Пленочная защита трансформаторного масла

ЧИТАТЬ КНИГУ ОНЛАЙН: Эксплуатация электрических подстанций и распределительных устройств

НАСТРОЙКИ.

СОДЕРЖАНИЕ.

СОДЕРЖАНИЕ

• 1
• 2
• 3
• 4
• » .
• 89

Эксплуатация электрических подстанций и распределительных устройств

Состояние отечественной электроэнергетики в последние 15 лет характеризуется стремительным ростом количества и мощности потребителей электроэнергии, который значительно опережает замедленное развитие генерирующего оборудования и электрических сетей.

В условиях нехватки генерирующих мощностей, наличия изношенного оборудования электростанций и подстанций, плачевного состояния магистральных и распределительных электросетей электросетевые компании фактически ведут борьбу за выживание. В ряде случаев объекты электросетевого хозяйства просто становятся бесхозными (например, в зоне ответственности ОАО «МРСК Северо-Запада» в 2009 г. выявлено 1656 таких объектов — воздушных и кабельных линий электропередачи 0,4 и 10 кВ, а также комплектных трансформаторных подстанций). Необходимого запаса в 10–15 % мощностей для устойчивой работы энергосистем уже нет, а существующий минимальный резерв может быть исчерпан в ближайшие годы («Энергетика и промышленность России». 2006. № 6, 2009. № 19).

В период экстенсивного развития электрических сетей, начатого в 60-е годы прошлого века, главное внимание уделялось упрощенным решениям, таким как ввод однотрансформаторных подстанций, организация их одностороннего питания, сооружение ВЛ на механически непрочных деревянных опорах, применение упрощенных и ненадежных механических устройств релейной защиты и автоматики и т. д. В результате в 80-е годы была достигнута высокая плотность электрических сетей с упрощенными, недостаточно надежными элементами и экономически все менее эффективными и морально устаревшими основными фондами.

С другой стороны, если ранее (до создания РАО «ЕЭС России») при проектировании электрических сетей и решении вопросов надежности и экономичности их работы за основу брались технические данные об установленной (трансформаторной) мощности и единовременных нагрузках источников и приемников электроэнергии, длине линии электропередачи, объемах и потерях вырабатываемой и потребляемой электроэнергии, износе оборудования и т. п., то в период деятельности холдинга основными факторами стали размеры инвестиционных вливаний в энергетику, биржевые котировки акций энергопредприятий и другие чисто коммерческие показатели.

В настоящее время стало очевидным, что такой подход к решению проблем в электроэнергетической отрасли не только себя не оправдал, но, помимо все большего износа энергетического оборудования, привел к широкомасштабным авариям, массовым хищениям электроэнергии, введению несуразно большой платы за технологическое присоединение к электрическим сетям и к ряду других негативных явлений.

Чем больше потребителей электрической энергии подключаются к сетям энергоснабжающих организаций, тем больше увеличивается дефицит мощности генерирующего оборудования. В условиях такого дефицита мощности присоединение потребителей к электросетям возможно только при строительстве новых или модернизации существующих генерирующих источников. Для этого нужны огромные средства. Поэтому с целью ликвидации дефицита мощности для потребителей электрической энергии была введена непомерно высокая плата за подключение к электросетям. Это, в свою очередь, вызвало масштабный рост хищений электроэнергии и, соответственно, привело к очередному витку увеличения дефицита мощности из-за неучтенных нагрузок.

Высокий физический и моральный износ электрооборудования, отсутствие новых научно- исследовательских и конструкторских разработок в области оборудования электростанций, подстанций и электрических сетей, в том числе средств релейной защиты, автоматики и микропроцессорной техники вызывают справедливые нарекания со стороны обслуживающего оперативного и оперативно-ремонтного персонала энергетических предприятий.

В этих условиях особую роль приобретают вопросы улучшения организации и повышения качества технического обслуживания и ремонта энергетического оборудования, которым и посвящена настоящая книга.

Большой вклад в систематизацию вопросов эксплуатации оборудования электрических подстанций внесли ведущие отечественные специалисты в этой области А. А. Филатов, А. В. Белецкий и другие.

Книги А. А. Филатова [21–24] до сих пор являются настольным учебно-производственным пособием для оперативного и оперативно-ремонтного персонала подстанций и распределительных устройств высокого напряжения. Именно поэтому при формировании структуры и содержания данной книги использованы материалы указанных выше трудов А. А. Филатова. Вместе с тем, с учетом требований новых и переработанных нормативно-технических документов в области технического обслуживания и ремонта энергетического оборудования, выпущенных в последние годы (в частности, правил технической эксплуатации, правил устройства электроустановок и др.), в книгу включен обширный дополнительный материал, составивший ряд новых глав и разделов.

Книга состоит из введения, тринадцати глав, перечня принятых сокращений и списка литературы.

В главе 1 приведены общие требования к организации работ по техническому обслуживанию электрических подстанций и распределительных устройств; рассмотрены структура и система организации электроэнергетической отрасли, структура оперативно-диспетчерского управления; дана классификация понятий и описана нормативно-техническая документация по эксплуатации электрических подстанций и распределительных устройств.

Глава 2 посвящена собственно вопросам эксплуатации оборудования подстанций, главным образом, силовых трансформаторов и автотрансформаторов.

В главах 3–8 рассмотрены особенности технического обслуживания синхронных компенсаторов, масляных и воздушных выключателей, разъединителей, отделителей и короткозамыкателей, измерительных трансформаторов тока и трансформаторов напряжения, конденсаторов связи, разрядников, ограничителей перенапряжения, реакторов и кабелей, элементов распределительных устройств, цепей оперативного тока и устройств релейной защиты и автоматики.

В главе 9 описаны методы и порядок выполнения фазировки в электрических сетях.

В главе 10 изложены порядок и последовательность выполнения оперативных переключений на подстанциях.

Глава 11 посвящена вопросам предупреждения и устранения аварийных ситуаций в электрических сетях, порядку организации работ при ликвидации аварий, анализу причин возникновения аварийных ситуаций, а также действиям персонала при аварийном отключении оборудования подстанций и электрических сетей.

В главе 12 дан перечень необходимой оперативной документации.

В главе 13 изложены принципы организации работы с персоналом энергетических предприятий, регламентированные действующими правилами и нормами.

