Пленочная защита трансформаторного масла

Устройство для сильфонно-пленочной защиты изолляционных масел силовых трансформаторов

Пленочная защита трансформаторного масла

Изобретение относится к устройствам для защиты от нежелательных отклонений от нормальных неэлектрических рабочих параметров в электрических машинах, в частности, в трансформаторахТехнический результат заключается в создании устройства, полностью изолирующего надмасленное пространство и масло расширителя от атмосферного воздуха, долговечного, так как конструкция позволяет выполнять его из пластиковых материалов, которые в отличие от содержащих резину не разрушаются под воздействием масла, универсального, поскольку конструкция позволяет устанавливать устройство в расширитель трансформатора без привязки к его внутренним размерам и форме, простотой использования.

Технический результат достигается тем, что предложено устройство для сильфонно-пленочной защиты изоляционных масел силовых трансформаторов, включающее пленочную емкость, отличающееся тем, что пленочная емкость выполнена в виде сильфона из пластикового материала, герметично соединенная с нижним креплением, выполненном в виде цилиндра, с другой стороны пленочная емкость герметично соединена с верхним креплением, выполненном в виде перевернутого цилиндра, на дне которого герметично установлен дыхательный патрубок, верх патрубка выполнен для крепления устройства в расширителе.

Текст

Смотреть все

(51) 02 5/06 (2006.01) 02 6/00 (2006.

01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ материалов, которые в отличие от содержащих резину не разрушаются под воздействием масла,универсального, поскольку конструкция позволяет устанавливать устройство в расширитель трансформатора без привязки к его внутренним размерам и форме, простотой использования. Технический результат достигается тем, что предложено устройство для сильфонно-пленочной защиты изоляционных масел силовых трансформаторов, включающее пленочную емкость,отличающееся тем, что пленочная емкость выполнена в виде сильфона из пластикового материала, герметично соединенная с нижним креплением, выполненном в виде цилиндра, с другой стороны пленочная емкость герметично соединена с верхним креплением, выполненном в виде перевернутого цилиндра, на дне которого герметично установлен дыхательный патрубок, верх патрубка выполнен для крепления устройства в расширителе.(76) Котов Сергей Валерьевич Рак Валерий Павлович(56) Справочник химика – энергетика Издательство Энергия Москва с.152-153(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИЛЬФОННОПЛЕНОЧНОЙ ЗАЩИТЫ ИЗОЛЛЯЦИОННЫХ МАСЕЛ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ(57) Изобретение относится к устройствам для защиты от нежелательных отклонений от нормальных неэлектрических рабочих параметров в электрических машинах,в частности,в трансформаторах. Технический результат заключается в создании устройства, полностью изолирующего надмасленное пространство и масло расширителя от атмосферного воздуха, долговечного, так как конструкция позволяет выполнять его из пластиковых Изобретение относится к устройствам для защиты от нежелательных отклонений от нормальных неэлектрических рабочих параметров в электрических машинах, в частности, в силовых трансформаторах. В энергетике существует серьзная проблема защиты изоляционных масел от увлажнения,поскольку такие масла являются сильно гигроскопичными. Контакт таких масел с окружающей атмосферой приводит к поглощению влаги из воздуха атмосферы. При этом, чем выше влажность воздуха, тем выше степень увлажнения изоляционного масла. Увлажннное масло передат влагу бумажной изоляции, что ведет к потере бумагой своих изоляционных свойств. При незначительном увлажнении изоляционное масло и бумажная изоляция, частично теряют свои изоляционные свойства, а при сильном увлажнении они теряют их полностью. Потеря изоляционными маслами и бумажной изоляцией своих изоляционных свойств приводит к серьзным финансовым потерям из-за массового повреждения силовых трансформаторов и прекращению вследствие этого передачи электроэнергии потребителям. Дополнительные сложности при решении данной задачи вызваны следующими двумя обстоятельствами Первое. Уровень и температура жидкости постоянно меняются. Второе. Изоляционные масла по отношению к известным уплотняющим материалам ведут себя агрессивно и через время уплотняющие элементы перестают выполнять свою функцию уплотнителей. Согласно правил технической эксплуатации п. 35.24 масло в расширителе трансформатора должно быть защищено от непосредственного соприкосновения с окружающим воздухом. С целью уменьшения увлажнения масла и бумажной изоляции трансформатора масло в расширителе должно быть защищено от соприкосновения с окружающим воздухом с помощью воздухоосушителя или другого устройства. Трансформаторы, оборудованные специальными устройствами для защиты масла, должны эксплуатироваться с постоянно включнными этими устройствами. Известно устройство для пленочной защиты трансформаторов,представляющее собой эластичную емкость, (обычно выполняемую из прорезиненного материала) наружная поверхность которой имеет те же размеры и форму, что и внутренняя поверхность расширителя. Воздух или азот поступает внутрь эластичной емкости через осушитель. Внутри расширителя эластичная емкость подвешивается на петлях. При увеличении объема масла в расширителе газ из емкости вытесняется в атмосферу или в емкость с азотом, а при уменьшении объема масла, наоборот,засасывается в эластичную емкость.///// .) При всех достоинствах использование эластичной емкости вышеуказанной конструкции имеет недостатки. Недостатком является то, что эластичная емкость укладывается внутри расширителя и должна точно повторять его внутреннюю поверхность, поэтому для каждого размера расширителя нужно изготавливать отдельную оснастку для литья плнки, сложность завода ее в расширитель,нарушение целостности эластичной емкости. Задача, решаемая предлагаемым изобретением заключается в создании устройства, позволяющего устанавливать его в расширитель трансформатора без привязки к его внутренним размерам и форме,позволяющего исключить контакт масла,находящегося в расширителе, с атмосферным воздухом при постоянных изменениях уровня масла,обладающего долговечностью. Технический результат заключается в создании устройства, полностью изолирующего надмасленное пространство и масло расширителя от атмосферного воздуха, долговечного, так как конструкция позволяет выполнять его из пластиковых материалов, которые в отличие от содержащих резину не разрушаются под воздействием масла,универсального, поскольку конструкция позволяет устанавливать устройство в расширитель трансформатора без привязки к его внутренним размерам и форме, простотой использования. Технический результат достигается тем, что предложено устройство для сильфонно-пленочной защиты изоляционных масел силовых трансформаторов, включающее пленочную емкость,отличающееся тем, что пленочная емкость выполнена в виде сильфона из пластикового материала, герметично соединенная с нижним креплением, выполненном в виде цилиндра, с другой стороны пленочная емкость неразъемно соединена с верхним креплением, выполненном в виде перевернутого цилиндра, на дне которого герметично установлен дыхательный патрубок, верх патрубка выполнен для крепления устройства в расширителе. На фиг.1 представлена схема устройства, на фиг.2 – схема сильфонно-пленочной защиты масла,находящегося в расширителе трансформатора. Устройство сильфонно-пленочной защиты включает пленочную емкость 1, выполненную в виде сильфона из пластикового материала,герметично соединенную с нижним креплением 2,выполненном в виде цилиндра, с другой стороны пленочная емкость герметично соединена с верхним креплением 3, выполненном в виде перевернутого цилиндра, на дне которого герметично установлен дыхательный патрубок 4, верх патрубка 4 выполнен для крепления устройства в расширителе 5, где находятся масло 6 и надмасленное пространство 7,боковую крышку расширителя 8, крепежная уплотняющая гайка дыхательного патрубка 9. Монтаж устройства осуществляется следующим образом с расширителя 5, демонтируется боковая крышка 8, в верхней части расширителя 5 по центру обечайки сверлится отверстие диаметром на 1 мм больше диаметра дыхательного патрубка 4,устройство заводится внутрь расширителя 5,дыхательный патрубок 4 вставляется в отверстие до соприкосновения торца дыхательного патрубка 4 с внутренней поверхностью расширителя 5, на выступающую из расширителя 5 часть дыхательного патрубка 4 накручивается крепжная,которая одновременно является и уплотняющей гайка 9, устанавливается боковая крышка 8. Устройство функционирует следующим образом В процессе работы трансформатора при увеличении уровня масла 6, за счт действия выталкивающей силы на нижнее крепление 2 ,сильфон 1 сжимается, изменяет свою высоту, воздух из сильфона 1 через отверстие в дыхательном патрубке 4 уходит в атмосферу, при этом контакт масла 6 с атмосферным воздухом исключн. При понижении уровня масла нижнее крепление 2, вес которого специально подобран, под действием силы тяжести опускается вниз, растягивая при этом сильфон 1, сильфон 1, через отверстие в дыхательном патрубке 4, заполняется атмосферным воздухом, в результате чего надмасленное пространство 7 и масло 6 расширителя 5 остаются изолированными от атмосферного воздуха. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство для сильфонно-пленочной защиты изоляционных масел силовых трансформаторов,включающее пленочную емкость, отличающееся тем, что пленочная емкость выполнена в виде сильфона из пластикового материала, герметично соединенная с нижним креплением, выполненном в виде цилиндра, с другой стороны пленочная емкость герметично соединена с верхним креплением,выполненном в виде перевернутого цилиндра, на дне которого герметично установлен дыхательный патрубок, верх патрубка выполнен для крепления устройства в расширителе.

Мпк / метки

МПК: H02H 5/06, H02H 6/00

устройство, силовых, защиты, изолляционных, масел, трансформаторов, сильфонно-пленочной

Код ссылки

Устройство для сильфонно-пленочной защиты изолляционных масел силовых трансформаторов

Защита трансформаторного масла

Пленочная 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.

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.

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).

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.

  • Следующая страница
  • Предыдущая страница

4224

Закладки

Трансформаторные масла

Пленочная защита трансформаторного масла

Название «трансформаторное масло» говорит нам о том, что этот продукт находит применение в силовых и измерительных трансформаторных установках, в реакторном оборудовании.

Масло применяется и в масляных радиаторах, где являются средой для гашения дуги. Данный продукт – это нефтяная фракция, вырабатываемая в процессе перегонки сырой нефти.

Нефть имеет различное происхождение, а потому обладают разными свойствами, которые в свою очередь оказывают влияние на свойства масла, производимого из сырья.

