Меню

Вакуумные шкафы печи для сушки изоляции силовых трансформаторов

Сушка трансформаторов

Связаться с нами:

Вакуумные шкафы (печи) для сушки изоляции силовых трансформаторов

Сушка является одним из важнейших технологических процессов в производстве и обслуживании силовых трансформаторов. Ее основная задача заключается в удалении влаги из твердой изоляции обмоток трансформатора с целью обеспечения наиболее высокой электрической прочности и доведения ее свойств до установленных норм согласно действующих требований.

От качества сушки зависят как параметры изоляции, так и надежность работы трансформатора. При выборе подходящей процедуры сушки в первую очередь учитывается общее время обработки и потребление электроэнергии.

Компания GlobeCore предлагает своим Клиентам вакуумные шкафы (печи) для бережной и экономной сушки изоляции силовых трансформаторов. Каждая единица оборудования производится исходя из особенностей процесса сушки, имеющих место на Вашем предприятии, и необходимых габаритов.

Возможен выбор исполнения и привода дверей (пневматический, гидравлический, механический), способа нагрева (масляный, паровой, инфракрасный и др.) и погрузки активной части.

Время окончания сушки определяется с помощью мегаомметра. Таким образом, процесс требует ровно столько времени и электроэнергии, сколько необходимо для достижения нормативного сопротивления обмоток.

Ввиду разнообразия потребностей в области сушки, компания GlobeCore производит шкафы с вакуумной системой, шкафы для нагрева обмоток (без вакуума), а также шкафы для сушки различного сырья и материалов (порошков, паст, пищевых продуктов, древесины и др.)

Источник

Сушка активной части

силовой трансформатор

Сушка является одним из основных технологических этапов производства силовых трансформаторов. Цель сушки — удаление влаги из твердой изоляции трансформаторов для обеспечения ее более высокой электрической прочности. Электрическая прочность высушенного и пропитанного трансформаторным маслом электроизоляционного картона примерно в 20 раз выше, чем у картона, не прошедшего сушку и пропитку.
Сушка основана на использовании явлений влагопроводимости и диффузии (процесс переноса вещества из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией) пара с нагретой поверхности изоляции. Процесс сушки включает в себя следующие этапы: нагрев изоляции конвекцией и излучением, перемещение влаги из внутренних слоев изоляции наружу, парообразование и диффузию пара с поверхности изоляции в окружающее пространство.
Внутри изоляции влага перемещается в виде пара из мест с большим содержанием в места с меньшим ее содержанием (влагопроводимость) и из мест с более высокой температурой в места с более низкой температурой (тепловлагопроводность). Поэтому для ускорения перемещения влаги на поверхность изоляции необходимо обеспечить быстрый и хороший прогрев всей активной части трансформатора. Для ускорения сушки применяется максимально допустимая для бумаговолокнистой изоляции температура 100—110°С и вакуумирование. Вакуум служит для снижения температуры парообразования, ускорения сушки и удаления водяных паров из сушильной установки, поддержания на низком уровне относительной влажности воздуха в ней.
Существуют три основных метода нагрева изоляции активной части трансформатора в процессе термической обработки в вакууме: горячим маслом, горячим воздухом, в паровой фазе.

Сушка активной части горячим маслом

Сушка изоляции трансформатора горячим маслом

Сушка изоляции трансформатора горячим маслом в собственном баке применяется для трансформаторов большой мощности. Для выполнения процедуры сушки и пропитки маслом изоляции активной части в баке трансформатора создают вакуум, проверяют всю систему на отсутствие течи и заливают небольшое количество масла, которое циркулирует внутри бака. Схема сушильной установки представлена на рис. 1. Масло удаляют из нижней части бака, прогоняют через систему подогрева и направляют обратно в верхнюю часть. Интенсивный поток масла, равномерно распределенный пульверизаторами над каждой фазой, очень быстро нагревают изоляцию, не подвергая ее опасности чрезмерного перегрева. По мере того как нагретое масло пульверизируется в бак с выкаченным воздухом, всякая влага, подхваченная маслом при протекании его через изоляцию, немедленно испаряется и удаляется из системы.

1 – бак трансформатора, 2- нагреватели масла, 3-вакуумный насос, 4 – масляный насос; 5 – пульверизатор; 6 – устройство управления; 7 – трубопроводы; 8 – обмотка
Рис. 1

Когда изоляция трансформатора высушена, предназначенное для сушки обмоток масло выпускают и производят полную заливку рабочего масла в бак под вакуумом.