Книга адресована административно-техническому, оперативному и оперативно-ремонтному персоналу энергетических предприятий, связанному с организацией и выполнением работ по техническому обслуживанию, ремонту, наладке и испытанию оборудования электрических подстанций и распределительных устройств.

Глава 1. Общие требования к организации работ по техническому обслуживанию электрических подстанций и распределительных устройств

1.1. Структура электроэнергетической отрасли

Защита трансформаторного масла

3. Защита трансформаторного масла

Одним из самых капризных элементов масляного трансформатора является само масло. Оно должно удовлетворять ряду жестких требований.

Диэлектрическая прочность должна быть для аппаратов:

• до 15 кВ включительно — 30 кВ,
• от 15 до 35 кВ — 35 кВ,
• от 60 до 220 КБ — 45 кВ,
• от 330 до 500 кВ — 55 кВ,
• 750 кВ — 60 кВ.

Испытания проводятся в стандартном сосуде, содержащем полусферические электроды с расстоянием 2 мм.

Кислотное число: в 1 г масла не должно быть больше 0,03 мг КОН.

Температура вспышки не должна быть ниже 135°С.
Вязкость кинематическая, сСт, при 20°С — не более 30, при 50°С — не более 9.
Температура застывания не выше -50°С.

Тангенс угла диэлектрических потерь в % не более: при 20°С — 0,2%, при 70°С — 2,0%.

Здесь приведены только некоторые требования к маслу согласно ТУ 38-101-281-72. Для различных типов масел, масел разных заводов из нефти разного происхождения существуют различные нормы. Поставка свежего масла с завода обычно сопровождается соответствующим сертификатом на него. Масло неизвестного происхождения без документов использовать ни в коем случае нельзя: во-первых, его параметры и состав могут не подходить к данным условиям; во-вторых, смешение двух различных масел, по отдельности даже очень хороших, может привести к полной потере качества смеси масел.

Основным врагом масла является влага, опасен маслу и кислород воздуха. Поэтому масло в трансформаторах отделяют от воздуха различными затворами и обезвоживают перед заливкой в трансформатор, посла заливки, а также во все время работы трансформатора.

В процессе работы трансформатор нагревается, при отключении охлаждается. Это сопровождается изменением объема масла в трансформаторе. При расширении масло вытесняется в маслорасширитель (рис.3), который соединен о верхней крышкой бака трансформатора. Объем расширителя должен быть достаточным, чтобы принять нагретое масло. Необходимый объем расширителя вычисляется по следующей формуле:
,
где (м3) — объем масла в трансформаторе;
=0,0007 — температурный коэффициент расширения масла;
(°С)=65-70°С — температура горячего масла;
(°С)= -35 — -40°С — минимальная температура воздуха зимой.

Рис.3. Расширитель трансформатора: а — продольный разрез по расширителю, б — вид сбоку. 1 — трубка маслоуказателя; 2 — дыхательный конец трубки маслоуказателя; 3 — дыхательная трубка расширителя; 4 — патрубок для присоединения к трансформатору; 5 — пробка заливочного отверстия; 6 — отстойник масла для сбора осадка; 7 — выхлопная труба; 8 — предохранительная диафрагма (рвется или ломается при повышении давления); 9 — трубка, соединяющая выхлопную трубу и расширитель; 10 — сливной краник; II — газовое реле; 12 — бак трансформатора

Если принять перепад температур в 100-110°С, то полезный объем расширителя должен быть 7-8%, а полный объем — 8-9% объема масла в трансформаторе.

На расширителе есть маслоуказателъ в виде стеклянной трубки или прибора с круглой шкалой, кинематически связанный с поплавком внутри расширителя.

В любом случае на маслоуказателе нанесены три черты, соответствующие уровням масла при температурах -35°; +15°; +35°С.

Азотная защита трансформаторного масла

Трансформатор герметизирован полностью. Воздух заменен сухим азотом. Избыточный азот при расширении масла вытесняется в эластичную емкость (рис.4).

Объем емкости для расширения азота выбирается из расчета

(м3),

где (т) — масса масла в трансформаторе.

Рис.4. Азотная защита трансформатора: А — азот, 1-бак трансформатора, 2 — газовое реле, 3 — расширитель, 4 — термосифонный осушитель, 5- запорный вентиль, 6 — емкость для эластичного мешка с азотом

Со временем масло насыщается азотом. Это не безвредно для изоляции трансформатора: при нагревании выделяются пузырьки азота, которые могут сильно ухудшить диэлектрическую прочность изоляции.

Пленочная защита трансформаторного масла

Наиболее совершенной является пленочная защита масла трансформатора. Расширитель изготавливается разъемным. Он наполняется маслом точно до разъема и накрывается маслостойкой пластиковой пленкой. Пленка собрана в складки., .При расширении масла пленка надувается пузырем, но с каким-либо газом масло в соприкосновение не приходит, и его качество (дегазованность) сохраняется полностью (рис.5).

Рис.5. Пленочная зашита трансформаторного масла: Кр. Тр-ра — крышка трансформатора; ГР -газовое реле; Р -расширитель; М — масло; В — воздух; П — пленка, разделяющая масло и воздух

Рис.5. Термосифоны для сушки масла трансформатора: а — установка термосифона, б-г — конструкции термосифонов на 10 — 200 кг адсорбента силикагеля. I — бак трансформатора; 2 — расширитель; 3 — газовое реле; 4 — термосифонный фильтр; 5 — воздухоосушителъ на. дыхательной трубке

Защита масла от увлажнения выполняется посредством термосифонных фильтров ТСФ (рис.5). ТСФ — это сосуд, наполненный адсорбентом — обычно силикагелем или алюмогелем — веществом, впитывающим в свои поры влагу, но не вступающим с ним в химическую реакцию. Когда силикагель насытится водой, его заменяют на свежий, а влажный сушат при 400-500°С.

В адсорбент добавляется 3% хлористого кобальта. Его нормальный цвет — голубой. При насыщении силикагеля влагой индикатор становится розовым. За цветом индикатора можно наблюдать через окно ТСФ.
Количество адсорбента — около 1% масла в трансформаторе. Для мощных трансформаторов — 0,75%.

