В22 Перечислите требования, предъявляемые к трансформаторному маслу. Опишите способы сушки и очистки трансформаторного масла.

Однако от состояния масла зависит срок службы трансформатора и надежность работы потребителей. Поэтому эксплуатационному персо­налу необходимо уделять больше внимания трансформаторном маслу.

На поступающее свежее трансформаторное масло необходим паспорт. Характеристики трансформаторного масла в значительной степени зависят от примесей. Так, содержание 0,01...0,02 % влаги в масле приводит к снижению пробивного напряжения в 4...5 раз.

Для создания токопроводящих цепочек достаточно небольшого количества влаги, даль­нейшее повышение ее содержания в масле приведет к увеличении числа параллельных цепей, что не влияет на пробивное напряжение. В неравномерных полях, в местах с повышенной напряженностью высокая концентрация влаги приводит к образованию крупных ка­пель, оседающих на дне сосуда за пределами межэлектродного про­странства. Поэтому влияние влажности менее заметно при пробое масла в неравномерном электрическом поле.

При эксплуатации трансформатора влага может поступать в мас­ло из окружающей среды и образовываться в масле в результате происходящих в нем окислительных процессов. Отрицательно влияют на масло некоторые примеси. Парафин, растворяясь в масле, увеличивает его вязкость. Наличие парафина в масле выключателем недопустимо. Уголь безвреден для масла, но действует как стабилизирующий фактор для эмульсии воды и способствует увеличению ее количества. Осадкой шлам (продукты старения масла) гигроско­пичны и накапливают в себе значительное количество влаги. Являясь полярными диэлектриками, они могут образовывать проводящие мостики между электродами, по которым происходит пробой масла. К перекрытиям и разрушениям приводят отложения осадков и шлама на поверхности твердой изоляции, находящейся в масле. Kpoме того, осадки, закупоривают каналы между обмотками трансформа­тора и ухудшают его охлаждение.

Окисление масла происходит под воздействием кислорода воз­духа, повышенной температуры и примесей. Порознь эти факты воздействуют на масло значительно слабее. Примеси из масла удаляют сушкой или очисткой, а химический состав восстанавливают регенерацией.

Сушка масла. В энергетических системах масло сушат двумя способами: просасыванием через него сухого азота или углекислого газа при комнатной температуре; над маслом создают вакуум 20..30 кПа; распылением масла при комнатной температуре и остаточном давлении 2,5...5,5 кПа. Для ускорения сушки масло подогревают до 40...50 °С при остаточном давлении 8...13 кПа.

В условиях небольших ремонтных предприятий масло сушат пу­тем подогрева или отстоя его при температуре 25...35 °С. Отстоя — крайне простой, дешевый и безвредный для масла способ сушки. Недостаток его - большая длительность операции.

Сушка масла при помощи подогрева также несложна, причем масло можно подогревать самыми различными методами, в том числе в собственном баке трансформатора. Но длительный нагрев масла может привести к его порче.

Очистка масла. В условиях эксплуатации масло не только ув­лажняется но и загрязняется. От воды и механических примесей масло очищают центрифугированием и фильтрованием.

Центрифугирование позволяет отделить воду и примеси, которые тяжелее масла. Температура масла должна быть 45...55 °С. При пониженной температуре высокая вязкость масла препятствует от­делению воды и примесей, а при повышении температуры выше 70 °С воду трудно отделить из-за начинающегося парообразования и повышенной растворимости воды в масле. Кроме того, при повы­шенной температуре происходит интенсивное старение масла

Фильтрование — продавливание масла через пористую среду (картон, бумага, материя, слой отбеливающего материала или сили­кателя)—осуществляют при помощи фильтров-прессов. Фильтровальная бумага и картон не только задерживают примеси, но и впитывают воду Наибольшей гигроскопичностью обладает мягкий и рыхлый картон, однако он плохо задерживает шлам и уголь и сам выделяет много волокон. Чередование в фильтре-прессе листов мягкого и твердого картона позволяет получить хорошо очищенное масло.

Фильтровать масло желательно при температуре 40...50 °С, так как при большей температуре падает, гигроскопичность картона и возрастает растворимость воды в масле. Загрязненный картон можно прополоскать в чистом масле, высушить и вновь пустить в рабо­ту. Для очистки 1 т. масла требуется около 1 кг картона.