Сушка активной части горячим воздухом

Для трансформаторов I и II габаритов с высшим напряжением 6—10 кВ вакуум не обязателен: для них вполне удовлетворительные результаты дает сушка активных частей в конвекционных печах при 105—110 °С в течение 12—14 ч.

Сушка активной части трансформатора горячим воздухом

Режим сушки должен предусматривать температуру и время, необходимые для достижения устойчивого значения сопротивления изоляции. Нельзя повышать температуру, сокращая время сушки, так как это вызывает ускоренное старение бумажной изоляции трансформатора. Об окончании процесса сушки судят по стабилизации сопротивления изоляции активной части трансформатора в процессе сушки. В первый период сушки сопротивление изоляции активной части трансформатора понижается. Это вызвано тем, что влага, имеющаяся в порах материала, выступая на поверхность, создает на ней проводящий слой. По мере того как в процессе сушки влага удаляется, сопротивление изоляции растет. Измеряя каждый час сопротивление изоляции, необходимо в течение 3—4 ч убедиться в том, что полученное значение сопротивления устойчиво. Только после этого можно считать сушку активной части трансформатора законченной. Практикой установлено, что устойчивое сопротивление изоляции, достигнутое в процессе сушки активной части трансформаторов I и II габаритов при 105—110 °С для обмоток НН не ниже 400 МОм и обмоток ВН не ниже 600 МОм, гарантирует достаточную степень сухости изоляции трансформатора.
Сушку активных частей трансформаторов III—VIII габаритов производят обычно в вакуум-сушильных печах горизонтального или вертикального типа горячим воздухом, в том числе с применением принудительной циркуляции нагретого воздуха. Активные части загружают в шкаф горизонтального типа тележкой, так же как и обмотки или в вертикальный шкаф (рис. 2), куда активные части опускают с помощью мостового крана.

1 – бак сварной; 2 – крышка бака; 3 – рама; 4 – струбцина; 5,6 – нагреватели; 7 – швеллер, 8 – щит предохранительный, 9 – отверстие в щите; 10 – вводы ;11 – балки жесткости; 12 – площадка обслуживания; 13 – покрытие теплоизоляционное
Рис. 2

Более целесообразно размещение шкафов в сборочном цехе в подземных котлованах, чтобы над землей выступала только верхняя часть шкафа. Если же устанавливать шкаф на уровне пола, это создает трудности для транспортировки узлов или собранных трансформаторов внутри цеха, ограничивая возможности их перевозки над шкафами.
Для пропитки маслом активной части высоковольтного трансформатора шкаф соединяют с маслопроводом. Обычно ввод маслопровода для заливки маслом помещается в верхней части шкафа, а сливной — в дне шкафа. Для уменьшения потерь теплоты наружная часть вакуум-сушильного шкафа и крышка должны иметь теплоизоляционное покрытие. Для измерения сопротивления изоляции трансформатора во время сушки концы обмоток подсоединяют к составным вводам (поз. 10 на рис. 13), проходящим сквозь отверстия в стенке шкафа; снаружи к вводам подсоединяют измерительные и контролирующие сушку приборы.
Режимы сушки зависят от класса напряжения и мощности трансформаторов, их конструкции и назначения. Все режимы сушки можно разделить на три основных этапа: прогрев активной части; сушка активной части; пропитка изоляции маслом.

Диаграмма сушки

Время, необходимое для нагрева активной части трансформатора, и длительность всего процесса сушки зависят от массы трансформатора и конструкции изоляции, и поэтому время установлено различным для разных типов трансформаторов. Диаграмма сушки показана на рис. 3.

1 и 2 – сопротивление изоляции ВН, НН;
3 – объем выделившейся воды, 4 – давление; 5 – температура
Рис. 3

Сушка активной части трансформатора в паровой фазе

Сушка активной части трансформаторов в паровой фазе с использованием насыщенных паров нефтепродуктов в качестве нагревающей среды позволяет быстрее прогреть изоляцию, особенно внутренние ее части, так как на нагревание идет не только тепло самих паров, но и теплота, выделяющаяся при конденсации углеводорода типа керосина.
При сушке не происходит окисление изоляции (так как нагрев осуществляется парами органической жидкости), поэтому температура сушки может быть повышена до 135 °С без опасения порчи изоляции. В качестве теплоносителя используется нефтепродукт — сольвент с особыми свойствами: высокой температурой вспышки (62 °С) с однородным фракционным составом, большим количеством теплоты, энергией, выделяемой при конденсации паров; при сушке он должен быть совместим с маслом, как электрически, так и химически. Необходимо, чтобы раствор теплоносителя кипел при абсолютном давлении, которое значительно ниже давления паров воды при этой температуре, что обеспечивает удаление влаги из изоляции. В то же время давление паров должно быть достаточно высоко, чтобы при сушке теплоноситель испарился из изоляции по возможности без осадка.

