Сушка трансформатора токами короткого замыкания определение параметров схема оценка способа сушки

Обновлено: 03.05.2024

Сушка трансформаторов

Сушка силовых трансформаторов инфракрасным излучением

Для сушки инфракрасным излучением активную часть следует установить в помещении под колпаком вытяжной вентиляции. На выемной части устанавливаются термопары. Для исключения погрешностей из-за непосредственного облучения термопары должны быть закрыты киперной или тафтяной лентой. Вокруг активной стали устанавливаются штативы с лампами так, чтобы равномерному облучению подвергались как обмотки, так и не закрытые обмотками сердечники.

В качестве источника инфракрасного излучения для сушки трансформаторов применяются специальные лампы типов ЭС-1, ЭС-2, ЭС-3. Указанные лампы имеют мощность 250 и 500 Вт при напряжении 120 и 220 В. У этих ламп 80 – 90% подводимой электроэнергии преобразуется в энергию теплового излучения. При отсутствии специальных ламп могут быть использованы обычные лампы накаливания. Для направления потока излучения на обмотку эти лампы помещают в отражатели. При сушке лампами мощностью 250 Вт они должны располагаться друг от друга на расстоянии 190 мм и от выемной части на расстоянии 300 – 320 мм.

Для ускорения сушки рекомендуется периодически, через каждые 30 минут производить в течение 15 минут обдув активной части наружным холодным воздухом, в результате чего получается большой температурный перепад и более быстрое удаление выделяющихся паров воды.

В таблице 4 приведены опытные данные по сушке трансформаторов инфракрасными лучами.

Мощность трансформатора, кВ×А	Расстояние, мм, между	Количество ламп на 250 Вт, шт.	Мощность установки, кВт	Время сушки, ч	Примечание
лампами и активной частью	соседними лампами
100 180 320 560 1000	350 320 320 320 320	190 190 190 190 190	24 30 42 50 50	6 7,5 10,5 12,5 12,5	18 20 22 28 34	– – С обдувом С обдувом С обдувом

Сравнивая рассмотренные методы можно сделать следующие выводы.

Сушка в специальной камере без вакуума неэкономична из-за больших потерь тепловой энергии с нагретым воздухом, уходящим в атмосферу, более продолжительна по сравнению с другими методами и применяется, главным образом, для трансформаторов мощностью до 5000 кВ×А и напряжением до 35 кВ включительно.

Сушка в своем баке нагревом потерями в стали бака несколько продолжительнее способов нагрева токами нулевой последовательности или инфракрасными лучами. Однако при этом способе питание намагничивающей обмотки производится от сети стандартного напряжения и исключена опасность местных перегревов, поскольку больше всего нагревается бак, контроль температуры которого легко осуществим. Сушка может производится как при атмосферном давлении, так и при вакууме, тогда как при сушке инфракрасными лучами вакуум исключается. Благодаря универсальности этот способ сушки получил наибольшее распространение в условиях монтажа и эксплуатации. Сушка в своем баке с нагревом токами нулевой последовательности экономична, не требует выполнения намагничивающей обмотки, имеет меньшую продолжительность по сравнению с методом потерь в баке, так как нагрев обмотки идет от магнитопровода к наружным слоям обмотки, то есть в направлении удаления влаги, что ускоряет процесс сушки. Недостатками способа являются необходимость иметь нестандартное напряжение для получения нужных по величине токов нулевой последовательности и возможность появления местных перегревов внутри трансформатора.

Сушка инфракрасными лучами применяется главным образом для трансформаторов небольшой мощности.

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).

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.

Сушка трансформатора установкой типа “Иней” от компании GlobeCore

Установка типа “Иней” разработана для сушки и вакуумирования твердой изоляции трансформаторов в условиях разгерметизации при его монтаже или ремонте. Применяется в обслуживании силового оборудования, работающего на напряжении от 110 до 1150 кВ и бак которых выдерживает давление в 26 Па. Для трансформаторного оборудования, которое не выдерживает такого давления в баке, по согласию завода-изготовителя, можно усилить бак.

Данная установка представлена в трех модификациях:

1 тип – одномодульный аппарат, оснащенный двухкаскадным холодильным агрегатом ( с температурой охлаждения до – 70 ⁰С) , бустерным вакуумным и тремя термовакуумными насосами. Аппарат сконструирован таким образом, что все комплектующие находятся в одном корпусе.

2 -й тип – установка состоит из двух модулей. В первый входит двухкаскадный холодильный аппарат и насос вакуумный бустерный. Во второй – форвакуумный насос с жидкой системой для охлаждения и нагрева. Эти два модуля соединены гибким вакуумным проводом диаметром 100 мм.

