяет получить хорошо очищенное масло.
Фильтровать масло желательно при температуре 40...50 °С, так как при большей температуре падает, гигроскопичность картона и возрастает растворимость воды в масле. Загрязненный картон можно прополоскать в чистом масле, высушить и вновь пустить в работу. Для очистки 1 т. масла требуется около 1 кг картона.
Фильтр-пресс включают обычно после центрифуги для удаления остатков шлама и воды. Он обеспечивает почти предельную очистку масла от воды и наиболее высокую электрическую прочность масла. К достоинствам фильтра-пресса относят его способность работать при нормальной температуре, отсутствие смешивания масла с воздухом и возможность очистки масла от мельчайших частиц угля. Однако центрифуги способны очистить масло, содержащее эмульсии, тогда как фильтр-пресс для очистки таких масел непригоден.
Центрифугу применяют для очистки масел, находящихся в баках работающих трансформаторов, но при строгом соблюдении техники безопасности. Использование в фильтрах-прессах в качестве дополнительной фильтрующей, среды силикагеля или отбеливающих глин заметно снижает кислотное число масла.
Регенерация масла. В результате эксплуатации масло окисляется (стареет), при этом изменяется его химический состав, образуются кислоты и смолы и одновременно разрушаются те естественные антиокислители, которые содержатся в свежем масле. Вследствие старения масла ускоряется разрушение изоляции трансформаторов. Особенно разрушается изоляция органического происхождения. Однако старение масла влияет на 3...5 % основных углеводородов масла, остальная их часть остается неизменной и хорошего качества. Поэтому масло можно восстанавливать — регенерировать. Регенерация масла позволяет удалять из него продукты окисления. Периодичность регенерации должна составлять 5...7 лет. Анализ показывает, что примерно у 30 % вышедших из строя трансформаторов изоляция повреждена из-за быстрого старения масла.
Следует иметь в виду, что перочистка масла снижает его стабильность.
Для продления срока службы масла и, следовательно, срока службы самого трансформатора принимают следующие меры.
1. Полностью или частично защищают масло от соприкосновения с наружным воздухом. Так, за рубежом, особенно в Скандинавских странах, небольшие хутора снабжают электроэнергией от полностью герметизированных трансформаторов.
Ряд французских фирм выпускают крупные трансформаторы с азотной защитой масла, у которых воздух между крышкой бака и маслом выкачан и заменен азотом. На крышке бака укреплена емкость (эластичный мешок), объем которой изменяется в зависимости от температуры нагрева трансформатора. Некоторые из фирм устанавливают на крышку бака трансформатора клапанное устройство, которое при нагреве трансформатора излишек азота, находящегося под крышкой, выпускает в атмосферу, а при охлаждении трансформатора герметизирует его.
Трансформаторы отечественного производства сна6жены расширителями, установленными на крышке бака, это резко сокращает поверхность соприкосновения масла с окружающей средой. На крупных трансформаторах устанавливают фильтры, поглощающие кислород и влагу из воздуха, поступающего втрансформатор при его работе.
2. Снижают температуру нагрева масла при эксплуатации. В соответствии с ПТЭ баки трансформаторов окрашивают в светлые тона, а также обеспечивают соответствующую вентиляцию.
3. В масло вводят специальные присадки — стабилизаторы или ингибиторы (ионол, амидопирин и др.), служащие антиокислителями масла и повышающие его стабильность. Присадки не только увеличивают начальный (индуктивный) период окисления масла, но и защищают масло от действия металлов.
Необходимо иметь в виду, что в зависимости от исходного сырья (нефти) составы масел могут быть неодинаковыми. Поэтому перед доливкой масел в аппараты необходимо обязательно провести анализ проб убедиться в их идентичности и выбрать соответствующий
ингибитор.
Рис. 6.8 – конструкция термосифонного фильтра. 1,5 - бункера для загрузки и разгрузки; 2 - сетка; 3. - абсорбент; 4 - корпус 5.- Фильтра; 6. 7 – патрубки
4. Для непрерывной регенерации масла в трансформаторах мощностью 160 кВ*А и выше применяют термосифонные фильтры. Это наиболее совершенные методы продлениясрока службы трансформаторных масел. Термосифон представляет собой цилиндр, заполненный адсорбентом и присоединенный патрубками к верхней и нижней частям бака трансформатора {рис. 6.8.) Благодаря разности температур масло, циркулируя в термосифоне, очищается от воды, кислот, смол и шлама.