Читайте также:  Aqua оборудование для бассейнов

Сушка активной части трансформаторов в паровой фазе

Нагрев в паровой фазе позволяет за короткое время (вдвое меньше, чем время прогрева горячим воздухом) прогреть изоляцию до температуры, близкой к температуре паров (не ниже, чем на 5 °С), поэтому выделение влаги из изоляции происходит непрерывно — начиная уже с прогрева. В паровой фазе быстрее происходит отдача тепла, быстрее и полнее удаляется влага, более равномерно происходит прогрев изоляции, уменьшается опасность оставления влаги в толщине изоляции.
Технологический процесс сушки состоит из четырех фаз: подготовка установки и предварительное вакуумирование; нагревание парами теплоносителя под вакуумом; фаза понижения давления; сушка под глубоким вакуумом (рис. 4).

1 – температура обмоток трансформатора; 2 – температура теплоносителя, 3 – давление, 4 – объем воды
Рис. 4

Сушку в парах нефтепродуктов производят в вакуум-сушильных печах, используя специальную установку. Установка может применяться как для горизонтальных, так и для вертикальных вакуум-сушильных шкафов (ВСШ), установленных в общем технологическом потоке изготовления трансформаторов. Главная вакуумная установка монтируется в непосредственной близости ВСШ (возле или на ВСШ). Бесперебойная подача насосами конденсата в испарительную установку требует установки конденсатора и испарительной установки в одном месте, при этом точка всасывания насоса должна находиться на глубине 1,5—2 м над самой низкой точкой ВСШ. Шкаф управления паровой установкой устанавливается в центре участка сушки. Так как при сушке трансформаторов испарительная и конденсационная установки находятся в работе только лишь половину времени общей продолжительности сушки, то они могут применяться для двух или трех ВСШ.
Помимо перечисленных выше способов сушки силовой части трансформаторов есть и другие способы: сушка в камерах без вакуума с нагревом инфракрасными лучами, в собственном баке вихревыми токами (индукционный способ), в собственном баке токами короткого замыкания; в собственном баке постоянным током, в собственном баке токами нулевой последовательности. В большей части данные способы сушки применяют при производстве или ремонте трансформаторов I и II габаритов.

Сушка в камерах инфракрасным облучением

Этот способ, пока еще не получивший широкого распространения, является одним из самым прогрессивных. Способ чрезвычайно прост, не требует никакой специальной оснастки, кроме источников инфракрасного излучения. Камера представляет собой отсек, огороженный тонкими теплоизоляционными стенками, без потолка; над этой камерой располагают воздухоприемник вытяжной вентиляции. Наличие стационарной камеры не обязательно; если в производственном помещении не хватает места, то можно вести сушку активной части на любой временной площадке, а в теплое сухое время года — на открытом воздухе, вне помещения. Здесь даже не требуется вентиляция.
Принцип сушки заключается в применении для обогрева бумажной изоляции трансформатора направленного концентрированного теплового потока, источником которого являются лампы инфракрасного излучения с зеркальным отражением, например. Эти лампы монтируют в переносные секции. Секции устанавливают с двух сторон активной части на расстоянии не ближе 300 мм. Ближе устанавливать лампы нельзя, так как эпюра облучения лампы имеет конусообразную форму и при совместном действии потоков от нескольких ламп облучение в непосредственной близости от них неравномерно, что может привести к местным перегревам изоляции и нежелательному износу ее при сушке. При расстоянии 300 мм от ламп до облучаемой поверхности плотность энергии одной лампы составляет 0,3 Вт/см2, а для группы ламп, расположенных в шахматном порядке — 0,4 Вт/см2. Таким образом, для облучения поверхности 1 м2 переносной секцией ламп необходимая мощность составляет 4 кВт.
Относительно высокая экономичность рассматриваемого способа сушки объясняется тем, что энергия используется весьма эффективно — только на нагрев активной части и окружающего воздуха. При других же способах сушки одновременно нагреваются также массивные печи или бак трансформатора, в котором производят сушку.
Кроме того, как показали исследования, при этом способе сушки затраты энергии и времени меньше, чем при других способах, благодаря тому, что движение влаги происходит от внутренних слоев изоляции к наружным, так как нагревается инфракрасными лучами в первую очередь металл провода, а от него — бумажная изоляция.
Недостатками способа является дороговизна и дефицитность самих инфракрасных
ламп.