Масло циркулирует через ТСФ естественным путем: горячее масло поступает сверху ТСФ и, остывая, опускается вниз, отдавая по пути влагу силикагелю.

6. Защита трансформаторного масла от окисления

Одним из врагов масла является кислород. Он разлагает масло и окисляет его. Продукты окисления ухудшают диэлектрические свойства масла.

Для защиты масла применяются антиокислителъные присадки. Применяется присадка 2,6-дитретичный бутилпаракрезол (ДБПК). Хорошие результаты даст пирамидон в количестве 0,32% массы масла. Срок службы масла увеличивается до 4-5 лет.

Защита трансформатора от перенапряжения и перегрузки

Среди электроустановок, применяемых для преобразования и передачи электроэнергии, трансформаторы являются наиболее дорогими устройствами. Тем не менее они способны работать без перебоя в течении всего срока эксплуатации, и даже более того, но при условии, что на прибор не будут воздействовать аварийные режимы. Для борьбы с любыми нарушениями нормальной работы на практике применяется защита трансформаторов.

Виды повреждений

В связи с тем, что трансформатор включается в работу совместно с другими устройствами, любые повреждения на питающей линии, в низковольтных цепях или внутри бака одинаково опасны.

Среди актуальных видов аварий следует отметить следующие:

• Короткое замыкание между обмотками;
• Замыкание обмотки на корпус;
• Межфазные замыкания в линии;
• Межвитковые замыкания;
• Повреждение встроенного оборудования;
• Перегрев мест подключения, электрических контактов;
• Обрыв в цепи, нарушение целостности точек подключения или обмоток;
• Нарушение крепления железа, расшихтовка листов при ослаблении стяжек ярма с последующим перекрытием или разрушением витков.

Деление защит трансформаторов на основные и резервные

Любой вид повреждения в трансформаторе несет потенциальную опасность, как целостности оборудования, так и надежности работы всей энергосистемы. Поэтому крайне важно грамотно отстраивать работу защит на электростанциях, тяговых и трансформаторных подстанциях, местных КТП и ТП. Для этой цели защита трансформатора условно подразделяется на две категории – основную и резервную.

Основная защита – это такой вид автоматики, который направлен на анализ внутреннего состояния трансформатора (обмоток, железа, дополнительного оборудования). Данный тип охватывает как само устройство, так и прилегающие к нему шины, провода и т.д.

Резервная защита охватывает те нарушения в работе, которые происходят за пределами трансформатора, но могут непосредственно повлиять на его проводники и внутренние элементы. Это всевозможные перегрузки, замыкания и перенапряжения в линиях, на смежных устройствах и т.д.

Рис. 2. Основные и резервные защиты

Разновидности защит и их суть

Все защиты для трансформаторов должны обладать достаточным быстродействием, чтобы вовремя отключить опасный режим. Так как при возникновении сверхбольших электрических величин он запросто приведет к разрушению изоляции, отпуску металла, возгораниям и прочим неприятным последствиям.

Для предотвращения перегрузок выполняется установка того или иного вида защиты на трансформатор. Какая именно защита используется на понижающих подстанциях, в оборудовании распределительных устройств, определяется местными условиями и особенностями режима работы.

Продольная дифференциальная защита

Область применения дифференциальной токовой защиты охватывает как сам силовой трансформатор, так и окружающие его присоединения вплоть до измерителей токовой нагрузки. Нормальным режимом работы каждого трансформатора считается равномерное перераспределение нагрузки между всеми тремя фазами, когда электрический ток в каждой из них получается приблизительно одинаковым.

Продольные дифференциальные защиты осуществляют сравнение токовой нагрузки во всех фазах. Так как ток примерно одинаков, то их геометрическая сумма должна равняться нулю. В результате сравнения получается, что токовая составляющая отсутствует или слишком мала для реакции. Но, как только произойдет замыкание одной фазы или сразу между несколькими, токи в них перестанут компенсировать друг друга, и их сумма будет отличаться от нуля, сработает дифференциальная отсечка.

Рис. 3. Пример дифференциальной защиты

Релейная

Для предотвращения повреждения трансформаторов применяется достаточно большое количество релейных защит. Однако отдельного внимания заслуживает реле контроля уровня масла. Этот вид предусматривает контроль за состоянием изоляционной среды. Конструктивно реле представляет собой поплавок с контактами, который удерживается выше контактов цепи срабатывания.

Если аварийный режим приведет к утечке масла и последующему снижению менее нормы, после которой может произойти пробой, произойдет отключение. Может располагаться в основном баке или иметь резервную релейную защиту в расширителе, которая предварительно даст сигнал о начале процесса.

Тепловая

Основой для тепловой защиты в трансформаторах служит классическая термопара. Место ее расположения определяется типом устройства, его мощностью и габаритами, так как перегрев может привести к нарушению изоляционных свойств, привести к термическому расширению масла.

К наиболее эффективным местам размещения относятся:

• в верхней части бака;
• у высоковольтных вводов;
• в обмотках.

Имеет две ступени – первая производит включение резервных вентиляторов или других средств охлаждения. Вторая, если первой не удалось сбросить перегрев ниже предельного значения, производит отключение трансформатора.

Токовая отсечка

Данный вид защиты применяется для отключения повреждения, которое могло возникнуть внутри трансформатора. Она размещается со стороны вводов защищаемого трансформатора, однако воздействие охватывает все обмотки, с которых может быть подано напряжение. Особенностью ее применения является схема питания, которая используется в соответствующей линии.

Так для трехфазных цепей с изолированной нейтралью токовая отсечка должна устанавливаться в двух фазах. А при использовании цепей с глухозаземленной нейтралью защита должна применяться в каждом фазном присоединении. При отключении трансформатора полностью отсутствует какая-либо выдержка времени.

Недостатком отсечки является срабатывание исключительно на токи большой величины. Поэтому некоторые межфазные КЗ, межвитковых или КЗ на землю в цепи с изолированной нейтралью могут остаться незамеченными. На практике это один из самых простых способов, отключающих трансформатор в аварийном режиме.

Газовая защита

Газовое реле, как вид защиты, нашло широкое применение в маслонаполненных трансформаторах, где роль диэлектрика, разделяющего токоведущие элементы и заземленную конструкцию корпуса, выполняет трансформаторное масло. В нормальном режиме работы понижающие трансформаторы не воздействуют на жидкий диэлектрик, и масло пребывает в постоянном физическом состоянии.