3-й тип – тоже двухмодульная установка, особенностью которой можно назвать применение каждого модуля отдельно друг от друга. В первый модуль входит только двухкаскадный холодильный агрегат, во второй – только форвакуумный насос с жидкостной системой охлаждения и нагрева.

Примеры применения сушильных установок LFH

Сушка распределительных трансформаторов мощностью от 25 до 2500 кВА1)

Нагревание распределительных трансформаторов токами низкой частоты позволяет упростить структуру сушильной установки. В ее состав входит конусный автоклав (рис. 2), вакуумный насос, низкочастотные преобразователи для нагрева трансформатора изнутри и система управления.
Сразу же после сушки система управления заполняет емкости трансформатора изолирующим маслом. В такой установке низкочастотные токи нагревают только обмотки трансформатора – сам конусный автоклав при этом не нагревается.Традиционной системе сушки горячим воздухом для завершения процесса сушки потребовалось бы, как минимум, вдвое больше времени.
В результате такой метод сушки распределительных трансформаторов обеспечивает минимальные затраты энергии и дает другие преимущества, такие как ускорение процесса сушки, высокая производительность, простота управления и автоматическое заполнение маслом после сушки.

Сушка силовых трансформаторов мощностью от 500 кВА до 30 МВА

Сушка выполняется в оболочке трансформатора (рис. 3). Низкочастотный ток подается на высоковольтные выводы при закороченных низковольтных выводах, горячий воздух для циркуляции внутри трансформатора поступает по гибким воздуховодам.
Если после сушки не требуется дополнительное уплотнение трансформатора (что зависит от его конструкции), его можно заполнять маслом сразу же после вакуумирования.
Преимущество такого метода заключается в том, что трансформатор после сушки не подвергается воздействию атмосферы. После заполнения изолирующим маслом для создания нужного
давления в оболочке трансформатора может использоваться азот.
Традиционной системе сушки горячим воздухом для завершения процесса сушки потребовалось бы, как минимум, вдвое больше времени. Если небольшая сушильная установка с циркуляцией горячего воздуха потребляет 50 кВт и работает в течение 80 часов, общие затраты энергии на сушку небольшого силового трансформатора составляют 4000 кВтч.
При снижении времени сушки на 50 процентов, экономия энергии при сушке одного трансформатора методом LFH составит, по меньшей мере, 2000 кВтч.

Оборудование LFH для сушки активных частей трансформаторов в вакуумном автоклаве для силовых трансформаторов мощностью до 100 МВА

Оборудование LFH для сушки силовых трансформаторов на месте установки

Традиционно, для сушки силовых трансформаторов на месте установки используется циркуляция горячего масла и вакуум или в некоторых случаях аэрозольное распыление горячего масла и вакуум. Другой метод сушки изоляции заключается в сушке масла.

□ Передвижной модуль LFH для сушки трансформаторов на месте установки
□ Установка LFH для сушки небольшого силового трансформатора с использованием его собственной оболочки
• Подключение вакуумной установки • Распределительный щит

Энергетические затраты, стоимость и потребление электрической и тепловой энергии

С точки зрения энергоэффективности, системы LFH на 50 % выгоднее, чем системы сушки горячим воздухом.

Сравнение различных методов сушки по времени обработки, вложениям средств, затратам на обслуживание и потребляемой энергии.

Система нагрева LFH предлагает мобильное альтернативное решение

Конвертер LFH вместе с системой управления и принадлежностями можно доставить к месту установки трансформатора в контейнере или в автоприцепе (рис 4). Нагрев и сушка трансформатора могут выполняться в сочетании с традиционной циркуляцией горячего масла или с аэрозольным распылением горячего масла.
Сочетание аэрозольного распыления горячего масла с нагревом LFH позволяет нагревать обмотки до более высоких температур, что позволяет значительно сократить время сушки, по сравнению с традиционным методом циркуляции горячего масла, и обеспечивает уровень остаточной влажности менее 1 процента.
При этом уровень влажности приближается к исходным значениям, достигаемым в процессе производства трансформаторов. Этот метод уже успешно применили для сушки на месте установки более 40 силовых трансформаторов с номинальной мощностью до 400 МВА.
Измерения на больших трансформаторах показали, что при использовании традиционных методов сушки с циркуляцией горячего масла и вакуума средняя скорость экстракции влаги составляет примерно 2,5 литра в день, тогда как метод аэрозольного распыления горячего масла с LFH обеспечивает скорость экстракции до 20 литров в день.
При влажности изоляции от 3 до 1,5 процентов LFH работает в восемь раз быстрее традиционных методов, что позволяет сэкономить большое количество энергии и эффективнее использовать производственные ресурсы (рис. 5).