Сушка индукционным способом

На предприятиях, подразделениях, мастерских, где нет стационарных сушильных печей, но имеется дешевая электроэнергия, этот способ сушки является самым распространенным.
Бак трансформатора утепляют и обматывают намагничивающей обмоткой из изолированного или голого провода. Если бак трубчатый, то конец провода при намотке пропускают в пространство между трубами и стенкой бака, если радиаторный — то между патрубками радиаторов. Если радиаторы съемные и предстоит их снимать для замены уплотнений или устранения течей, то сушку проводят в баке без радиаторов, так как без них удобнее монтировать и демонтировать намагничивающую обмотку.
Обмотка может быть однофазной, это вполне достаточно для трансформаторов I— II габаритов, или трехфазной (для трансформаторов большей мощности). Обмотку наматывают на бак неравномерно: в середине реже, а к дну бака и к крышке шаг намотки постепенно уменьшают. Однофазную обмотку наматывают всю в одну сторону, направление же намотки фаз трехфазной обмотки чередуют: верхнюю часть обмотки (фаза А) и нижнюю (фаза С) в одну сторону, а среднюю часть (фаза В) – в другую.
К обмотке подключают источник переменного тока — от силовой сборки 220 или 380/220 В через двух- или трехполюсный рубильник.
При прохождении тока по обмотке в стальных стенках бака возбуждается магнитный поток, который, замыкаясь по периметру бака, вызывает в нем вихревые токи, нагревающие бак. От бака тепло передается активной части.
Тепловую изоляцию стенки бака выполняют асбестовым полотном. На нее непосредственно наматывают обмотку из изолированного провода. Если провод не изолированный, под него подкладывают вертикальные деревянные планки. Сечение провода и необходимое количество витков определяют предварительным расчетом, а потом при сушке в зависимости от фактической температуры нагрева доматывают или отматывают несколько витков. Обмотка может иметь одно-два регулировочных ответвления.
Сушку можно производить с маслом и без масла и в зависимости от этого механизм сушки действует по-разному. Масло является теплоносителем и одновременно гигроскопичной средой, отбирающей из изоляции влагу. В масле целесообразно сушить активную часть с промасленными обмотками, т. е. при ремонте без их замены. Масло в процессе сушки рекомендуется один или несколько раз заменить (в зависимости от степени увлажненности изоляции). Если обмотки новые и сухие, то лучше сушить их в баке без масла.
Внутреннюю поверхность бака перед установкой активной части для сушки насухо протирают. Во избежание конденсации водяных паров крышку утепляют как можно лучше, а под дно бака устанавливают электрические нагреватели. Зажим для заземления соединяют перемычкой с заземляющим контуром. На крышке устанавливают вытяжную трубу для вентиляции высотой 1,5—2 м (ее также утепляют асбестом), а в нижней части бака открывают одно из отверстий.
Для ускорения сушки можно предусмотреть принудительную циркуляцию воздуха в полости бака — для этого на одном из отверстий в крышке бака устанавливают вытяжной вентилятор, включаемый периодически.
Температуру изоляции на разных высотах обмоток, верхнего и нижнего ярм, стенки бака и воздуха в верхней полости бака контролируют термопарами. Температуру изоляции поддерживают в пределах 95—105° С, а стенок бака — в пределах 110—130° С в зависимости от изоляционных расстояний в баке.
Измерения сопротивления изоляции производят каждые 4 ч, а когда сушка подходит к концу, то каждый час. Заканчивают сушку, когда в течение 3—4 замеров сопротивление изоляции будет иметь установившееся значение, затем индукционную обмотку отключают, дают остыть активной части до 60—70° С, уплотняют все отверстия в нижней части бака и заливают активную часть маслом.

Так как при индукционном способе сушки тепло идет от металлических частей через бумажную изоляцию к проводам, этот способ является недостаточно экономичным.