Фильтр-пресс включают обычно после центрифуги для удаления остатков шлама и воды. Он обеспечивает почти предельную очистку масла от воды и наиболее высокую электрическую прочность масла. К достоинствам фильтра-пресса относят его способность работать при нормальной температуре, отсутствие смешивания масла с воздухом и возможность очистки масла от мельчайших частиц угля. Однако центрифуги способны очистить масло, содержащее эмульсии, тогда как фильтр-пресс для очистки таких масел непригоден.

Центрифугу применяют для очистки масел, находящихся в баках работающих трансформаторов, но при строгом соблюдении техники безопасности. Использование в фильтрах-прессах в качестве допол­нительной фильтрующей, среды силикагеля или отбеливающих глин заметно снижает кислотное число масла.

Регенерация масла. В результате эксплуатации масло окис­ляется (стареет), при этом изменяется его химический состав, обра­зуются кислоты и смолы и одновременно разрушаются те естест­венные антиокислители, которые содержатся в свежем масле. Вследствие старения масла ускоряется разрушение изоляции транс­форматоров. Особенно разрушается изоляция органического проис­хождения. Однако старение масла влияет на 3...5 % основных угле­водородов масла, остальная их часть остается неизменной и хоро­шего качества. Поэтому масло можно восстанавливать — регенери­ровать. Регенерация масла позволяет удалять из него продукты окисления. Периодичность регенерации должна составлять 5...7 лет. Анализ показывает, что примерно у 30 % вышедших из строя транс­форматоров изоляция повреждена из-за быстрого старения масла.

Следует иметь в виду, что перочистка масла снижает его ста­бильность.

Для продления срока службы масла и, следовательно, срока службы самого трансформатора принимают следующие меры.

1. Полностью или частично защищают масло от соприкос­новения с наружным воздухом. Так, за рубежом, особенно в Скан­динавских странах, небольшие хутора снабжают электроэнергией от полностью герметизированных трансформаторов.

Ряд французских фирм выпускают крупные трансформаторы с азотной защитой масла, у которых воздух между крышкой бака и маслом выкачан и заменен азотом. На крышке бака укреплена ем­кость (эластичный мешок), объем которой изменяется в зависимо­сти от температуры нагрева трансформатора. Некоторые из фирм устанавливают на крышку бака трансформатора клапанное устрой­ство, которое при нагреве трансформатора излишек азота, находя­щегося под крышкой, выпускает в атмосферу, а при охлаждении трансформатора герметизирует его.

Трансформаторы отечественного производства сна6жены расши­рителями, установленными на крышке бака, это резко сокращает поверхность соприкосновения масла с окружающей средой. На крупных трансформаторах устанавливают фильтры, поглощающие кислород и влагу из воздуха, поступающего втрансформатор при его работе.

2. Снижают температуру нагрева масла при эксплуатации. В со­ответствии с ПТЭ баки трансформаторов окрашивают в светлые то­на, а также обеспечивают соответствующую вентиляцию.

3. В масло вводят специальные присадки — стабилизаторы или ингибиторы (ионол, амидопирин и др.), служащие антиокислителя­ми масла и повышающие его стабильность. Присадки не только увеличивают начальный (индуктивный) период окисления масла, но и защищают масло от действия металлов.

Необходимо иметь в виду, что в зависимости от исходного сырья (нефти) составы масел могут быть неодинаковыми. Поэтому перед доливкой масел в аппараты необходимо обязательно провести ана­лиз проб убедиться в их идентичности и выбрать соответствующий

ингибитор.

Рис. 6.8 – конструкция термосифонного фильтра. 1,5 - бункера для загрузки и разгрузки; 2 - сетка; 3. - абсорбент; 4 - корпус 5.- Фильтра; 6. 7 – патрубки

4. Для непрерывной регенерации масла в трансформаторах мощностью 160 кВ*А и выше применяют термосифонные фильтры. Это наиболее совершенные методы продлениясрока службы трансформаторных масел. Термосифон представляет собой ци­линдр, заполненный адсорбентом и присоединенный патрубками к верхней и нижней частям бака трансформатора {рис. 6.8.) Благодаря разности температур масло, циркулируя в термосифоне, очищается от воды, кислот, смол и шлама.