Требования к сушке трансформатора

Значение влагосодержания в поверхностных слоях картона после «отделки» перед опусканием в бак может достигать 2 % и более. Поэтому должны быть приняты специальные меры для частичного удаления влаги с поверхности и выравнивания влагосодержания по толщине изоляции до проведения испытаний. Кабельная бумага, высушенная и пропитанная маслом при температуре 110°С и давлении 1 мм рт. ст. и ниже, на воздухе при атмосферном давлении увлажняется при обычных температуре и влажности (20 °С, 50% относительной влажности) настолько быстро, что ее невозможно взвесить на обычных аналитических весах. Масса бумаги непрерывно меняется. По данным высушенная (непропитанная) конденсаторная бумага (толщиной от 4 до 30 мкм) при температуре 20 °С и относительной влажности воздуха 65 % за 1 мин достигает влагосодержания 1,5%, за 2 мин 2,3%, за 5 мин 3,75 %.
Данные по кинетике сорбции для различных целлюлозных материалов приведены в . Из-за высокой интенсивности сорбции глубоко высушенных целлюлозных материалов должны приниматься все меры по сокращению времени пребывания высушенных активных частей на воздухе в условиях цеха. К ним относится как предохранение от увлажнения чехлами и проведение некоторых операций в боксах с пониженной влажностью, так и разработка конструкций активной части и оснастки, позволяющей до минимума сократить трудоемкость этих операций.
Целлюлозные материалы достигают равновесного состояния с окружающей средой при обычных (комнатных) условиях в течение длительного времени. Кинетика процессов сорбции и десорбции существенно зависит от относительной влажности воздуха и температуры, а также от толщины и структуры волокон. Для кабельной бумаги типа К-120 при атмосферном давлении равновесное влагосодержание достигается за 47—68 суток (в зависимости от относительной влажности), электротехнического картона толщиной 1,5 мм — за 50—70 суток и толщиной 3 мм — за 60—88 суток. Большой практический интерес представляет увеличение интенсивности сорбции влаги целлюлозными материалами в условиях вакуума, хотя конечно значение равновесного влагосодержания при этом уменьшается.
По мнению авторов скорость поглощения водяного пара бумагами и картонами в условиях вакуума примерно на 2 порядка выше, чем при том же парциальном давлении водяного пара в воздушной среде при атмосферном давлении. Эти данные важны для правильного выбора способа хранения глубоко высушенных элементов конструкции трансформаторов (рис. 2). Скорость поглощения влаги изоляцией, пропитанной маслом, значительно меньше.

Сушка трансформаторного масла – основные способы

Раньше среди методов сушки трансформаторного масла преобладали центрифугирование и фильтрация. В первом случае используется действие центробежной силы, с помощью которого происходит разделение обрабатываемого вещества на несколько слоев. С помощью центрифуг можно удалить только эмульсионную влагу. Обычно этого не достаточно, поэтому данный процесс применяется в качестве предварительной стадии очистки масла. Кроме того, центрифуги характеризуются большим энергопотреблением.

Пропускание масла через фильтр-прессы также имеет недостатки, которые выражаются в малой производительности, частой замене фильтровального материала и контакте масла с воздухом, что приводит к преждевременному окислению.

Использование цеолитовых установок позволяет существенно повысить электрическую прочность и качество сушки трансформаторного масла. Компания GlobeCore выпускает цеолитовые установки типа МЦУ различной производительности. Данное оборудование сушит масло за счет его пропускания через слой молекулярных сит, находящихся в адсорберах, заполненных гранулированным цеолитом.

Также эффективная сушка трансформаторного масла обеспечивается за счет воздействия высокой температуры и глубокого вакуума. Сначала масло нагревается, после чего подается в вакуумную камеру, где вспенивается. В результате происходит интенсивный выход паров воды и газов из поверхности масляной пленки. Специально для термовакуумной сушки трансформаторных масел компанией GlobeCore разработаны установки серии СММ. Данное оборудование является более производительным и надежным в сравнении с центрифугами. Кроме того, оно потребляет в 3-4 раза меньше электрической энергии.

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.

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.

Методы удаления влаги

Кроме очистки от растворенных и твердых загрязнений при превышении допустимого количества влаги производится ее удаление различными способами:

Центрифуга. Вода и твердые загрязнения тяжелее масла и при обработке в этом аппарате происходит разделение жидкости на фракции.
Термовакуумная сушка. Основана на снижении температуры кипения воды при пониженном давлении.
Ультразвуковая кавитация. В масло помещается ультразвуковой вибратор. Под его воздействием образовываются пузырьки, в которых собирается растворенные вода и газы. Эти пузырьки всплывают вверх и удаляются вместе с примесями.