Но, в случае возникновения межвитковых замыканий, контакта проводников со сталью или других ситуаций внутри бака горение дуги или разогрев металла приводит к локальному закипанию масла. От этого места и начинается выделение газов, которые поднимаются в верхнюю точку емкости.

Рис. 5. Пример газовой защиты

Для всей емкости верхняя точка – это расширительный бак, поэтому устанавливают газовое реле в соединительной трубе между расширителем и баком трансформатора. Конструктивно газовая защита представляет собой поплавок, с двумя контактами. При погружении в масло поплавок находится в незамкнутом положении. Как только выделившиеся газы поднимутся по трубе, поплавок упадет и замкнет контакты, масляный трансформатор отключится.

Струйная защита

Используется в трансформаторах с первичными и вторичными обмотками на 110, 35, 10, 6, 3,3кВ, где присутствует возможность переключения величины напряжения под нагрузкой. Устройство РПН, как правило, размещается в отдельном баке внутри основного, который изолирует его от высоковольтных обмоток. Переключение позиций РПН под нагрузкой может обуславливать как штатные коммутационные явления, так и аварийные. Последние приводят к выбросу масла от бака к расширителю.

Для реакции на такие повреждения и устанавливается струйная защита, так как поток масла от РПН активирует измерительный датчик. Далее происходит отключение выключателя, который обесточит обмотки трансформатора.

Максимальная токовая защита

Максимальная токовая защита применяется для срабатывания в ответ на токи КЗ, расположенные в непосредственной близости к источнику. Сюда относятся повреждения как на обмотках, так и на ближайших шинах подстанции, в окружающем оборудовании и ит.д.

На практике выделяют большое количество вариантов исполнения МТЗ:

• От внутренних и внешних КЗ;
• МТЗ с комбинированным пуском по напряжению;
• МТЗ с пуском по напряжению и фильтром напряжения обратной последовательности;
• Обратной последовательности комбинированная с устройством против трехфазных КЗ;

Помимо аварийных режимов для МТЗ может устанавливаться режим защиты от перегрузки. Для этого устанавливается ток срабатывания в определенных пределах. Уставка выбирается исходя из максимального значения нагрузки, чтобы не происходило срабатывания автоматического выключателя в нормальном режиме работы.

Токовая защита нулевой последовательности

Предназначена для защиты трансформатора от возможного замыкания как одной, так и двух фаз на землю. Это те ситуации, когда в трехфазной системе нарушится симметрия нагрузки и относительно нулевой точки сумма токов больше не будет равна нулю.

Равновесие системы нарушится, что и спровоцирует отключение питания спустя заданный временной промежуток. Часто комбинируется с АПВ, тогда через несколько секунд происходит повторное включение выключателя, на случай если замыкание самоустранилось.

Специальная резервная защита

Специальная резервная защита предназначена для автономного резервирования МТЗ по токовым цепям. Может использоваться как по высокой, так и по низкой стороне трансформатора. Их действие нацелено на первичные и вторичные максимальные токи, которые могут возникнуть в непосредственной близости от защищаемого объекта. Работа СРЗ, как правило, имеет выдержку по времени относительно основных МТЗ по стороне 110 – 220 кВ.

Токовая ступенчатая защита

Как и предыдущий вариант, представляет собой разновидность МТЗ, которая выстраивается в ключе последовательности срабатывания для разных обмоток. Широко используется в цепях, где потребители подключаются к источнику с большими пусковыми токами. Однако чувствительность максимальной защиты имеет дополнительную привязку к напряжению, что и обеспечивает блокировку автоматического отключения в случае запитки слишком мощной нагрузки, так как просадка напряжения не достигает установленного предела.

Ступени отстраиваются с таким временным промежутком, чтобы воздействие на выключатели нагрузки производились после основной токовой защиты.

Защита от минимального напряжения

В случае снижения питающего напряжения возможны два варианта развития событий – удаленное короткое замыкание, которое другими защитами распознается как большая нагрузка или подключение слишком большой суммарной нагрузки. И тот и другой вариант пагубно сказывается на работе трансформатора, поэтому и при аварийном режиме, и при перегрузке устанавливается выдержка времени, после которой происходит один из таких вариантов:

• отключение аварийного участка;
• вывод неприоритетных потребителей из работы;
• автоматическое включение резерва.

Видео по теме

48) Азотная защита, ее обслуживание

Азотная защита устраняет контакт масла в расширителе с атмосферным воздухом и таким образом предотвращает окисление масла. Все узлы и элементы газовой системы трансформатора должны быть тщательно уплотнены, и они проходят о прессовку азотом под давлением 50Кпа, масло в трансформаторе должно быть нейтральным дегазированным и азотированным. Содержание кислорода в газовом пространстве расширителя не должно быть более 1% иначе азотная система будет не эффективна.

Обслуживание:

При осмотре устройства проверяют уровень масла в расширителе, наполнение эластичного резервуара азотом, цвет силикагеля воздуха осушителя. Если эластичный резервуар наполнен не полностью и не соответствует уровню масла в расширителе, проверяется внешнее состояние эластичных резервуаров и герметичность всей газовой системы на отсутствие утечек. При необходимости производится подпитка газовой системы азотом из баллонов. В нормальном состоянии необходимость подпитки азотом возникает не чаще чем 1 раз в месяц, но при надежной хорошей герметизации системы подпитка осуществляется один раз в год, пробы газа отбирают через 6 месяцев . Если в газовой системе обнаруживается более 3% кислорода производится десяти минутная продувка над масляного пространства в расширителе технически чистым и сухим азотом содержанием кислорода не более 0.5%.