Сушка активной части трансформатора постоянным током, токами короткого замыкания, токами нулевой последовательности

Если трансформатор ремонтируется без замены обмоток или по какой-нибудь другой причине необходимо высушить активную часть без ее разборки (особенно активную часть, конструктивно связанную с крышкой), то самыми удобными способами сушки являются способы, связанные с нагревом изоляции обмоток токами, проходящими непосредственно по проводам обмоток.
Этот способ сушки является высокоэкономичным, так как тепловая энергия нагрева используется с высоким к. п. д.
Для сушки токами короткого замыкания одну из обмоток замыкают накоротко, а на другую подают напряжение короткого замыкания, определяемое по паспортной табличке трансформатора.
Для сушки постоянным током используют выпрямительные устройства, подающие напряжение на одну или на обе обмотки. Сушка в том и другом случае может осуществляться как с маслом в баке трансформатора, так и без него.
Способ сушки токами нулевой последовательности заключается в том, что к одной из обмоток трехфазного трансформатора подводят пониженное однофазное переменное напряжение и обмотки соединяют так, чтобы возбуждаемые в стержнях магнитные потоки имели одинаковые величины и направления во всех стержнях. Замыкаясь через воздух, металлические детали и бак, они вызывают в них потери от вихревых токов, чем и создается нагрев.
При соединении одной из обмоток трансформатора в треугольник или зигзаг ее надо распаивать или не запаивать при монтаже схемы, а запаивать потом, после сушки. Это — недостаток способа. Необходимость подбора соответствующего напряжения опытным путем — второй существенный недостаток. Эти и некоторые другие недостатки (распределение тепла от металлических частей через бумажную изоляцию к проводам) ограничивают применение этого способа.

Читайте также:  Срок полезного использования системы вентиляции и кондиционирования

Выводы: каждым из перечисленных способов можно добиться качественной сушки активной части, разница заключается только в продолжительности, затратах на оборудование, а также в непосредственных энергетических затратах на нагрев, отвод излишков тепла, циркуляцию и т. д. Выбор наиболее приемлемого способа так же зависит от производственной мощности завода и номенклатуры выпускаемых трансформаторов. На отечественных трансформаторных заводах для сушки активной части силовых трансформаторов 35 – 110 кВ используется как метод сушки горячим воздухом (ОАО «Уралэлектротяжмаш», «Тольяттинский трансформатор»), так и в паровой фазе (ОАО «Электрозавод», ОАО «РосЭнергоТранс»). В этом году технологию сушки в парах нефтепродуктов планирует внедрить «Тольяттинский трансформатор».

Источник



Описание методов сушки трансформаторов, виды установок и схема подключения

Способы сушки изоляции обмоток электродвигателей

В процессе эксплуатации, транспортировки и хранения изоляционные конструкции электрических машин подвергаются воздействию окружающей среды. При этом они увлажняются, при попадании влаги в обмотку происходит ухудшение диэлектрических характеристик изоляции и преждевременный выход электрической машины из строя.

Согласно ПТЭ сопротивление изоляции у электродвигателей напряжением до 0,66 кВ измеряется мегомметром на 1000 В, в холодном состоянии, R≥1Мом, при температуре 60°С – 0,5Мом, а у электродвигателей мощностью более 3,0 кВт также отношение R60/R15.

Если двигатель не работал более 30 суток, то перед пуском необходимо проверить Rиз.

В процессе сушки обмоток любым способом необходимо контролировать температуру сушки и сопротивление изоляции. При этом температура сушки должна быть не выше предельно допустимой для данного класса нагревостойкости изоляции.

В первый период сушки сопротивление изоляции несколько снижается, затем, когда влага начинает удаляться из изоляции, оно возрастает и при достижении равновесной влажности стабилизируется.

Процесс сушки считается законченным, если значение сопротивления изоляции остается неизменным в течение 1-2 часов.

В случае увлажнения изоляции сопротивление после сушки может быть ниже нормы, тогда следует провести циклическую сушку. В этом случае процесс складывается из периодических нагреваний и переохлаждения обмотки. При охлаждении обмотки влага переходит от более нагретых внутренних участков к поверхности и процесс сушки ускоряется. Если и при данной сушке сопротивление изоляции остается ниже нормированного, электродвигатель необходимо отправить в капитальный ремонт.

Конвективный способ сушкиосуществляется в специальных сушильных шкафах. В качестве источников тепла могут служить пар, электроэнергия или газ. Во всех случаях теплоносителем является нагретый воздух. При этом способе сушки тепло передается от статора к обмотке, поэтому наружные ее слои высыхают быстрее, чем внутренние. Для более равномерного удаления влаги из изоляции, следует температуру в сушильных шкафах поднимать постепенно.

. Шкаф для сушки обмоток электрических машин.

Токовый способ сушкизаключается в пропускании по обмоткам электрического тока пониженного напряжения (15…20%)UН. При этом тепло генерируется непосредственно в проводниках обмотки и влага первоначально удаляется из центра изоляционной конструкции. Сушке может быть подвергнута собранная машина или один статор. Источник питания может быть постоянного или переменного тока. В случае сушки переменным током тепло дополнительно выделяется в стали статора за счет потоков рассеивания.