Варианты технологического исполнения

Эффективность действия воздухоосушителей трансформаторов оценивается по таким показателям, как разница относительных влажностей входящего и выходящего воздуха, температурные градиенты, степень очистки воздуха от механических примесей. Современные конструкции обеспечивают эффективную работу узла при средних рабочих температурах 22…30С, и при относительной влажности сухого воздуха не выше 75 %.

Однако неприятности может доставить и чересчур сухой воздух: в этом случае он негативно воздействует на смазку частей трансформатора, пересушивая ее. Поддержание заданных условий работы рассматриваемой системы обеспечивается контрольно-исполнительными реле.

В некоторых случаях вместо силикагеля используют гексафторид серы (или элегаз) – тяжелое газообразное вещество, плотность которого при нормальных условиях составляет 6,16 г/л.

При наполнении герметичного корпуса элегазом, электропроводность среды уменьшается в несколько раз, соответственно увеличивается и напряжение пробоя. Воздухоосушитель, работающий в такой среде, может быть использован для поддержания режима нормальной эксплуатации особо мощных трансформаторов.

Эксплуатационным недостатком гексафторида серы считается невозможность его применения при низких температурах: хотя превращение элегаза в жидкость происходит при -59С (что практически достижимо разве что в условиях Якутии), плотность его на морозе резко увеличивается. Как следствие, начинают нестабильно работать фильтры, которые приходится чаще заменять.

При высоких температурах элегаз теряет свою химическую стабильность, и разлагается. Продукты распада – фторид водорода, диоксид серы, фторид серы и тионилфторид.

При реакции может образовываться фтористоводородная кислота, которая является коррозионно-активным веществом и будет активно взаимодействовать с компонентами электрического оборудования. Для поддержания этих низких уровней влажности в корпусе воздухоочистителя должен находиться пассивный раствор влагопоглотителя.

Потери элегаза на 1 кДж трансформируемой энергии составляют до 7 % от первичного объема. Поэтому запасы гексафторида серы периодически необходимо пополнять.

Общая информация

В настоящее время на энергопредприятиях используется более 40% силовых трансформаторов, которые эксплуатируются более 25 лет. Ежегодная повреждаемость трансформаторов имеет тенденцию к значительному росту.

Не смотря на различные подходы к анализу аварийности, основные выводы могут быть сделаны, что наиболее повреждаемыми узлами трансформаторов являются главная изоляция обмоток отводов, регуляторы напряжения и вводы.

Замена всех трансформаторов с длительным сроком службы, учитывая реальную экономическую ситуацию, оказывается невозможной. С другой стороны, фактический ресурс многих трансформаторов не исчерпан.

Для продления срока службы трансформаторов осуществляют регулярное техническое обслуживание и капитальные ремонты.

Последовательность проведения работ при капитальном ремонте трансформатора определяется сетевой моделью типового технологического процесса (рисунок 1)

Рисунок 1. Типовая модель технологического процесса капитального ремонта трансформатора: 1 – подготовка к ремонту; 2 – отключение (отсоединение шин, опусков); 3 – демонтаж системы охлаждения; 4 – доставка трансформатора на ремонтную площадку; 5 – прогрев трансформатора; 6 – демонтаж вводов и арматуры; 7 – ремонт системы охлаждения; 8 – ремонт арматуры; 9 – вскрытие трансформатора; 10 – ремонт и испытание вводов; 11 – ремонт переключающего устройства; 12 – ремонт и испытание активной части; 13 – ремонт бака; 14 – сборка трансформатора; 15 – заливка трансформаторного масла; 16 – нагрев и испытание трансформатора; 17 – перемещение трансформатора на место установки; 18 – монтаж трансформатора на фундаменте; 19 – заключительные работы

На этапе разгерметизации активной части трансформатора 9, ремонта и обслуживания 12, а также сборки до полной герметизации 14 необходима защита изоляции трансформатора от увлажнения за счет продувки бака сухим подогретым воздухом.

Специально для обеспечения продувки бака трансформатора сухим горячим воздухом предлагается ряд установок типа “Суховей”.

Данный вид оборудования помимо осушки атмосферного воздуха может осуществлять также его чистку от механических примесей, без которой невозможна эффективная защита изоляции трансформатора.

Отличительной особенностью данных установок является возможность осуществления регенерации сорбента при температуре до 400С, размещенного в стороннем оборудовании.