49) Пленочная защита трансформатора

Пленочная защита основана на герметизации масла трансформатора подвижной пленкой, помещаемой в расширителе трансформатора и изолирующей масло в расширителе от соприкосновения с атмосферным воздухом. Конструктивно пленочная защита выполняется в виде эластичного компенсатора, способного изменять свой объем при всех температурных колебаниях объема масла в трансформаторе, или в виде эластичной мембраны, плавающей на поверхности масла и свободно изгибающейся при изменениях объема масла в расширителе. В обоих случаях в надмасляном пространстве трансформатора сохраняется нормальное атмосферное давление. Уровень масла в расширителе определяется по стрелочному указателю (специальной конструкции), рычаг которого опирается на поверхность пленки. Трансформатор с пленочной защитой заполняется дегазированным маслом. Необходим периодический контроль газосодержания масла. К недостаткам пленочной защиты относят сложность размещения и герметизации эластичных пленок внутри расширителя, а также невозможность повседневного визуального контроля за их исправностью. Герметичность пленки проверяется при ремонте трансформатора. Внеочередная проверка ее состояния должна проводиться в случае срабатывания газовой защиты трансформатора.

50) Присадки, увеличивающие срок службы трансформаторного масла

Свежее нормально очищенное масло содержит смолы, являющиеся естественными антиокислителями, защищающими масло от окисления в начальный период. Повышение стабильности регенерированных масел в эксплуатации достигается применением специальных присадок, тормозящих процесс окисления. В зависимости от механизма действия присадки относят к следующим группам: 1) ингибиторы — антиокислители; 2) деактиваторы — вещества, уменьшающие каталитическое действие растворимых в масле соединений, содержащих металлы; 3) пассиваторы — вещества, образующие на металле пленку, предохраняющую масло от каталитического действия металлов. Широкое применение нашли такие присадки, как ионол, антраниловая кислота и др. Ионол — типичный ингибитор. Будучи введенным в масло в количестве 0,2% массы масла, он эффективно замедляет образование осадка в хорошо очищенных маслах, тормозит рост tgδ.

Антраниловая кислота — присадка, обладающая многофункциональным действием. Это сильный деактиватор и пассиватор, но слабый ингибитор. При введении в масло антраниловой кислоты (0,02-0,05%) коррозия меди и железа практически прекращается. Эффективно одновременное применение ионола и антраниловой кислоты. Доливку масла в трансформаторы, залитые маслом с присадками, производят таким же маслом, которое было залито первоначально. Не допускается смешение масел из нефти различных месторождений без проверки влияния на них присадок.

Инструкция о заливке, доливке и порядке смешения трансформаторного масла

Расширительный бак трансформатора представляет собой резервуар определённого объёма (около 10% объёма масла трансформатора), назначение которого для компенсации температурных изменений масла при работе трансформатора.

Расширительный бак обеспечивает постоянное заполнение бака трансформатора маслом при любых изменениях температуры окружающего воздуха и нагрузок.

При повышении температуры и увеличении объёма избыток масла поступает в расширитель по маслопроводу, соединяющему расширитель с баком. При понижении температуры и уменьшении объёма масло переходит из расширителя в бак.

Как стареет трансформаторное масло?

Старение напрямую связано с окислительными процессами в масле. Как только в масло проникает кислород и вода, то оно начинает окисляться вне зависимости от внешних условий.

Кроме того, на изоляционное масло воздействуют появляющиеся загрязнения от твердых материалов трансформатора. Высокая температура + влажность и начинающееся окисление крайне отрицательно действуют по отношению к твердой изоляции.

Пару слов о рабочей температуре.

Трансформаторное масло лучше растворяет воду при высокой, чем при низкой температуре. Если смесь масла с водой охладить, вода уйдет в осадок. Отторгнутая вода будет впитываться в изоляцию, или ее притягивают продукты распада в масле (вода, смешанная с маслом).

Влажность будет распределяться между бумагой и маслом, но непропорционально. Изоляционная бумага поглощает воду из масла и удерживает ее внутри, в местах самого высокого напряжения.

Одним из основных положений в обслуживании трансформатора является ежегодная проверка масла. Анализ масла позволяет судить о состоянии изоляционной системы трансформатора.

Загрязнение формируется в процессе износа трансформатора. Грязь появляется быстрее при сильно загруженном, горячем и при неправильно эксплуатируемом трансформаторе. Грязь увеличивает вязкость масла, и тем самым уменьшает его охлаждающую способность, что ведет к сокращению службы трансформатора.

Трансформаторное масло можно полностью восстановить. Срок использования изоляционного масла при хорошем обслуживании можно продлить неограниченно. Возможность регенерации наихудшего окисленного масла должна рассматриваться относительно высокой стоимости нового масла.

Замена масла (фильтрование, промывка, перезаливка)

Эту процедуру лучше сделать на месте. Трансформатор осушивается от масла. Внутренняя часть промывается горячим нафтеновым или отрегенерированным маслом, чтобы удалить скопление грязи и затем заполнить восстановленным маслом. Загрязненное масло снова регенерируется.

Если промывка загрязненного трансформатора производится только через смотровое отверстие, то очистится приблизительно 10 % от внутренней поверхности. В таких случаях пленка загрязненного масла останется на большой части поверхности обмотки и внутренней поверхности бака трансформатора.

Не забывайте, что до 10 % объема масла в трансформаторе впитается в целлюлозную изоляцию. Оставшееся масло в изоляции и трансформаторе содержит полярные структуры и может разрушить большое количество нового или отрегенерированного масла.

Если верх покрытия убран, приблизительно 60 % поверхности может быть очищено.

Простая замена масла не удаляет всю осадочную грязь, например, как в системе охлаждения и между обмотками. Эти осадочные грязи будут растворяться в новом масле и способствовать процессу окисления.

Регенерация и очищение от грязи на месте

Процесс регенерации масла и очищения от грязи происходит на месте (возможно в баке трансформатора). Масло откачивается с нижней части бака, нагревается, фильтруется, дегазируется и обезвоживается перед тем, как она вернется на верх трансформатора через расширительный бак.

Процесс продолжается до тех пор, пока масло не будет соответствовать стандарту или другим спецификациям. Методика восстановления масла использует метод нагрева, адсорбции и вакуумирования (выделение воды и дегазация). Все обнаруженные утечки должны быть устранены перед обработкой масла.

Разница между регенерацией и очисткой заключается в том, что очистка не может удалять такие вещества как: кислоты, альдегиды, кетоны и т.д., растворенные в масле. Таким образом, очистка не может менять цвет масла от янтарного до желтого. В то время, как регенерация включает в себя также очистку, фильтрацию, и обезвоживание.

