Практическая работа № Сушка активной части трансформатора
Цель работы: изучить методы сушки трансформаторов, их особенности, достоинства и недостатки.
Краткие теоретические сведения
Сушка является одним из основных технологических этапов производства силовых трансформаторов. 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.
. 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 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.
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.
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