Конструктивные особенности сухих трансформаторов с литой изоляцией

Если рассматривать в деталях устройство сухого трансформатора с литой изоляцией, то обращая внимание на Рис. 3 выделяется одна отличительная особенность агрегата, необходимая ему для реализации процесса естественного воздушного охлаждения всей электросистема – это практически полное отсутствие цельного корпуса оборудования, по сравнению с другими трансформаторами, где используется масляное или смешанное охлаждение

Рисунок 3. Сухой трансформатор с литой изоляцией

Электрическая, магнитная часть трансформатора сухого типа мало чем отличается от остального типов преобразователей – в своем устройстве имеются обмотки из медных проводников первичного и вторичного типа, одна из которых подключается к источнику энергии (первичная), а вторая соединяется с нагрузкой – потребителем напряжения. Имеется в составе замкнутый магнитопровод, контактные выводы необходимые для нормальных условий образования электромагнитной индукции, трансформации энергии.

Исполнение изоляции – это главная отличительная особенность оборудования сухого типа. Для ее производства, создания используют:

специальные изоляционные профили, обладающие повышенными диэлектрическими характеристиками. Применяются усиленной прочности фарфоровые изоляторы, при формировании вертикальных и горизонтальных каналов воздушного охлаждения устройства;
материал и производство из него самой изоляции производится по специальной технологии и представляет форму монолита (отсюда и название «литая») путем заливки эпоксидных диэлектриков на медные проводники обмотки.

Второй отличительной чертой преобразователей сухого типа является его внешнее конструктивное исполнение, габариты. Относительно других разновидностей подобных электротехнических устройств, сухие трансформаторы имеют большие размеры габаритов. К тому же, у них нет общего цельного литого корпуса в своем устройстве, лишь отдельные элементы внешней защиты (листы для обмоток), планки для установки контактных частей ввода-вывода, такелажных работ в момент монтажа и нижнего колесного конструктива для возможности перемещения в момент первичного монтажа и последующего обслуживания.

Подобные отличия имеют ряд плюсов, минусов в основной работе агрегата.

12. СУШКА ТРАНСФОРМАТОРОВ

Особенности сушки трансформаторов с РПНЗаключительные работы после сушки активной части трансформатора

Методы сушки трансформаторов

Поддержание электроустановок в рабочем состоянии требует надлежащего технического обслуживания, с выполнением комплекса операций, предусмотренных условиями эксплуатации. В процессе эксплуатации трансформаторов требуется проведение их сушки, о чем и пойдет речь в предлагаемом материале.

Содержание

Для чего нужна сушка

Под сушкой трансформатора понимают операцию по устранению влаги, скопившейся в оборудовании в процессе эксплуатации, для восстановления диэлектрических свойств изолирующего покрытия проводников. Проникновение влаги обычно обусловлено высокой влажностью окружающего воздуха или масла, применяемого для охлаждения и изоляции контуров устройств.

Методы сушки трансформаторов

Используют несколько способов, в зависимости от степени увлажнения, применяемых средств и целей, которых необходимо достигнуть проведением данной операции. Далее – детальнее о возможных методиках сушки трансформаторного оборудования.

Индукционным нагревом

Эта методика достаточно распространена, в силу высокой эффективности. Принцип способа предполагает нагрев силового контура за счет образования вихревых токов. На бак наматывают намагниченные провода, при подаче нагрузки на которые возникает индукция.

Работы выполняют в таком порядке:

операцию проводят при сухом баке, уплотнив отверстия,
снаружи бак обматывают стеклотканью,
к активному контуру подключают термопары и сопротивления,
подключают приборы для контроля температуры,
наносят обмотку для создания индукционных токов.

Затем включают печь, подогревающую днище бака. Нагретый воздух нагнетают насосами. Процедуру контролируют, следя за показаниями термометров и вакуумметров.

Токами КЗ

Методика токов короткого замыкания предполагает тепловые потери, за счет чего происходит нагрев. Эти процессы характерны для проводов катушек, подключенной стали сердечника.

Схема для сушки трансформатора методом короткого замыкания

Суть способа в том, что низковольтную часть трансформатора закорачивают по вводным зажимам. В это время высоковольтная схема устройства находится под напряжением. В результате возникающего короткого замыкания, электроустановка нагревается, что способствует испарению влаги.

Также читайте: При каких условиях допускается параллельная работа трансформаторов

Постоянным током

Методика предусматривает подачу на катушки трансформатора токов, приближенных к номинальной величине. Обычно задействуют обмотки среднего и высокого напряжения.

Схема для сушки трансформатора постоянным током

Те из контуров, которые не задействованы при данной процедуре, замыкают накоротко, с подводом к заземлительному контакту. Это распространяется на бак и прочие катушки, лишенные прямой электрической связи с прогреваемыми электричеством.

Точки нулевой последовательности

Этот метод применяют для трансформаторов с невысокими значениями мощности – в пределах до 400 кВА. Требуется подключение вторичных контуров по следующей схеме:

Схема для сушки трансформатора током нулевой последовательности

При выполнении работ необходимо соблюдать соответствующие меры предосторожности, поскольку контакты повышающей стороны остаются разомкнутыми.