Произведенная регенерация и очистка трансформаторного масла на месте дает следующие результаты:

• Влагосодержание в масле понизилось меньше, чем на 10 ppm
• Кислотность понизилась меньше, чем на 0,02 мгм КОН/гр масла
• Пробивное напряжение увеличилось больше, чем на 70 кВт
• Межфазное напряжение увеличилось до 40 дн
• Tgd масла стало равно или меньше, чем 0,003
• Грязи растворились или стали как суспензия в масле, также как и осадочные грязи, и удалены в процессе регенерации
• Стабильность окисления масла восстановилась
• Цвет масла восстановился и стал светло желтым
• Пробивное напряжение твердой изоляции улучшилось
• Несмотря на то, что нормальная регенерация будет удалять грязь, которая растворилась или стала суспензией в масле, она не будет удалять осадочную грязь.

Процесс очистки – это очистка трансформатора горячим маслом, вследствие чего удаляются грязные осадки. Очищение от грязи или вымывание горячим маслом необходимо, когда анализ масла выявляет больше, чем 0,15 мгм КОН/гр и межфазное напряжение меньше чем 24 дн./см.

Очищение от грязи производится с помощью установки для регенерации масла, процесс требует нагревать масло до тех пор пока оно не достигнет точки растворимости грязи в трансформаторе и, в частности в целлюлозной изоляции. Масло тогда играет роль как растворитель для собственных продуктов распада.

Схема включения и запуска приборов

Подключить тс разрешается только после ознакомления с инструкцией. Запрещено:

• заниматься работами, если оборудование функционирует хотя бы с одного узла;
• применять варианты с трещинами и колами на вводах;
• включать тс, который не плотно зафиксирован на поверхности;
• исключать заземление;
• игнорировать долитое масло, использовать прибор с минимальным показателем, хранить без масла или с минимальным содержанием.

Порядок включения не предусматривает осмотр внутренней части механизма. После поступления устройства на производство проводится только его внешний осмотр — вводы, контакты. Включение и пуска прибора проводится по такой схеме:

• осмотр на отсутствие внешних дефектов;
• протирание от сухой смазки;
• обработка изолятором тряпкой, смоченной в бензине;
• проверка необходимых пломб;

• проверка соответствия уровня масла — в случае недостатка доливка;
• очистка от окиси — включение переключателя минимум 15 раз;
• проверка прочности электрической, сопротивления обмоток изоляционных.

Инструкция

Действие инструкции распространяется на случаи применения выше указанных масел на местах монтажа трансформаторов у потребителей, а так же при доливке масел в трансформаторы при ревизиях и осмотрах.

Не бывшими в эксплуатации следует считать масла, поступающие потребителям непосредственно от предприятий-изготовителей или баз хранения масла, а также масла, залитые в трансформаторы на предприятиях-изготовителях, но не бывшие в работе.

Заливку масла в трансформаторы проводят:

• для трансформаторов типа ТМ через верхнюю пробку расширителя. б) для трансформаторов типа ТМЗ через выхлопную трубу расположенную на крышке трансформатора на стороне НН. Доливку трансформатора маслом произвести в такой последовательности:
• через верхнюю пробку расширителя долить в трансформатор масло до уровня, соответствующего температуре масла во время заливки по шкале маслоуказателя. Для доливки можно использовать масло, подвергнутое полному химическому анализу. Перед доливкой масло должно быть проверено пробой;
• ослабить пробку термосифонного фильтра и гайки вводов для выхода воздуха; в) после появления масла в отверстиях пробок последние завернуть до уплотнения. Настоящая инструкция распространяется на случаи смешивания товарных трансформаторных масел, не бывших в эксплуатации, показатели которых соответствуют требованиям по ГОСТ 10121 или равноценное. Пробивное напряжение заливаемого в трансформатор масла должно быть не менее 35 кВ при его определении по ГОСТ 6581.

Видео: разобранный трансформатор и трансформаторное масло

Правила использования трансформаторов типа ТМ и ТМГ

Трансформаторы ТМ и ТМГ относятся к наиболее популярному типу — масляным. Оборудование обладает массой преимуществ, среди которых возможность монтажа внутри помещения или в условиях улицы, невосприимчивость к перепаду температур и высоким, низким показателям (от минус 60 до плюс 40 градусов). Приборы герметичные, следовательно, масло никак не контактирует с окружающей средой. Использующему персоналу не требуется контролировать вытечку, анализировать состояние воздуха на производстве.

Руководство пользователя содержит информацию о правилах использования. Устройства подключаются с сеть с указанной частотой тока, предназначаются для распределения электрической энергии по сопутствующим приборам. Используется в помещении без вибраций, тряски. Хоть масло не контактирует со средой, применять в средах, которые содержат химически взрывоопасные элементы, нельзя.

Использование трансформаторов масляного типа разрешено не более чем с 1000 метрах над уровнем моря. Варианты для теплого климата применяют при температурах от -45 до +60 градусов, для холодного — от -60 до +45 градусов. Размещение конструкции — по первому типу ГОСТа 15150-69 на производстве. Но вероятны ситуации размещения по второму и третьему типу — требуется предварительная разметка помещения.

Величина tg δ изоляции обмотки

Величина tg δ изоляции обмотки трансформаторов не должна превышать значений, указанных в таблице 4.

• промывка основных деталей, при необходимости плановая чистка с неиспользованием специальных средств;
• ремонтные работы устройства переключения в случае необходимости;
• замена некоторых конструктивных узлов — проводится сразу, если нет в наличии деталей, то тс снова собирается, недопустимо нахождение в открытом состоянии;
• замер обмоток оборудования;
• если обмотки влажные, то проводят их сушку подачей воздуха комнатной температуры;
• проверка работоспособности активной внутренней части трансформатора;
• протяжка основных соединений и просмотр их активности;
• проверка показателей заземлении и при необходимости проведение плановых ремонтных работ;
• проверка работоспособности навесных приборов;
• окончательная проверка работы всех узлов и конструктивных деталей (меняется, если тс 35 или 250 кВа);
• установка на место компонентов;
• замена уплотнений резинового типа;
• смена силикагеля, если используется он;
• проверка масла и доливка, если это требуется (новое или старое);
• изготовление и наклейка надписей (время проведения, данные сотрудника и другая информация).