Количество силикагеля в фильтре

должно составлять 0,25...5 % массы масла. Чем больше силикагеля, тем выше эффективность фильтра его воздействия на масло. От количества силикагеля зависит продолжительность работы фильтра. Его можно включать и выключать мере необходимости и дажепереносить с одного трансформатора на другой. Сорбенты в термосифонных фильтрах трансформаторов мощностью до 630 кВ*А необходимо заменять припревышении кислотного числа масла 0,1 мг. КОН, а в фильтрах мощных трансформаторов - притом же кислотном числе или при содержании водорастворимых кислот более 0,014 мг КОН. Содержание влаги в сорбенте перед загрузкой в фильтры не должно

быть более 0,5 %.

Небольшие по мощности трансформаторы сельских распредели­тельных сетей не имеют термосифонных фильтр.

В условиях эксплуатации и ремонтах трансформаторов целе­сообразно на крышках баков устанавливать поглотительные патро­ны, (рис. 6.9).

Рис. 6.9. Устройство лаглотительного патрона: 1.- корпус 2- абсорбент

Поглотительными патронами или термоси­фонными фильтрами различной конструкции можно обеспечивать при ремонтах все трансформаторы устаревших серий. При прокаливание крупных частиц отработанного абсорбента при температуре 600...700 °С вы­горают все органические вещества из пор и

активная поверхность частиц восстанавливается.

Заслуживает внимания опыт использования в термосифонных фильтрах добавки к силикагелю более активного влагопоглотителя — цеолита. Исследовали изменение электрической прочности масла двух трансформаторов, один из которых снабжен термосифонным фильтром, заполненным комбинирован­ным абсорбентом с соотношением цеонидаи силикагеля 1:5, другой не имел фильтра. Электрическая прочность трансформаторного по­глотительного масла без фильтра изменялась в зависимости от из­менения относительной влажности окружающей среды. Пробивное напряжение масла трансформатора с фильтром сна­чала возрастало при повышении влажности окружающей среды (77...84 %) и достигло 46,8 кВ против 36 кВ на время включения, за­тем пробивное напряжение масла снизилось и к шестому месяцу эксплуатации достигло.25,5 кВ, в то время как относительная влаж­ность окружающей среды снизилась до 60...70%. Это объясняется тем, что количество цеолита, обладающего высокой аккумулирую­щей способностью, оказалось недостаточным, его возможность бы­ли исчерпаны за 2 месяца. В то время, когда в трансформаторе дол­жен был происходить естественный процесс самоосушения изоля­ции и масла за счет снижения относительной влажности окружаю­щей среды, масло постепенно увлажнилось за счет десорбции влаги накопленной цеолитом. Последнее подтвердилось контрольными взвешиваниями цеолита: по отношению к своей массе он поглотил 56% влаги.

Таким образом, цеолит может как положительное, так и отрицательное на масло. После повышения соотношения цеолита и силикагеля в трансформаторе до 1:2,5 продолжительность абсорбционной способности фильтра возросла до 8 месяцев. Этого рабочего цикла вполне достаточно для регулирования влагосодержания масла в допустимых пределах в наиболее тяжелые периоды работы трансформаторов в условиях сельского хозяйства.

Контрольные взвешивания цеолита показали, что за 8 месяцев он поглотил влаги 35 % своей массы. Среднее пробивное напряжение масла составило 45 кВ. при низшем пределе 35 кВ в момент включе­ния.

5. Регулярно по плану проверяют состояние масла и при необхо­димости очищают его. Находящееся в эксплуатации изоляционное масло в соответствии с ПТЭ необходимо испытывать в следующие сроки: 1 раз в год для трансформаторов, работающих без термосифонных фильтров (со­кращенный анализ); не реже 1 раза в три года для трансформаторов, работающих с термосифонными фильтрами (сокращенный анализ); после капитальных ремонтов трансформаторов и аппаратов.

При повышенных значениях 1§6 и Са/Сво обмоток вводов трансформаторов измеряют 1§б масла.

Внеочередную пробу масла для определения температуры вспышки нужна брать из трансформатора при обнаружении го­рючего газа в газовом реле.

Контрольные вопросы и задания. 1. В чем заключается подго­товка трансформаторов к включению? Что такое сушка трансформа­торов? 2. Каковы особенности эксплуатации трансформаторов сель­ских подстанций? 3. Что такое тепло- и влагообмен в трансформа­торах? 4. Как эксплуатируют трансформаторное масло?