За счет того, что фазы образуемых магнитных потоков совпадают и равны по величине, выделяется тепло, нагревающее токопроводящие элементы и испаряющее влагу. Данная методика очень проста, но не применима, если контакты выходных катушек соединены треугольником.

Перед началом сушки, активный контур подключают к напряжению, используемому при процедуре. Выполняют контрольный прогрев в течение 30 минут. Если в процессе проверки возникнет перегрев отдельных элементов сердечника, необходимо определить причину неисправности и устранить дефект. Только после этого проводят полноценную сушку.

Циркуляция масла через электронагреватели

Еще одна методика предполагает циркуляцию масла. Работы выполняют в такой последовательности:

убирают масло из нижнего отсека бака,
состав пропускают через нагревательное устройство,
заливают нагретую жидкость в верхнюю часть бака.

Масло подают интенсивно, под давлением вводя в каждую фазу. Это исключает перегрев элементов, при равномерной просушке агрегата. После того, как цель достигнута, масло сливают и вновь заполняют бак в условиях вакуума.

Инфракрасное излучение

Использование инфракрасных лучей целесообразно для трансформаторных установок, мощностью до 1 000 кВА. Подводимую электроэнергию преобразуют в тепловое излучение, с эффективностью до 80%.

Также читайте: Методы защиты от электромагнитного излучения

Процедура требует постоянного контроля температуры посредством термометров или термопар. Чаще применяют термопары. Используют инфракрасные лампы мощностью 250 или 500 Вт, рассчитанные на напряжение соответственно 120 и 220 В. Возможна замена этих устройств лампами накаливания.

Тепловое излучение направляют отражателями.

Обдув горячим воздухом

При использовании этого метода, не слишком распространенного, трансформатор обдувают нагретым воздухом, температура которого достигает 100°С. Тепловой поток направляют на активный контур, добиваясь нагрева катушек. Предусмотрена настройка расхода воздуха, с небольшой разницей температур на входе и выходе.

Метод сушки трансформатора горячим воздухом

Камера без вакуума

Данная методика предполагает такие последовательные операции:

активный контур ставят в камеру,
к входному и выходному отверстию камеры подключают воздуходувные устройства,
нагнетают воздух, нагретый до температуры 105 градусов,
контролируют нагрев оборудования по показаниям термометра,
когда активная часть нагрета, снижают температуру внешнего изоляционного покрытия, подавая холодный воздух,
по завершении сушки, активный корпус ревизируют, опускают в масляный бак.

Камера состоит из деревянного каркаса, обшитого и утепленного асбестом, сверху зашитого профнастилом. Зазор между оборудованием и внутренними стенками сооружения должен быть не менее 200 мм.

Стационарный сушильный шкаф

Эту установку применяют в условиях промышленных предприятий, когда требуется регулярная сушка трансформаторов. Данный способ характеризует высокая эффективность. Но покупка стационарного сушильного шкафа требует существенных финансовых затрат.

Электроосмос

Применение сушильных шкафов сопряжено с большим расходом энергии, длительным проведением операции сушки, неблагоприятным влиянием нагрева на элементы трансформатора в результате систематического нагрева.

Этих недостатков можно избежать, используя принцип электроосмоса. В данном случае создание внешнего электрического поля вызывает удаление жидкости через микроскопические поры оборудования. Установка работает импульсами, что не вызывает нагрев элементов.

Своевременная сушка позволит избежать возможной аварийной ситуации. Главное – правильно избрать метод, с учетом характеристик трансформатора и экономической целесообразности.

Сушка силовых трансформаторов: необходимость, достоинства, результат

Сушкой трансформатора принято называть процесс восстановления диэлектрических характеристик твердой изоляции, нарушенных в результате увлажнения при выполнении транспортировки, хранения, монтажа. Увлажнение изоляции происходит при контакте изоляции с окружающим воздухом, относительная влажность которого составляет 50-90% и выше либо при соприкосновении изоляции с маслом, содержащим влагу.

Содержание

Сушку изоляции трансформаторов выполняют несколькими методами

В сушильном шкафу в вакууме (700 – 750мм. рт.ст.).
Инфракрасным излучением.
В баке потерями в стали бака. нулевой последовательности.

Сушка в специальном сушильном шкафу

Сушка в сушильном шкафу весьма эффективный способ, однако, в виду необходимости сооружения и постоянного наличия такой конструкции, он используется достаточно редко.

Сушка в камере без вакуума

Активную часть трансформатора размещают в подготовленной камере, которая предварительно хорошо утеплена щитом из деревянных рам, обшитых фанерой с прослойкой воздуха.