Величина сопротивления изоляции R60’’

Величина сопротивления изоляции R60’’, для трансформаторов, залитых маслом, удовлетворяющим ГОСТ, не должна быть меньше значений, указанных в таблице 2.

Обмотка ВН	Наименьшие допустимые значения R60’’, МОм, при температуре обмотки, °С
	10	20	30	40	50	60	70
U ≤ 35 кВ, P кВ×А:

Ревизия проводится при плановом предупредительном ремонте — это обязательно. Но есть и другие случаи, когда она необходима. В частности, проводится при:

• наличии даже небольшой течи масла;
• уменьшении технологических параметров масла;
• появлении шумов любой мощности;
• повышении температуры, если это не обусловлено другими факторами, например, повышением нагрузки на трансформатор.

Ревизия — обязательная процедура. С ее помощью выявляются дефекты работы на начальном уровне. Это в свою очередь позволяет устранить проблемы до того момента, как они приведут к выходу тс из строя и необходимости качественного ремонта. Также регулярная ревизия при плановом осмотре является вехой техники безопасности.

Способы регенерации трансформаторного масла и правила очистки

Масло в трансформаторе – рабочая жидкость. Передает тепло в систему охлаждения, служит изоляцией для ткани, бумаги или картона, повышая у них пробивное электронапряжение. Благодаря маслу агрегат работает в режиме высоких температур. Но постепенно жидкость снижает химические и электростатические свойства, загрязняется, окисляется. В ней скапливаются примеси, взвеси, шлаки, соли металлов от попадания влаги, прямых солнечных лучей. Если своевременно провести регенерацию (очистку) трансформаторного масла, то трансформатор не выйдет из строя раньше времени, не произойдет поломок в системе изоляции.

1. Зачем нужно восстановление
2. Выполнение анализа
3. Способы регенерации трансформаторного масла
4. Физические способы
5. Физико-химические
6. Коагуляция
7. Адсорбция
8. Селективная очистка
9. Химические способы
10. Сернокислотная
11. Гидрооочистка
12. Комбинированные методы
13. Методы удаления влаги
14. Центрифуга
15. Термовакуумная сушка
16. Ультразвуковая кавитация
17. Чистка и дегазация
18. Как выполнить замену
19. Техника безопасности

Зачем нужно восстановление

Восстановление очищающей жидкости производится путем нагревания в специальных установках. Если кислотное число опускается до 0,1 мг, значит, трансформаторная система забита продуктами старения, а отвод перегрева и тепла значительно снижен.

Рабочая жидкость по мере эксплуатации трансформатора неизбежно увлажняется, загрязняется, окисляется активными веществами. Также негативизм оказывают:

• воздействие электрического поля;
• постоянно высокие температуры;
• попадание кислорода, прямых солнечных лучей, солей, металлов, влаги, грязи в процессе усадки изоляционных материалов (целюлоза, лаки).

Восстановление параметров масла в процессе дегазации, дегидратации, прокачки, механической фильтрации:

• позволит повысить его оптимальные свойства;
• очистить от продуктов распада;
• увеличить межфазное напряжение до 40дн;
• снизить содержание влаги на 10 ppm, степень кислотности 0,02 мгм КОН;
• увеличить пробивное напряжение на 70 кВт.

Справка! В идеале лучше заменять отработанное масло в трансформаторе на свежее.

Это обходится дорого, поэтому в качестве выгоды и экономии можно сохранить ценное сырье известными эффективными способами. Главное – восстановить маcло вовремя, чтобы загрязнение не привело к сокращению охлаждающей способности, повышению вязкости и сбою работы силового электротехнического оборудования.

Выполнение анализа

Анализ на уровень загрязнения и окисления – неотъемлемая процедура, позволяющая:

• выявить причину, степень износа масла и изоляционных материалов;
• обозначить оптимальный способ для устранения неполадок;
• дать прогнозы на срок службы агрегата.

Анализ проводится полностью на предприятиях-изготовителях в ходе приемочных испытаний. Диагностике подлежат силовые агрегаты после капитального ремонта с мощностью 630 кВт и выше или неоснащенные термосифонными фильтрами. Берется на пробу 2 л масла.

Жидкость в ходе процедуры проверяется на:

• внешний вид;
• цвет;
• вязкость;
• кислотное число;
• температуру вспышки и застывания;
• содержание примесей (%);
• показатель пробивного напряжения;
• степень стабильности рабочей жидкости против диэлектрических потерь и окисления;
• зольность;
• содержание серы.

Для определения качества и цвета масла, температуры вспышки в закрытом тигле, реакции вытяжки воды может проводиться сокращенная диагностика с целью профилактики, контроля качества.

Способы регенерации трансформаторного масла

Используются разные методы очистки с учетом степени, характера загрязнения рабочей жидкости:

Физические способы

Удаляются исключительно механические твердые примеси: смолы, частицы металлов, взвешенная грязь). Варианты:

• вакуумная сушка;
• фильтрация под силовым давлением;
• обработка магнитными полями;
• центробежная очистка;
• гравитационное отталкивание;
• дистилляция;
• обезвоживание нефтяных масел.

Физико-химические

Способы, позволяющие удалить из рабочей жидкости как загрязнения, так и:

• мелкодисперсные крупные частицы;
• вещества химического происхождения;
• сернистые кислородные соединения, снижающие вязкость и температурные свойства масла.

Коагуляция

Используются специальные коагулянты (органические электролиты, гидрофильные соединения, коллоидные растворы) для растворения крупных мелкодисперсных частиц. Процедура по отстаиванию, коагуляции проходит за 30-40 минут.

Заметка! Хорошо прилипает грязь к неорганическим электролитам.

Благодаря им изменяются свойства двойного электрического поля, нейтрализуются на поверхности масла заряды. Другие неплохие коагулянты для регенерации отработанной жидкости – серная кислота (38%), алкилбензол – и, алкилтолуолсульфонаты. Хотя с их помощью невозможно удалить крупные примеси. В дополнение рекомендуется проводить отстаивание, центрифугу, фильтрацию.

Адсорбция

Способ основан на использовании природных и химических адсорбентов, притягивающих к себе грязные вещества. Вариант сорбционной очистки – перколяция заключается в:

• заливе адсорбента (до 200 л) в цилиндрический сосуд или термосифонный фильтр;
• пропуске очищающего масла через них;
• установке оптимальной температуры для снижения вязкости масла.