Основные марки трансформаторных масел:

Трансформаторное масло – это продукт, имеющий сложный состав. В нём содержатся углеводороды, имеющие средний молекулярный вес от 240 до 340 атомных единиц. К составным частям трансформаторного масла относятся следующие компоненты:

• Циклопарафины, составляющие около 70%; • Углеводороды с ароматическим бензольным кольцом («арены») – около 15-20%; • Парафины – составляют 10-15%; • Асфальто-смолистые вещества – до 2%; • Соединения, содержащие серу – менее 1%; • Азотсодержащие вещества – менее 1%; • Противоокислительные модификаторы – 0,5%;

• Нафтеновые кислоты – меньше 0,02%.

Какие же особенности присущи трансформаторным маслам и какие запросы к ним существуют?

К признакам, определяющим употребление данного продукта, можно отнести: • Электроизолирующие качества; • Противоокислительные свойства.

Рассмотрим подробнее отмеченные особенности трансформаторных масел.

Тангенс угла диэлектрических потерь рассчитывают с целью определения электроизолирующих качеств масла. Его диэлектрическая прочность зависит от наличия в его составе молекул воды и микроволокон. Качественное масло не содержит в себе никаких посторонних мехпримесей и воды.

Подвижность масла в условиях холодов тесно взаимосвязана с температурой его застывания (ниже -45 °С). Способность трансформаторного масла к продуктивному отведению тепла учитывается в качестве важного фактора. Этому способствует низкая вязкость разнообразных марок масла при температуре вспышки от 95 °С до 150 °С.

Масло выступает в конфронтации к процессу оксидирования. Это является архиважным признаком, дающим возможность сохранять признаки продуктивности масла в течение продолжительного отрезка времени. При производстве трансформаторных масел на территории РФ в их состав вводится противокислительная добавка, носящая название «ионол».

Присадка с успехом взаимодействует с активными пероксидными радикалами, образующимися в ходе окислительной реакции углеводородов. Ионол позволяет увеличить период индукции, в течение которого действие антиокислителя позволяет прерывать цепочки окисления углеводородов. Однако затем происходит ослабление добавки.

Это приводит к тому, что скорость окислительного процесса значительно возрастает, приближаясь к скорости окисления базового масла.

Становится понятным, что продолжительный период индукции ведёт к эффективной работе присадки. На действенность добавки также влияет углеводородный состав основного масла и включения других соединений, которые могут активировать процесс окисления трансформаторного масла.

Процесс декапировки нефтяных дистиллятов позволяет снизить количество ароматических углеводородов, удалить соединения, не состоящие из углеводородов. Это ведёт к повышению прочности трансформаторного масла, активированного присадкой.

В 1982 году Международная электротехническая комиссия представила и ввела «Спецификацию на свежие нефтяные изоляционные масла для трансформаторов и выключателей» (норматив 60 296). Согласно данному документу произведено подразделение продукта на несколько групп: • Трансформаторные масла, застывающие при похолодании до -30 °С.

Расходуется в тёплых регионах; • Масла, созданные для работы в холодных областях. Застывают при понижении температуры окружающей среды ниже -45 °С; • Трансформаторные масла, которые застывают при -60 °С. Разработаны с целью использования в полярных районах. В артикулах можно встретить литеру «А», указывающую на присутствие в составе данного продукта ингибитора окислительного процесса.

Производимые в нашей стране масла подразделяют по сырью, из которого идёт производство и методам выработки: • ТКп, вырабатываемое согласно ТУ 38.101890-81 из нафтеновых нефтей с малым содержанием серы, ректифицированных кислотно-щелочным методом. Данное масло содержит в качестве приставки ионол.

ТКп успешно работает в установках с напряжением ниже 500 кВ; • Трансформаторное масло, производимое по ГОСТ 10121-76 путём фенольного очищения нефтей, имеющих в составе соединения серы. Содержит в себе ионол. Работает в механизмах с напряжением ниже 220 кВ; • Т-1500У, вырабатывается согласно ТУ 38.

401-58-107-97 путём гидрирования и избирательного очищения из содержащих серу и парафины сортов нефтей. Масло включает в свой состав ионол. Используется в электрическом оборудовании, работающем при напряжении менее 500 кВ; • Масло ГК, производимое согласно условиям «ТУ 38.1011025-85» из серо- и парафинсодержащих нефтей, ректифицированных в ходе гидрокрекинга.

Потребляется в высоковольтных установках; • Масло ВГ производят из сортов нефтей, содержащих парафин, очищенных при помощи гидрокатализа по данным ТУ 38.401978-98. Добавляется ионол. Работает в высоковольтных агрегатах; • Масло АГК соответствуют данным «ТУ 38.1011271-89». Они имеют в своей основе парафинсодержащие сорта нефтей, подвергаемые гидрокрекингу.

При выработке в масляный состав вводят ионол. Используется для заливки в трансформаторы, работающие в условиях северных холодов; • Масло МВТ создаётся по данным «ТУ 38.401927-92» на основе содержащих парафин нефтей в ходе гидрокатализа, с введением противоокислительной добавки ионол. Применяется готовый продукт в масляных рубильниках, в трансформаторных установках.

Поверхностные слои трансформаторных масел при использовании нагреваются лишь до 95 °С при избыточной нагрузке в течение короткого промежутка времени. Трансформаторы оборудуются изоляционной системой (плёночной диафрагмой или азотной защитой), предохраняющей масло от контакта с молекулами кислорода. Известно, что кислород участвует в реакции окисления масла. Изъятие продуктов окисления масла с использованием адсорбирующих веществ, способствует удлинению его эксплуатационного срока. Он возрастает, если для производства оборудования использовать материалы без неподходящих примесей, ускоряющих процесс старения масла.

Важные физико-химические качества трансформаторного масла.

Следует отметить ряд плюсов данного продукта. Они не подвержены горению, не оказывают токсического действия, не разрушают озоновый слой и являются биологически разлагаемым продуктом.

Какие же свойства масла принимаются во внимание? 

Во-первых, плотность, составляющая в норме (0.84-0.89)×103 кг/м3 .Следующий показатель – вязкость, важная с точки зрения высокой электрической плотности трансформаторного масла.

Выполнение функции охлаждения в трансформаторном оборудовании и роли движущей среды для деталей привода выключателей, требуется невысокая вязкость масла. Иначе механизмы перегреваются, а выключатели не имеют возможности производить разрыв электродуги в положенное время.

Подбирается некий «усреднённый» вязкостный показатель для разных видов масел. Кинематическая вязкость, составляющая приблизительно 30×10-6 м2/с. Замер производится при +20 °С.

С 1997 года существует акт “РД 34.45-51.300-97” – «Объём и нормы испытаний электрооборудования», который регулирует содержание воды, воздуха, посторонних включений в масле для трансформаторных установок, имеющего плёночный или азотный протектор.

Допустимое превышение массовой доли воздуха в объёме масла равняется 0.5%, воды 0,001%. Возрастание нормальных показателей масла вызывает необходимость его регенерации или ликвидирование факторов регресса показателей.

В документе приводятся показатели, при достижении которых следует произвести полное замещение всего объёма продукта.

В трансформаторах, не имеющих плёночной защиты, и в открытых вводах массовая доля воды может составлять до 0,0025%. Регулируется также допустимое количество примесей.

Для установок, функционирующих при напряжении менее 220 кВ, класс чистоты масла должен соответствовать 11-му классу, а в установках, работающих при напряжении в сети более 220 кВ – не ниже 9-го класса. Величину пробивного напряжения трансформаторного масла учитывают до и после заливания в машины.

Оно может снижаться на 5 кВ. Допускается снижение класса чистоты продукта на 1 единицу, а повышение количества воздуха может составить максимум 0,5%.

Рассмотрим принимаемые во внимание температурные показатели для трансформаторного масла.

«Температурой застывания» называется величина, при которой загустение масла достигает степени, когда уровень застывшего масла в пробирке, наклонённой под 45 °С , на протяжении одной минуты остаётся постоянным.

Данный признак играет важную роль для масляных выключателей. Требуется, чтобы консистенция свежего масла была неизменной при -45 °С, а в южных регионах при -35 °С. Арктические сорта трансформаторных масел сохраняют свою консистенцию до -65 °С.

Но при этом до +90 °С снижается температура их вспышки.

Что же показывает нам данный признак? «Температурой вспышки» называют значение, при котором пары нагреваемого в тигле масла контаминируют с молекулами воздуха, и полученная смесь вспыхивает в присутствии открытого огня. Оговоримся, что за время вспышки масло не прогревается и не загорается. Нормальное трансформаторное масло не вспыхивает при нагреве менее, чем 135 °С.

Дальнейшее повышение температуры ведёт к возгоранию масла. Температурой воспламенения именуется такое его значение, при котором происходит воспламенение и горение масла в течение пяти секунд.

«Температура самовоспламенения» – это термин для обозначения температуры возгорания масла в закрытом тигле при наличии воздуха, но при отсутствии открытого пламени. В норме трансформаторное масло не воспламеняется при нагреве до 400 °С.

На какие ещё характеристики следует обратить внимание? 

Теплопроводность масла невелика (менее 0,14 Вт/м×К) и имеет тенденцию к снижению при изменении температуры. Теплоёмкость же растёт до 2,5кДж/(кГ×К) при повышении температуры.

При определении требуемых размеров для расширительного бака трансформаторного оборудования учитывается коэффициент теплового расширения масла, который равняется 6.5×10-4 1/К.

Удельное сопротивление продукта снижается в процессе прогревания. Его нормальная величина составляет 5×1010 Ом×м при 90 °С. Диэлектрическая проницаемость масла подвержена минимальным колебаниям от 2,1 до 2,4. Тангенс угла диэлектрических потерь возрастает с появлением в составе посторонних примесей.

В норме, при нагреве до 90 °С, данный показатель составляет 2×10-2. Величина нормальной диэлектрической прочности масла составляет 280 Кв/см, а пробивного напряжения около 70 кВ.

Масла способны адсорбировать и выводить частички газов, что учитывается в процессе распознавании примет зарождения брака в обмотке трансформаторных установок методом хроматографии.

Как продлить время службы трансформаторного масла? 

Масла экстракласса могут бессменно эксплуатироваться около 25 лет. Но стандартный продукт приходится очищать спустя один год, по прошествии пяти лет, его следует подвергать регенерации.

Однако существует ряд процедур, продлевающих срок эксплуатации данного продукта: • Устранение контакта масла с атмосферой посредством установления маслорасширителей с поглотителями воды и кислорода, выдавливание воздуха из состава масла; • Недопущение перегревания масла в ходе эксплуатации; • Систематическое очищение масла от включений воды и шлама; • Непрерывное процеживание масла; • Ввод в состав масла противоокислительных присадок.

Каким образом восстанавливают отработанное трансформаторное масло? 

  Восстановление эксплуатационных качеств масла проводят различными способами: • Механически – когда проводят элиминацию молекул воды и частичек твёрдых примесей; • Теплофизическим – при котором производится выпаривание, перегонка масла в вакууме; • Физико-химическим – проводят коагуляцию, адсорбцию масла.

Выход масла после восстановления составляет около 90% от объёма сырья. Следовательно, отработанный продукт с успехом можно подвергать процессу регенерации один – два раза. Затем масло следует заменить полностью.

Пленочная защита трансформатора

Пленочная защита трансформаторного масла

Более совершенным методом защиты трансформатора, по сравнению с азотной, является пленочная.

В этом случае эффект, который дает дегазация масла, полностью используется, что обеспечивает длительную стабильность свойств трансформаторного масла во время работы трансформатора.

Кроме того, упрощается технология обработки масла, так как исключается процесс азотирования и облегчается работа эксплуатационного персонала во время работы трансформатора.

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.

Недостатки пленочной защиты

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.

Принцип работы пленочной защиты трансформатора

Принцип действия пленочной защиты трансформатора заключается в следующем: из масла и твердой изоляции удаляется газ. Герметизация трансформатора осуществляется с помощью эластичной емкости, установленной в расширителе трансформатора.

Таким образом, обеспечивается более надежная защита изоляции трансформатора, так как исключается не только возможность окисления и увлажнения масла, но в значительной мере уменьшается вероятность возникновения электрических разрядов, центрами развития которых, как правило, являются газовые включения.

На трансформаторах с пленочной защитой, так же, как и на трансформаторах без нее устанавливаются фильтры непрерывной регенерации.

Наружная поверхность эластичной емкости имеет те же размеры и форму, что и внутренняя поверхность расширителя. Воздух или азот поступает внутрь эластичной емкости через осушитель. Внутри расширителя эластичная емкость подвешивается на петлях.

При увеличении объема масла в расширителе газ из емкости вытесняется в атмосферу или в емкость с азотом, а при уменьшении объема масла, наоборот, засасывается в эластичную емкость.

Расширитель трансформатора с пленочной защитой имеет патрубки для соединения с трансформатором и для доливки масла, петли для крепления эластичной емкости, газосборочный коллектор и монтажные люки. Внутри эластичной емкости установлен рычаг стрелочного маслоуказателя для контроля за уровнем масла в расширителе.

Газосборочный коллектор служит для выпуска воздуха из пространства между эластичной емкостью и расширителем во время монтажа.

Во время эксплуатации коллектор с помощью реле, реагирующего на появление газа в нем, служит для контроля герметичности расширителя и эластичной емкости.

В верхней части расширителя установлено реле поплавкового типа, которое должно подавать сигнал в случае повреждения эластичной емкости. Для более надежной герметизации трансформатора с пленочной защитой вместо предохранительной трубы устанавливается предохранительный клапан.

Монтаж трансформаторов с пленочной защитой

Технология монтажа трансформаторов с пленочной защитой имеет отличительные особенности, связанные с монтажом и установкой расширителя с эластичной емкостью и выполнением вакуумной обработки изоляции и масла.

Рисунок 1 — Устройство пленочной защиты.

а — расположение эластичной емкости в расширителе; б — принципиальная схема работы; 1 — воздухоосушитель; 2 — стрелочный маслоуказатель; 3 — эластичная емкость; 4 —подсоединителькый патрубок; 5 — монтажный люк; 6 — расширитель; 7 — сборный коллектор; 8 — рычаг маслоуказателя; 9 — реле поплавкового типа; 10 — кран для доливки масла; 11 — реле газовое; 12 — отсечный клапан

Монтаж расширителя производят на специально подготовленной для этого площадке до установки его на бак трансформатора. Перед закреплением в расширителе с наружной поверхности эластичной емкости снимают салфеткой пудру и проверяют герметичность емкости при помощи мыльного раствора. Для этого наполняют емкость воздухом до избыточного давления 3,0 кПа.

После удаления мыльного раствора с поверхности салфеткой или чистым сухим трансформаторным маслом, нагретым до температуры 40—50°С, выпускают воздух из оболочки и сворачивают ее в рулон по ширине, подворачивая боковые стороны так, чтобы петли для подвески оболочки оказались сверху. Связывают оболочку киперной лентой вблизи петель (рисунок 2,а—в), завязывают узлы ленты на бант, а к петлям подвязывают ленты стропы (отрезки киперной ленты или шнура длиной 8—10 м каждый).

Одновременно проверяют герметичность расширителя путем создания в нем избыточного давления воздуха 25 кПа и мест уплотнений, а также подозреваемых мест неплотностей прибором ТУЗ-5М либо галоидным течеискателем.

При отсутствии этих приборов места неплотностей можно обнаружить при помощи мыльного раствора. Все обнаруженные неплотности устраняют. Снимают люки для установки и закрепления эластичной емкости и проверяют состояние внутренней поверхности расширителя.

Внутренняя поверхность должна быть чистой и не иметь острых кромок, заусениц, могущих повредить эластичную емкость.

Подтягивая концы лент-строп, протянутых через патрубки, заводят эластичную емкость внутрь расширителя так, чтобы отверстие в ней под указатель уровня масла было направлено к люку, и подвешивают ее на петлях за металлические кольца, установленные в патрубках. После этого ленты-стропы и обвязочные ленты удаляют.

На съемный фланец со шпильками надевают резиновую прокладку и в таком состоянии его продевают через отверстие внутрь оболочки, после чего оболочку уплотняют в месте прохода указателя уровня масла (рисунок 2,б, в).

Рисунок 2 — Монтаж эластичной емкости б — уплотнение в месте установки маслоуказателя; в — заведение эластичной емкости в расширитель; 1 — эластичная емкость; 2 — палец; 3 — патрубок; 4 — пробка; 5 — петля; 6 — уплотняющий фланец; 7 — лента-стропЕсли длина пленки больше длины расширителя, ее расправляют по длине и в торце складывают в конверт. При обращении с эластичной емкостью нужно соблюдать следующие предосторожности, чтобы обеспечить ее сохранность:

1. Перед монтажом оболочку следует хранить в развернутом виде на стеллажах, не допуская перегибов, защищать ее от воздействия прямых солнечных лучей, смазочных материалов, бензина, керосина, кислот, щелочей и других веществ и газов, разрушающих резину и ткань, и располагать на расстоянии не менее 1 м от теплоизлучающих аппаратов.

2. При хранении и монтаже следует учитывать изменение механических свойств емкости в зависимости от температуры. Поэтому хранить оболочку нужно при температуре окружающего воздуха от —25 до +25°С, не допускать ее деформаций при отрицательной температуре.

Перед проведением операций, вызывающих деформацию оболочки, следует предварительно выдержать ее при температуре 15—25°С в течение 24 ч. Устанавливать оболочку в расширитель следует при положительной температуре.

В случае необходимости проведения такой работы при отрицательной температуре (до —35°С) оболочку необходимо предварительно выдержать в трансформаторном масле с температурой более 0°С В течение не менее 10 сут. 3.

После установки эластичной емкости во избежание повреждения нельзя проводить работы, связанные с местным нагревом расширителя (например, сварку). После закрепления и уплотнения оболочки расширитель устанавливают на подставки высотой не менее 300 мм, предварительно уплотняя верхние патрубки и открывая пробки в них для выпуска воздуха (рисунок 3).

Рисунок 3 — Схема вытеснения воздуха из расширителя 1 — стеклянный маслоуказатель; 2 — эластичная емкость; 3 — патрубок; 4 — манометр; 5 — кран; 6 — источник подачи сжатого воздуха; 7 — трансформаторное масло; 8 — отсечный клапан; 9 — маслопровод

До монтажа эластичную емкость надо хранить при температуре от  — 20 до +25° С в развернутом виде в месте, защищенном от попадания прямых солнечных лучей. Внутренняя поверхность расширителя должна быть чистой, без острых краев и заусенцев. Эластичную емкость заводят в расширитель и подвешивают на петлях за металлические кольца, установленные в патрубках.

Заливаемое в трансформатор масло должно содержать влаги примерно 0,0008% и газа около 0,05% по объему.

Конструкция расширителя и эластичной емкости не рассчитана на вакуум, поэтому заливка расширителя маслом производится без вакуумирования расширителя дегазационной установкой, причем насос дегазационной установки должен обеспечить подачу дегазированного масла в расширитель, преодолев перепад давления между остаточным давлением в установке и атмосферой. Чтобы удалить воздух из расширителя, его заполняют маслом до тех пор, пока масло не покажется в пробке реле. Затем масло сливают. По мере уменьшения объема масла в расширителе эластичная емкость опускается, плотно облегая внутреннюю поверхность расширителя.

Заливка масла

Заливка масла в трансформатор производится под вакуумом через промежуточную емкость. Заливка прекращается, когда масло появится в промежуточной емкости.

Трансформатор соединяют с расширителем только после отключения вакуумного насоса.

Во время эксплуатации необходимо следить за состоянием расширителя, эластичной емкости (не произошло ли нарушения герметичности) и за остаточным содержанием газа в трансформаторном масле.

Причем если будет определяться не только количество газа, но и его состав, то это позволит определить повреждения, развивающиеся в изоляции значительно раньше, чем сработает газовое реле.

ис.

2 Кривые изменения концентрации влаги в масле и растворенного в нем воздуха в зависимости от времени эксплуатации трансформатора 417 МВХА, 500 кВ, оборудованного пленочной защитой: I — содержание влаги, % по массе; 2- содержание воздуха, % по объем
На рис. 2 показаны кривые изменения концентрации влаги и газа в трансформаторах с пленочной защитой. Результаты анализа масла из трансформаторов с пленочной защитой приведены в табл. 1.

Таблица 1

№ транс-Время эксплуатации.Цвет ОтвальдаКислотноеТон/ГРеакции водной вытяжкиПробивное напряжение, кВ
12060,1Слабокислая42
21060.08Нейтральная30
32060,0936
41060,0648
51020,0348
61050,0731

Из приведенных данных видно, что часть трансформаторов была недостаточно герметична. Значительное потемнение масла (2 — 6) и увеличение кислотного числа (0,03 —  0,1) указывают на окисление масла.

Пленочная защита будет эффективна только при достаточно надежной герметизации трансформатора и возможно полном удалении воздуха из масла и твердой изоляции.

Последнее условие необходимо, так как если воздух и не будет поступать в трансформатор из атмосферы, процесс окисления масла может идти за счет растворенного в нем воздуха. Пленочная защита так же, как и азотная защищает трансформатор от проникновения в него атмосферных осадков, но не исключает образования влаги внутри трансформатора в процессе его работы.

Пленочная защита трансформаторного масла – Все об электричестве

Пленочная защита трансформаторного масла

Пробой – потеря электрической прочности под действием напряжённости электрического поля – может иметь место как в образцах различных диэлектриков и систем изоляции, так и в электроизоляционных системах любого электротехнического устройства – от мощных генераторов и высоковольтных трансформаторов до любого бытового прибора. Сочетание в системах изоляции материалов, разных по электрической прочности, может приводить к серьёзным осложнениям в эксплуатации самых разнообразных электротехнических устройств, особенно высокого напряжения, где изоляция работает в сильных электрических полях и может возникнуть её пробой.

Причины пробоя бывают различными; не существует по этому единой универсальной теории пробоя. В любой изоляции пробой приводит к образованию в ней канала повышенной проводимости, достаточно высокой, чтобы произошло короткое замыкание в данном электротехническом устройстве, создающее аварийную ситуацию, по существу выводящую это устройство из строя.

Однако в этом отношении пробой может проявлять себя в разных системах изоляции по – разному. В твёрдой изоляции, как правило, канал пробоя сохраняет высокую проводимость после выключения, приведшего к пробою напряжения, явление протекает необратимо.

В жидких и газообразных диэлектриках вследствие высокой подвижности их частиц электрическое сопротивление канала пробоя восстанавливается вызвавшего его напряжения практически мгновенно.

1.4. Особенности пробоя жидких диэлектриков

Пробой жидких диэлектриков может быть вызван разными процессами, определяющимися в основном состоянием жидкости, степенью её дегазации и чистотой. Наиболее часто в жидком диэлектрике встречается влага. Газы, также, как и вода, могут находиться в жидкости в разных состояниях от молекулярного до сравнительно крупных включений – пузырьков.

Как и в газах, в жидкостях в неоднородных электрических полях наблюдаются формы пробоя: неполный пробой – корона, искровой и дуговой разряд. Установлено, что развитие пробоя начинается с формирования оптических неоднородностей в межэлектродном пространстве: в местах образования будущих каналов пробоя жидкость становится малопрозрачной.

Наиболее чёткие фотографии позволяют обнаружить густое переплетение микроскопических тёмных нитей – развивающийся пробой древовидной формы. Высказываются предположения, что такие оптические неоднородности связаны с образованием в жидкости газовых пузырей, вызванных её разогревом токами эмиссии, автоионизацией молекул и ёмкостными токами.

Однако такая гипотеза пока количественно не проанализирована и не приобрела формы теории.

В теории А.Геманта рассматривается пробой жидкого диэлектрика, содержащего влагу в виде эмульсии. Согласно расчётам Геманта под действием электрического поля капельки влаги вытягиваются, приобретая форму эллипсоидов. При достаточно большой напряжённости поля вытянутые эллипсоиды соединяются между собой, в результате чего в образовавшемся при этом канале происходит разряд.

Экспериментально установлено, что при повышении напряжения в жидкости, содержащей растворённый газ, перед пробоем появляются газовые пузырьки.

В результате пробивное напряжение таких жидкостей значительно падает с понижением давления или с приближением к температуре кипения, то есть в условиях, облегчающих образование газовых пузырьков.

Причины образования газовых пузырьков рассматривались в теориях Н.Эдлера, П.А.Флоренского, Ф.Ф.Волькенштейна.

Согласно теории Эдлера, вблизи электрода имеется слой жидкости с повышенным удельным сопротивлением, содержащий микроскопические зародыши газовых пузырьков.

При прохождении тока через этот слой в сильном электрическом поле выделяется такое количество тепла, что при некотором напряжении указанный слой нагревается до температуры кипения, происходит интенсивное газовыделение и наступает пробой.

В электроизоляционных маслах, температура кипения которых выше температуры разложения (110 – 1200С), появление газовых пузырьков перед пробоем может быть связано не с испарением жидкости, а с химическим разложением под влиянием нагревания. Кроме того, образование пузырьков и их рост могут происходить под действием газового разряда. В этом случае повышается удельный вес, возрастает вязкость масла, увеличивается температура вспышки.

Обработка масел воздействием разрядов называется вольтализацией и находит применение в технике.

В работе, выполненной под руководством Я.И.Френкеля, изучался пробой жидких диэлектриков, содержащих металлические частицы. Было установлено, что сначала частицы приобретают положительный заряд, движутся к катоду, покрывая его толстым рыхлым слоем.

Приобретая у катода отрицательный заряд, многие из них движутся к аноду, а с течением времени всё пространство между электродами оказывается заполненным агрегатами частиц, образующих мостики. После этого может произойти пробой.

После пробоя частицы с электродов осыпаются на дно сосуда, а между электродами наблюдается тонкая нить – мостик из частиц, сопротивление которой составляет около 25 Ом. Мостик сохраняется около часа, а при пропускании тока – и более длительное время.

Изучение пробоя жидких диэлектриков, содержащих влагу, растворённый газ, примеси твёрдых частиц, весьма важно для практики.

2. Общие требования и свойства трансформаторных масел

Электроизоляционные свойства масел определяются в основном тангенсом угла диэлектрических потерь. Диэлектрическая прочность трансформаторных масел в основном определяется наличием волокон и воды, поэтому механические примеси и вода в маслах должны полностью отсутствовать.

Низкая температура застывания масел (-45 °С и ниже) необходима для сохранения их подвижности в условиях низких температур.

Для обеспечения эффективного отвода тепла трансформаторные масла должны обладать наименьшей вязкостью при температуре вспышки не ниже 95, 125, 135 и 150°С для разных марок.

В России все сорта применяемых трансформаторных масел ингибированы антиокислительной присадкой — 2,6-дитретичным бутилпаракрезолом (известным также под названиями ионол, агидол-1 и др.).

Эффективность присадки основана на ее способности взаимодействовать с активными пероксидными радикалами, которые образуются при цепной реакции окисления углеводородов и являются основными ее носителями. Трансформаторные масла, ингибированные ионолом, окисляются, как правило, с ярко выраженным индукционным периодом.

В первый период масла, восприимчивые к присадкам, окисляются крайне медленно, так как все зарождающиеся в объеме масла цепи окисления обрываются ингибитором окисления. После истощения присадки масло окисляется со скоростью, близкой к скорости окисления базового масла.

Действие присадки тем эффективнее, чем длительнее индукционный период окисления масла, и эта эффективность зависит от углеводородного состава масла и наличия примесей неуглеводородных соединений, промотирующих окисление масла (азотистых оснований, нафтеновых кислот, кислородсодержащих продуктов окисления масла).

Международная электротехническая комиссия разработала стандарт (Публикация 296) «Спецификация на свежие нефтяные изоляционные масла для трансформаторов и выключателей». Стандарт предусматривает три класса трансформаторных масел:

I — для южных районов (с температурой застывания не выше -30 °С),

II— для северных районов (с температурой застывания не выше -45°С),

III — для арктических районов (с температурой застывания -60 °С).

Буква А в обозначении класса указывает на то, что масло содержит ингибитор окисления, отсутствие буквы означает, что масло не ингибировано.

Трансформаторные масла работают в сравнительно «мягких» условиях. Температура верхних слоев масла в трансформаторах при кратковременных перегрузках не должна превышать 95 °С.

Многие трансформаторы оборудованы пленочными диафрагмами или азотной защитой, изолирующими масло от кислорода воздуха.

Образующиеся при окислении некоторые продукты (например, гидроперекиси, мыла металлов) являются сильными промоторами окисления масла.

При удалении продуктов окисления срок службы масла увеличивается во много раз. Этой цели служат адсорберы, заполненные силикагелем, подключаемые к трансформаторам при эксплуатации. Срок службы трансформаторных масел в значительной мере зависит также от использования в оборудовании материалов, совместимых с маслом, т. е. не ускоряющих его старение и не содержащих нежелательных примесей.

Для высококачественных сортов трансформаторных масел срок службы без замены может составлять 20–25 лет и более.

Перед заполнением электроаппаратов масло подвергают глубокой термовакуумной обработке. Согласно действующему РД 34.45-51.

300–97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования» концентрация воздуха в масле, заливаемом в трансформаторы с пленочной или азотной защитой, герметичные вводы и герметичные измерительные трансформаторы не должна превышать 0,5 % (при определении методом газовой хроматографии), а содержание воды 0,001 % (мас.

доля). В силовые трансформаторы без пленочной защиты и негерметичные вводы допускается заливать масло с содержанием воды 0,0025 % (мас. доля). механических примесей, определяемое как класс чистоты, не должно быть хуже 11-го для оборудования напряжением до 220 кВ и хуже 9-го для оборудования напряжением выше 220 кВ.

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.