Внутри ее обшивают листовым асбестом, а снаружи – листами кровельной стали, стыки между которой также замазываются асбестом. Вверху организуется вытяжное отверстие, через которое производится отвод влаги. Нагрев трансформатора выполняется с помощью воздуходувки, также можно использовать электропечи со змеевиком.

При этом температура выводящегося воздуха – не менее 80 – 90 °С. В случае более низких температур рекомендуется лучше утеплить камеру.

Для трансформаторов с номинальным напряжением 35кВ и выше рекомендуют снижать температуру внешних слоев. При быстром охлаждении внутренние слои изоляционной обмотки не успевают остыть, поэтому их температура останется выше температуры наружных слоев.

Снижение температуры будет совпадать с движением удаления влаги, это ускорит процесс сушки.

После окончания цикла производиться взятие проб на сопротивление изоляции и их анализ, после которого принимается решение о введении трансформатора в работу.

Сушка потерями в стали

При данном методе на бак наматывается обмотка, формирующая переменный магнитный поток. Под его действием в стенках бака начинают появляться вихревые токи, нагревающие активную часть трансформатора.

Сушка может производиться с естественной либо принудительной вентиляцией, а также под вакуумом.

Сушка током нулевой последовательности

При таком методе сушка выполняется посредством выделяющегося тепла в стержнях и элементах магнитопровода, а также в баке трансформатора от вихревых токов, которые генерируются от воздействия магнитного поля.

Магнитное поле формируется обмотками одного из рабочих напряжений трансформатора, при этом их соединяют так, чтобы токи во всех элементах магнитопровода совпадали по величине, направлению. Неиспользуемые обмотки – размыкают и изолируют.

Существуют нормируемые величины (U, I, t), которые определяются по типу трансформатора.

Сушка инфракрасным излучением

При сушке таким способом активную часть размещают в подготовленном помещении с вытяжной вентиляцией, устанавливают термопары. Вокруг стали размещают штативы с лампами. Источника инфракрасного излучения являются лампы типов ЭС-1, 2, 3 с номинальной мощностью 250 и 500Вт. 80 – 90% электроэнергии такие лампы трансформируют в энергию теплового излучения.

С целью сокращение времени сушки, рекомендуется периодически производить обдув активной части трансформатора внешних холодным воздухом, таким образом, происходит быстрый перепад температур, что способствует эффективному выведению паров влаги.

Сушка активной части трансформатора: что это такое, как выполняют, способы сушки, меры безопасности

Изоляционный материал трансформатора при соприкосновении с атмосферой или в увлажненном баке впитывает влагу. Это приводит к более быстрому разрушению изоляции, что приводит в негодность силовое оборудование. Допустимая продолжительность пребывания активной части на воздухе ограничено, поэтому при ремонте обмотки должны подвергаться сушке.

Содержание

Способы сушки трансформатора

Сушку активной части трансформатора осуществляется несколькими наиболее распространенными способами:

Сушка в вакуумном шкафу. Представленный метод распространен в производственных цехах специализированных заводов. Указанный вариант не применим на уже эксплуатируемых силовых установках.
Сушка индукционными потерями в собственном баке под вакуумом и без него. Является наиболее распространенным и популярным методом, который отличается высокой эффективностью и мобильностью.
Сушка в специальной камере через нагрев воздуходува. Согласно нормативным документам подобная технология запрещена к использованию, так как имеются повышенные риски пожарной опасности.
Сушка током нулевой последовательности. Представленное решение пользуется популярностью благодаря меньшим потерям электроэнергии. Но здесь также существуют ограничения по применению.

Рассмотрим наиболее распространенные варианты сушки подробно с учетом нюансов проведения.

Сушка трансформаторов индукционными потерями

Наиболее распространенный способ, который применим при выполнении ремонтных работ на силовом оборудовании. Предполагает наматывание намагничивающей обмотки, на которую подают переменный ток. Это приводит к формированию магнитного потока, что приводит к появлению вихревых токов. Последние нагревают бак и косвенно активную часть трансформатора. Для большей эффективности бак утепляют изоляционными материалами.

Провод подсоединяется по всей длине обмоток с отступом от 20 до 60 мм, что зависит от марки и типа трансформатора (периметр бака, толщина стенок). Последнее можно рассчитать по формуле. Большие трансформаторы часто сушат комбинированными методами, к примеру, подогревают дно воздуходувами для более быстрого прогревания. Перед запуском сушки обязательно проводятся подготовительные работы: бак очищают от остатков масла, вытирают насухо салфетками.

Сушка токами нулевой последовательности

Представленный метод основан на нагреве активной части через потери на вихревые токи, которые появляются в массивных стальных конструкциях. Силовые линии магнитного поля должны замыкаться стальными стержнями, которые и отвечают за сушку трансформатора. Существует несколько схем подключения, при этом в некоторых случаях методику применять нельзя. Запрещено использовать сушку для броневых силовых установок со стержневой магнитной системой при разных схемах соединения обмоток.