Рабочая жидкость начинает непрерывно циркулировать в системе, перемешивается с молотым сорбентом, постепенно очищается по мере повышения теплового движения сорбирующих молекул. Время для процедуры – 25 40 минут.

Селективная очистка

Применяются растворители: ацетон, фенол, фурфурол, нитробензол, метилэтилкетон. Они выборочно растворяют:

• химически сложные азотные, сернистые, кислородные соединения;
• кислотные загрязнения.

Химические способы

Для регенерации масла могут использоваться химические варианты с использованием реагентов (серная кислота, водород, карбонат натрия, гидроокись водород):

1. Сернокислотная очистка.
2. Щелочная очистка (карбонат натрия, тринатрийфосфат) для обработки нефтепродуктов.

Дополнительная информация! Бывает, что на производстве производители используют гашеную известь. Затем очищают масло горячим воздухом (t + 90 градусов) путем сушки в вакууме, продувания, прогона через центробежный сепаратор.

Сернокислотная

Концентрированная серная кислота обрабатывает:

• продукты распада;
• нефтепродукты.

Хотя вместо очистки кислота может образовывать соединения хлора и кислый гудрон, неподдающиеся утилизации.

Данный метод используется редко, т.к. не может удалять из трансформаторного масла высокотоксичные хлористые соединения, полициклические арены.

Гидрооочистка

Очищает рабочую жидкость водород под высоким давлением и температурой. Хотя его нужно много, поэтому использовать невыгодно.

Справка! Гидроочистка с водородом при повышенном давлении – один из самых экологически чистых, но дорогих методов.

Комбинированные методы

Если знать природу и характер отработанных продуктов старения для удаления твердых механических примесей и воды, то можно регенерировать масло комбинированными вариантами:

• фильтрация и отстой;
• обезвоживание и отгон воды;
• обработка сорбентами, ПАВ, кислотами, щелочью.

Методы удаления влаги

Чтобы удалить излишки жидкости из масла проводится:

1. Гидровакуумная сушка.
2. Центрифуга.
3. Дегазация.
4. Ультразвуковая кавитация.

Именно вода часто попадает из окружающей среды, провоцирует быстрое старение трансформаторного масла и резкое увеличение уровня влаги.

Центрифуга

Установка центрифуги путем подачи центробежной силы позволяет удалять воду и механические примеси, разделяя их на фракции.

Стоит знать! Хорошо очищает центрифуга в сочетании с фильтром-прессом. Особенно, если рабочая жидкость функционирует в трансформаторах с напряжением до 110кВ.

Термовакуумная сушка

Для сушки используются цеолиты в составе алюмосиликат кальцием, натрием. Метод позволяет удалить воду, высушивать масло при пропускании через фильтрующий слой. Так жидкость начинает проникать в поры и удерживаться в цеолитах.

Ультразвуковая кавитация

Метод основан на применении ультразвука. По мере размещения в масле он начинают образовывать пузырьки, собирать излишки газа и воды. Затем они попросту всплывают вверх, выводятся совместно с примесями.

Чистка и дегазация

Чистка не восстанавливает естественный цвет масла до желтого, не растворяет кетоны, альдегиды и кислоты. Но если проводить в сочетании с другими методами, то позволяет вывести грязные осадки. При процессе масло нагревается, пока температура не достигнет точки растворения грязи в трансформаторе и целлюлозной изоляции.

В процессе дегазации используется вакуум, заполненный кислородом. Масло с его помощью продувается. Далее кислород заменяется азотом и попросту выветривается наружу. Азотная защита создает подвижную пленку на поверхности масла, изолирует в расширителе от соприкосновения с атмосферным воздухом, позволяет сохранять нормальное атмосферное давление в пространстве трансформатора.

Подпитывать рабочую жидкость азотом рекомендуется 1 раз в 2 месяца.

Справка! При очищении само масло становится растворителем собственных продуктов распада.

Если проводить на месте, то повышается пробивное напряжение на 70 кВт, снижается содержание грязей на 10 ррт и кислотность на 0,02мгм, увеличивается межфазное напряжение до 40дн.

Как выполнить замену

Замена масла проводится поэтапно:

1. Берутся пробы.
2. Жидкость сливается, полностью опустошается трансформатор с целью выведения скоплений грязи.
3. Промываются, продуваются внутренние узлы трансформатора через смотровое отверстие.
4. Материал регенерируется.

К сожалению, вывести всю грязь между обмотками в системе охлаждения простой заменой масла невозможно. Если останутся частицы, то даже при заливе новой жидкости осадочные загрязнения быстро окислятся вновь.

Важно! Замена очищает внутреннюю поверхность не более чем 10%. Для полного восстановления по масла стоит проводить регенерацию подходящим вышеописанным способом.

Техника безопасности

Масло очищается под напряжением или с использованием ядовитых, легко воспламеняющихся жидкостей. При работе важно соблюдать безопасность:

1. Проводить обслуживание оборудования, наполненного маслом, могут люди только с допуском, знакомые с устройством и принципом действия регенерационной установки.
2. Нельзя жечь спички во избежание взрыва смесей в камере выключателя. Даже после того, как масляный выключатель тока будет полностью отключен.
3. Соблюдать меры предосторожности при работе с серной кислотой.
4. Очищать масло под напряжением только, если невозможно отключить электроэнергию от трансформатора.
5. При проведении адсорбции проследить, чтобы бы уровень масла в расширителе не снизился более 50% по отношению к верхней первоначальной отметке.
6. Проводить работы исключительно в спецодежде из капронового пластика либо пропитанной раствором диаммонийфосфата. Иначе при движении масла под действием высоких температур возможно раздражение кожи, ожоги.
7. Надевать респиратор, противогаз, маслослойные резиновые перчатки при работе с высоковольтным оборудованием, заполненный маслом.

Регенерация рабочей жидкости обычно проводится на месте установки трансформатора. Масло выливается в технологическую емкость. Далее подключается оборудование, производится обработка до тех пор, пока рабочая жидкость не будет соответствовать нормам показателей качества. После ее можно вновь залить в бак трансформатора и использовать по назначению. Если проводить процесс по всем правилам, то на выходе даже самое загрязненное масло будет очищено и соответствовать свежему на 75-80%.