Количество силикагеля в фильтре
должно составлять 0,25...5 % массы масла. Чем больше силикагеля, тем выше эффективность фильтра его воздействия на масло. От количества силикагеля зависит продолжительность работы фильтра. Его можно включать и выключать мере необходимости и дажепереносить с одного трансформатора на другой. Сорбенты в термосифонных фильтрах трансформаторов мощностью до 630 кВ*А необходимо заменять припревышении кислотного числа масла 0,1 мг. КОН, а в фильтрах мощных трансформаторов - притом же кислотном числе или при содержании водорастворимых кислот более 0,014 мг КОН. Содержание влаги в сорбенте перед загрузкой в фильтры не должно
быть более 0,5 %.
Небольшие по мощности трансформаторы сельских распределительных сетей не имеют термосифонных фильтр.
В условиях эксплуатации и ремонтах трансформаторов целесообразно на крышках баков устанавливать поглотительные патроны, (рис. 6.9).
Рис. 6.9. Устройство лаглотительного патрона: 1.- корпус 2- абсорбент
Поглотительными патронами или термосифонными фильтрами различной конструкции можно обеспечивать при ремонтах все трансформаторы устаревших серий. При прокаливание крупных частиц отработанного абсорбента при температуре 600...700 °С выгорают все органические вещества из пор и
активная поверхность частиц восстанавливается.
Заслуживает внимания опыт использования в термосифонных фильтрах добавки к силикагелю более активного влагопоглотителя — цеолита. Исследовали изменение электрической прочности масла двух трансформаторов, один из которых снабжен термосифонным фильтром, заполненным комбинированным абсорбентом с соотношением цеонидаи силикагеля 1:5, другой не имел фильтра. Электрическая прочность трансформаторного поглотительного масла без фильтра изменялась в зависимости от изменения относительной влажности окружающей среды. Пробивное напряжение масла трансформатора с фильтром сначала возрастало при повышении влажности окружающей среды (77...84 %) и достигло 46,8 кВ против 36 кВ на время включения, затем пробивное напряжение масла снизилось и к шестому месяцу эксплуатации достигло.25,5 кВ, в то время как относительная влажность окружающей среды снизилась до 60...70%. Это объясняется тем, что количество цеолита, обладающего высокой аккумулирующей способностью, оказалось недостаточным, его возможность были исчерпаны за 2 месяца. В то время, когда в трансформаторе должен был происходить естественный процесс самоосушения изоляции и масла за счет снижения относительной влажности окружающей среды, масло постепенно увлажнилось за счет десорбции влаги накопленной цеолитом. Последнее подтвердилось контрольными взвешиваниями цеолита: по отношению к своей массе он поглотил 56% влаги.
Таким образом, цеолит может как положительное, так и отрицательное на масло. После повышения соотношения цеолита и силикагеля в трансформаторе до 1:2,5 продолжительность абсорбционной способности фильтра возросла до 8 месяцев. Этого рабочего цикла вполне достаточно для регулирования влагосодержания масла в допустимых пределах в наиболее тяжелые периоды работы трансформаторов в условиях сельского хозяйства.
Контрольные взвешивания цеолита показали, что за 8 месяцев он поглотил влаги 35 % своей массы. Среднее пробивное напряжение масла составило 45 кВ. при низшем пределе 35 кВ в момент включения.
5. Регулярно по плану проверяют состояние масла и при необходимости очищают его. Находящееся в эксплуатации изоляционное масло в соответствии с ПТЭ необходимо испытывать в следующие сроки: 1 раз в год для трансформаторов, работающих без термосифонных фильтров (сокращенный анализ); не реже 1 раза в три года для трансформаторов, работающих с термосифонными фильтрами (сокращенный анализ); после капитальных ремонтов трансформаторов и аппаратов.
При повышенных значениях 1§6 и Са/Сво обмоток вводов трансформаторов измеряют 1§б масла.
Внеочередную пробу масла для определения температуры вспышки нужна брать из трансформатора при обнаружении горючего газа в газовом реле.
Контрольные вопросы и задания. 1. В чем заключается подготовка трансформаторов к включению? Что такое сушка трансформаторов? 2. Каковы особенности эксплуатации трансформаторов сельских подстанций? 3. Что такое тепло- и влагообмен в трансформаторах? 4. Как эксплуатируют трансформаторное масло?