сушки изоляции обмоток электрических машин:

1— обмотка; 2

Токовая сушка может проводиться однофазным или трехфазным током.

Практически в качестве источника питания для сушки можно использовать сварочный трансформатор, универсальный стенд МИИСП или др.

При токовом методе продолжительность сушки значительно ниже, чем при конвективном.

Схема соединения обмоток и ток сушки зависят от мощности двигателя. В начальный период разогрева, особенно при очень сырой изоляции, задают меньшее значение тока, а потом постепенно увеличивают до 0,8 .

Сушка способом индукционных потерь(потери в стали статора).

Схема сушки изоляции обмоток электрических машин потерями в стали:

1 — статор машины; 2

При этом способе машину нагревают индукционными токами, возникающими при пропускании переменного тока по специальной намагничивающей обмотке, намотанной на статор. Намагничивающую обмотку выполняют изолированным проводом (медный провод ПРГ используют до 20 сушек, а алюминиевый до 10) и для регулировки температуры обмотку секционируют.

Основные методы

Существует широкий ряд методов сушки силовых трансформаторов, которые часто используют специалисты. Рассмотрим каждый из них подробно.

Индукционный нагрев

Индукционный метод сушки получил широкое распространение благодаря хорошей результативности. В основе способа лежит нагревание активной части, находящейся в баке, теплом, образованным вихревым током. На бак наматывают специальную намагниченную обмотку, которая и является источником индукции.

  1. Используется абсолютно сухой бак, отверстия в котором уплотняются.
  2. Стенки бака утепляют стеклотканью.
  3. В разных точках активной части размещают термопары и терморезисторы.
  4. Устанавливают термометры под изоляцией.
  5. Наматывают индукционную обмотку на бак.

Убедившись в правильной работе вакуумной системы, включают печи, нагревающие дно бака. Далее в ход идут насосы, которые подсасывают горячий воздух. Процесс сушки постоянно контролируется, ведутся записи показателей термометра и вакуумметра.

индукционный нагрев трансформатора

Токами короткого замыкания

При использовании метода КЗ нагрев идет за счет потерь тепла. Они происходят в обмотках, в проводниках обмоток, в активной стали магнитопровода. Метод заключается в том, что обмотку трансформатора, которая имеет меньшее напряжение, накоротко замыкают на зажимах вводов. Другая при этом питается источником тока. Это переменный ток промышленной частоты.

Вакуумная обработка активной части трансформатора

Она преследует две задачи: 1. Удаление воздуха из бака перед заполнением маслом. 2. Осушка поверхности изоляции после ее контакта с воздухом.

Длительность и глубина вакуума зависит от желаемой степени осушки. Т. к. влага концентрируется в поверхностных слоях, то в процессе вакуумирования она распространяется как вовне, так и вглубь изоляции. Если длительность вакуумирования равна длительности увлажнения при той же температуре, тогда может быть удалено только около 60% абсорбированной влаги. Без специального прогрева максимальная концентрация влаги в поверхностных слоях при остаточном давлении 1—5 мм р. ст. может быть уменьшена, при достижении равновесных условий, до 2—4%. Дегазация изоляции. Длительный контакт изоляции с газом и его проникновение в изоляцию требуют длительной обработки для удаления газа. Так, после вакуумирования в течение 16—20 часов при остаточном давлении 3— 5 мм рт. столба при температуре 10—20°С изоляция не может быть достаточно дегазирована — при эксплуатации наблюдается медленное выделение газа в масло.

Прогрев трансформатора

При прогреве решаются две задачи: 1. Прогрев трансформатора, находящегося в транспортном состоянии до температуры 30—40 °С, с целью зашиты его от увлажнения перед вскрытием бака. 2. Нагрев собранного трансформатора до температуры 60—100°С для подсушки изоляции или для улучшения условий оценки ее состояния.

Методы нагрева трансформатора, находящегося в транспортном состоянии:

1. Метод заполнения горячим, предварительно высушенным и очищенным маслом до уровня выше обмоток. 2. Метод масляной ванны: заполнение маслом выше уровня верхнего ярма и затем нагрев масла путем циркуляции через маслонагреватель. 3. Метод прогрева с помощью внешних паровых или электрических нагревателей, размещенных под дном бака. 4. Метод нагрева индуктированными в стенках бака потерями с помощью специальной временной обмотки. 5. Метод циркуляции масла через маслонагреватель (для трансформаторов, хранившихся с маслом).

Читайте также:  Колесные мини погрузчики с бортовым поворотом

Методы нагрева трансформатора с целью сушки: 1. Циркуляцией масла, нагретого до 80— 100°С в маслонагревателе. 2. Разбрызгиванием горячего масла: трансформатор заполняется маслом до уровня, когда покрывается нижнее ярмо, масло циркулирует через маслонагреватель и разбрызгивается на обмотки под вакуумом. 3. Внутренними потерями в режиме КЗ. 4. Потерями в обмотках от постоянного тока. 5. Внутренними потерями в режиме КЗ при питании от источника пониженной частоты. 6. Продувкой через трансформатор без масла сухого горячего воздуха с температурой более 100°С.

При нагреве внутренними потерями от циркулирующего в обмотках переменного тока в режиме КЗ или от постоянного тока возникает проблема перегрева изоляции. Средняя температура обмоток обычно ограничена +95 °С, однако, в отдельных зонах она может быть значительно выше. При нагреве циркулирующими в обмотках токами при залитом выше обмоток масле имеется опасность, что уровень масла определен недостаточно надежно. Возможны случаи существенного перегрева и даже повреждения изоляции верхних кадушек в результате их нахождения вне масла. Во всех методах основным теплоносителем является масло, постоянная нагрева которого — несколько часов. Для ускоренного и равномерного нагрева масла требуется постоянное его перемешивание со скоростью потока, в зависимости от объема масла. Когда применяется нагрев разбрызгиванием горячего масла под вакуумом, то из-за недостаточной конвекции, возможно существенное отличие температуры участков изоляции, на которые непосредственно попадает разбрызгиваемое масло — от остальных. Прогрев может быть экономичным только, если бак теплоизолирован.

При транспортировании, хранении и монтаже трансформатора, а также в результате нарушения их правил, измеренные характеристики изоляции могут свидетельствовать о неудовлетворительном ее состоянии. В этом случае, требуется технологическая обработка изоляции и, в частности, сушка. Ниже приводится краткое описание методов сушки изоляции перед вводом трансформаторов в эксплуатацию.

Метод холодного вакуума

Нагрев трансформатора осуществляется во время вакуумирования при остаточном давлении 0,05—0,1 мм рт. ст., при этом изоляция должна иметь температуру не ниже 20 °С. Метод требует применения специальной ловушки для вымораживания водяных паров, чтобы повысить эффективность работы вакуумных насосов и создать дополнительное диффузионное извлечение водяных паров из бака. Сушка может быть закончена, когда выделение воды в ловушке достигнет 3—5 г/ч на тонну изоляции. Согласно кривым равновесного влагосодержания, для достижения влагосодержания твердой изоляции 0,5 % вакуум должен быть не хуже 0,1 мм рт. ст., а температура не ниже 30 °С.

Циркуляция горячего сухого масла

Масло, нагретое до 80—85 °С, циркулирует через осушительную установку (вакуум-дегазоционную) для сушки и фильтрации. Механизм сушки: диффузия влаги из наружных слоев в относительно сухое масло, и последующее ее удаление из масла в масло-сушительной установке. Теоретически, изоляция может быть высушена до 1 — 1,5% (в зависимости от растворимости воды в данном масле), если: средняя температура масла — 70—75 °С, приняты меры для ее выравнивания интенсивным перемешиванием и влагосодержание масла в баке менее 10 г/т. Эффективность метода значительно уменьшается со снижением температуры масла в баке.

Схема подключения электроосмотической сушки трансформаторов

Не все существующие методы сушки благоприятно отражаются на составных частях трансформатора. К примеру, широко распространенное применение сушильных печей влечет за собой ряд трудностей.

Во-первых, такие печи потребляют огромное количество электроэнергии. Во-вторых, процесс сушки занимает много времени – вплоть до десяти суток. Затраченное на просушку время зависит от размера трансформатора и может увеличиваться.

Помимо всего прочего, сушка при помощи печи негативно сказывается на состоянии устройства. Срок службы трансформатора существенно сокращается за счет того, что высокая температура негативно сказывается на его элементах.

Схема подключения устройства УЭСИ (в ЩУ) для сушки электродвигателя на месте его эксплуатации

Спасительной технологией для сохранности устройства стало использование принципа электроосмоса. Он основан на движении жидкости сквозь пористые диафрагмы или капилляры посредством наложения внешнего электрического поля. Не допуская нагрева, устройство устраняет влагу, генерируя небольшие электрические импульсы.

При достаточно малом весе устройства (некоторые весят чуть больше килограмма), процесс сушки существенно упрощается.

Термовакуумная диффузия

По данной технологии производится подсушка изоляции трансформаторов классов напряжения 110—750 кВ. Схема подсушки — согласно рис. 1. Трансформатор нагревается до температуры 80—85 °С и надежного прогрева изоляции одним из двух методов: • циркуляцией горячего масла, или • циркуляцией тока в обмотках. Затем масло сливается под вакуумом, и трансформатор подвергается вакуумированию длительностью до 48 часов при остаточном давлении, соответствующем влагосодержанию по равновесному состоянию влаги, и до прекращения выделения воды в конденсационной колонне. Результаты считаются удовлетворительными, если влагосодержание образцов толщиной 1 мм не превышает 1 %.

Рис. 1. Схема подсушки методом термодиффузии: 1 — насос вакуумный предварительного разрежения, 2 — промежуточный бак 0,05 м3; 3 — вакуумметр механический, 4 — вакуумметр, 5 — трансформатор, 6— маслонасос, 7— емкость слива масла, 8— обратный клапан.

Требования к состоянию изоляции перед вводом в эксплуатацию

Выбор оборудования, методов обработки изоляции и масла, а также степень обработки определяется требованиями к состоянию изоляции трансформатора. Эти требования определяют: • электрическую прочность изоляции, • начальные условия старения. При этом, считается, что некоторое ухудшение состояния изоляции (по сравнению с заводскими данными) неизбежно. Поэтому трансформатор должен выдерживать воздействия, равные 85%—90% полных испытательных напряжений. С другой стороны, принимаются все меры, чтобы изоляция была на том же уровне, как и на заводе.

Применение специальных установок для сушки

Помимо вышеперечисленных методов сушки трансформаторов, для этой же цели используются специальные установки. Например, широко распространено применение масляной мобильной станции (СММ).

Существуют особые технические требования, делающие работу установки эффективной и безопасной:

  • напряжение трансформатора должно составлять 110-1150 Кв;
  • бак устройства способен выдержать давление 26 Па.

В основе установки – металлический вагон, в котором находятся насосы, вакуумные вентили, холодильный агрегат и другие приспособления, делающие работу механизма эффективной. Чтобы подсоединить СММ к трансформатору, используется гибкий вакуумпровод.

Источник

Описание методов сушки трансформаторов, виды установок и схема подключения

В производстве сушка силовых трансформаторов является одним из важнейших этапов технологического процесса. Для удаления влаги используется ряд методов, каждый из которых имеет свои особенности. Статья расскажет о необходимости, методах и нюансах сушки трансформаторов во время их эксплуатации и монтажа.

Необходимость сушки силовых трансформаторов

В ряде случаев трансформаторы вводят в эксплуатацию без сушки. Это возможно при условии, что правила транспортировки и хранения устройства не были нарушены. Однако порой во время перевозки и использования трансформаторов не создаются надлежащие условия.

Когда нет оснований полагать, что ГОСТ не соблюден, специалисты проводят контрольную подсушку устройства. Глубокая сушка не требуется, поэтому механизм в течение суток прогревают в масле. Контрольная просушка уместна, когда активная часть трансформатора не находилась на открытом воздухе дольше положенного, что позволило бы внешним условиям отразиться на изоляции.

При нарушении правил хранения изоляционные обмотки устройства соприкасаются с влагой. Это может происходить из-за влажного воздуха, резких перепадов температур, приводящих к отпотеванию и процессов окисления в масле. Воздействие жидкости губительно сказывается на работе трансформатора: его изоляция теряет значительную часть электрической прочности.

Для сравнения, хорошо высушенный картон будет обладать гораздо большей электрической прочностью, нежели бумага, не подвергшаяся сушке. Разница составит порядка 20-25 раз.

Основные методы

Существует широкий ряд методов сушки силовых трансформаторов, которые часто используют специалисты. Рассмотрим каждый из них подробно.

Индукционный нагрев

Индукционный метод сушки получил широкое распространение благодаря хорошей результативности. В основе способа лежит нагревание активной части, находящейся в баке, теплом, образованным вихревым током. На бак наматывают специальную намагниченную обмотку, которая и является источником индукции.

  1. Используется абсолютно сухой бак, отверстия в котором уплотняются.
  2. Стенки бака утепляют стеклотканью.
  3. В разных точках активной части размещают термопары и терморезисторы.
  4. Устанавливают термометры под изоляцией.
  5. Наматывают индукционную обмотку на бак.

Убедившись в правильной работе вакуумной системы, включают печи, нагревающие дно бака. Далее в ход идут насосы, которые подсасывают горячий воздух. Процесс сушки постоянно контролируется, ведутся записи показателей термометра и вакуумметра.

Источник