Если нулевого вывода нет, то делается временный. При соединении звезда-треугольник, последний разъединяют, оставляя звезду открытой. Как и при других методах, важно провести предварительную чистку активной части и бака от масла. Внутри обычно устанавливают приборы для измерения температуры. Наблюдающий за сушкой обязан каждый час вести журнал, в котором отражать сопротивление изоляции, температуру и напряжение.

ПБ и ТБ при сушке активной части трансформатора

При выполнении работ должны выполняться мероприятия по технике безопасности и пожарной безопасности:

На месте работ запрещает курение и огневые работы. Сварка и пайка должна осуществляться только в специально отведенном месте с учетом расстояний.

Непосредственно у трансформатора следует выставлять первичные средства пожаротушения. Сюда относятся огнетушители, ящики с песком, ведра.

На территории следует проводить уборку, на земле или в помещениях не должен находиться легковоспламеняющийся материал (дерево, бумага и так далее).

ГСМ и другие легковоспламеняющиеся жидкости должны находиться в закрытой таре или специальной посуде.

Все части электроустановки должны быть заземлены. Условия работы определяются техническими мероприятиями, которые определяются мастерами.

При работе в помещении должны соблюдаться меры по обеспечению работоспособности вентиляционной системы.

Измерение сопротивлений и проведение испытаний осуществляется только при отключении трансформатора напряжения. При работе в баке используются переносные лампы не более 24 В.

Важно назначать дежурного из числа квалифицированных рабочих. При возникновении пожара следует поднять тревогу, вызывать МЧС, а также приступить к тушению пожара. Тушение водой не допускается.

Среди прочего зона трансформатора должна быть ограждена. На ограждении вывешиваются плакаты «Стой напряжение», «За ограждение не входить».

Контрольный прогрев и подсушка

Перед проведением испытаний лабораторией проводится контрольный прогрев и подсушка. Длительность этого этапа составляет 48 часов при температуре не менее 80 градусов. Обычно процедура осуществляется в следующей последовательности:

Часть масла вливается, верхнее ярмо должно остаться закрыто.
Отключается система охлаждения, запускаются насосы для перемешивания масла.
Бак трансформатора заземляется, присоединяется выпрямительное устройство.
Устанавливаются приборы измерения температуры. Также заземляются обмотки, которые не подключены к выпрямителю.
Мегомметром проводится измерение сопротивления изоляции полученной схемы.
Включается охлаждение, подается напряжение на силовую установку. Включение производится каждый 1,5 минуты, измеряются технические характеристики.
После проверки производится включение прогрева на 1 час каждые 3-4 часа. При этом ведется контроль основных параметров.

Через 5-7 часов после завершения прогрева осуществляется измерение изоляционных свойств активной части трансформатора.

Эксплуатация электрических машин и аппаратуры - Сушка обмоток силовых трансформаторов

Изоляция трансформатора при соприкосновении с увлажненным маслом или воздухом интенсивно поглощает влагу и теряет свои изоляционные свойства. Для восстановления изоляции — увеличения ее сопротивления — трансформатор необходимо сушить. В условиях эксплуатации часто возникает необходимость определения качества изоляции трансформатора, чтобы решить о дальнейшей эксплуатации его без сушки.
Чтобы определить возможность включения трансформатора с напряжением 6—10 кВ в дальнейшую эксплуатацию без сушки, необходимо взять пробу масла из нижнего крана трансформатора, сделать химический анализ и испытать электрическую прочность его. Масло считается годным, если в нем нет следов воды, пробивное напряжение не менее 25 кВ при испытании его электрической прочности в стандартном маслопробойнике. Далее надо определить коэффициенты абсорбции:

где R60 — сопротивление изоляции, полученное через 60 сек после приложения напряжения к изоляции от мегомметра 1000 -к 2500 в;
R15 — то же, по через 15 сек.
Изоляция считается годной, если К = 1,3, для определения коэффициентов абсорбции К необходимо сделать шесть замеров мегомметром — три 60-секундных и три 15-секундных между обмоткой высшего напряжения и корпусом, между обмоткой низшего напряжения и корпусом, между обмотками трансформатора.
Ни один из трех коэффициентов абсорбции не должен быть меньше чем 1,3.
Значения сопротивления изоляции при включении трансформатора в эксплуатацию не должны уменьшаться более чем на 40 % против значений, замеренных после ремонта или на заводе-изготовителе при той же температуре, или значений, приведенных к той же температуре; отсчет делать через 60 сек после начала измерения.

Читайте также: