Способы регулирования напряжения.

Одним из способов регулирования напряжения на шинах подстанции является переключение от­ветвлений на трансформаторах. С этой целью у обмоток (как правило, выс­шего напряжения, имеющих меньший рабочий ток) трансформаторов предус­матриваются регулировочные ответвле­ния и специальные переключатели от­ветвлений, при помощи которых изме­няют число включенных в работу вит­ков, увеличивая или уменьшая коэф­фициент трансформации

К_ВН-НН=U_ВН/U_НН=w_ВН/w_НН

ГдеW_ВН и W_НН — число включенных в работу витков обмоток ВН и НН соответственно.

Изменение коэффициента трансфор­мации между обмотками высшего и низшего напряжений позволяет под­держивать на шинах НН напряжение, близкое к номинальному, когда пер­вичное или вторичное напряжение от­клоняется по тем или иным причинам от номинального.

Операции переключения секции вит­ков производят на отключенном от сети трансформаторе устройством ПБВ (переключение без возбуждения) либо на работающем трансформаторе не­посредственно под нагрузкой устройст­вом РПН (регулирование под нагруз­кой). Трансформаторы большой мощ­ности с устройствами ПБВ имеют до пяти ответвлении для получения четы­рех ступеней напряжения относительно номинального (±2x2,5 %)U_HOM. В зависимости от класса напряже­ния трансформатора, его исполнения и числа, а ступеней регулирования приме­няют различные по конструкции пере­ключатели ответвлений. Они могут быть трехфазными и однофазными.

Переключатель ответвлений барабанного типа (а) и схема переключения ответвлений" (б).

Рис. 4.1 Переключатель барабанного типа.

Однофазные переключатели барабанно­го типа (рис. 4.1) устанавливаются на каждой фазе обмотки ВН. Кон­тактная система состоит из неподвиж­ных контактов — полых токоведущих стержней 3 (Ai~A₆ на рис. 4.1, б), соединенных с ответвлениями 2 от обмоток, и подвижных контактных ко­лец 5, замыкающих между собой раз­личные пары неподвижных контактов. Контактные кольца перемещаются ко­ленчатым валом 4, ось которого при помощи изолирующей штанги 6 соеди­няется с приводом на крышке трансформатора. Переключатель смонтиро­ван на изолирующих основаниях 1.

Трансформаторы с РПН имеют боль­шее число регулирующих ступеней и бо­лее широкий диапазон регулирования (±10% U_НОМ), чем трансформаторы с ПБВ. Применяемые схемы регули­рования на трансформаторах представ­лены на рис. 4.2. Регулируемые вит­ки размещены со стороны нейтрали, что позволяет применять устройства РПН с облегченной изоляцией. В схе­ме на рис. 4.2, б двухпозиционный переключатель - реверсор 5 позволяет присоединять регулировочную обмот­ку 3 к основной 1 согласно или встреч­но, благодаря чему диапазон регули­рования удваивается по сравнению со схемой на рис. 4.2, а. На рис. 4.3 да­ны схемы регулирования на автотранс­форматорах на стороне ВН и СН. Класс изоляции устройств РПН соответствует классу изоляции СН трансформатора.

Схемы регулирования на трансформаторах без реверсирования (а) и с реверсирова­нием (б) регулировочной обмотки: 1,2- первичная и вторичная обмотки соот­ветственно; 3 - регулировочная обмотка с ответвлениями; 4 – переключающее устрой­ство; 5 - реверсор

Рис. 4.2. Регулировочные схемы на трансформаторах

а — на стороне ВН; б — на стороне СН; 1 — регулировочная обмотка с ответвлениями; 2 - переключающее устройство

Рис. 4.3Схема регулирования на автотрансформа­торах

Помимо указанных способов для регулирования напряжения применяют­ся специальные последовательные регу­лировочные трансформаторы. Они при­бавляют к напряжению нерегулируемого трансформатора или автотрансформато­ра (или вычитают из него) некоторое добавочное напряжение. Схемы регули­рования приведены на рис. 4.5 и 4.6.

Схема регулирования напряжения при помо­щи последовательного регулировочного тран­сформатора (а) и схема регулировочного автотрансформатора (б): 1 - главный трансформатор без РПН; 2 -последовательный регулировочный трансфор­матор; 3 — линия, в которой регулируется напряжение; 4 - регулировочный авто­трансформатор; 5 - реверсор

Рис. 4.5.Схемы регулирования напряжения.

Схема регулирования напряжения на авто­трансформаторе при помощи последователь­ного регулировочного трансформатора в нейтрали:1 — главный автотрансформатор; 2 — регули­ровочный трансформатор; 3 — реверсор

Рис. 4.6

4. Порядок выполнения работы

1. Рассчитать коэффициент трансформации трансформатора

2. На стенде произвести переключение анцапфы

3. Измерить рабочий ход рейки анцапфы

Выводы

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Способы регулирования напряжения.

2. Начертить схему регулирования напряжения на трансформаторах без реверсирования и с реверсированием регулировочной обмотки.

3. Начертить схему регулирования на автотрансформаторах.

4. Начертить схему регулирования на автотрансформаторе при помощи последовательного регулировочного трансформатора в нейтрали

Лабораторная работа №5

Трансформаторное масло

1. Цель работы

Изучение способов ухода за маслом.

2. Программа работы

1. Изучить процесс загрязнения трансформаторного масла

2. Изучить способы ухода за маслом

3. Краткий теоретический курс

Масло в трансформаторах исполь­зуется в качестве охлаждающей среды и изоляции. Оно отводит тепло от проводов обмоток. При этом важное значение имеет вязкость масла, изменяющаяся в зависимости от температуры. При положительной температуре масло ме­нее вязко, при отрицательной вяз­кость возрастает, причем весьма, не­равномерно для масел различных ма­рок. Высокая вязкость ухудшает прокачиваемость масла, затрудняет работу механизмов систем охлаждения. В свя­зи с этим в эксплуатации вязкость масла нормируется. Она проверяется у свежих сухих трансформаторных ма­сел перед заливкой в оборудование.

В процессе эксплуатации масло за­грязняется, увлажняется, в нем на­капливаются продукты окисления, при этом масло теряет свои химические и электрофизические свойства, проис­ходит необратимый процесс его ста­рения. Продукты старения в виде шла­ма накапливаются на активных частях трансформатора, что затрудняет от­вод тепла. Масло стареет за счет со­вместного воздействия на него кисло­рода воздуха и электрического поля. Активность кислорода усиливается в присутствии влаги, попадающей извне. Окислению способствуют высокие ра­бочие температуры, солнечный свет, присутствие растворимых в масле солей металлов (особенно меди и желе­за), являющихся катализаторами окис­ления. При наличии электрического поля в масле накапливается больше влаги, чем в тех же условиях, но при отсутствии электрического поля. Кап­ли воды, и частицы загрязнений рас­полагаются в электрическом поле вдоль его силовых линий, что приводит к резкому снижению электрической проч­ности масла.

В связи с указанным за состоянием трансформаторных масел ведется си­стематический контроль.

Отбор проб масла.Качество масла проверяется путем периодического от­бора проб и их лабораторного анализа. В зависимости от объема испытаний анализы масла делят на полный и сокращенный. Кроме того, масло ис­пытывают на электрическую проч­ность; в состав испытания входят оп­ределение пробивного напряжения, влагосодержания и визуальное определе­ние механических примесей. Если при лабораторном анализе будут обнару­жены более низкие показатели качест­ва масла по сравнению с установлен­ными нормами, принимаются меры по восстановлению утерянных маслом свойств очисткой, осушкой и регене­рацией.

Очистка и осушка масла.Масло очищается от механических примесей и влаги центрифугированием и фильт­рованием через бумажные фильтры. Высокой степени очистки добиваются использованием центрифуги в комби­нации с фильтр-прессом.

В последнее время получил распро­странение способ осушки масла при помощи цеолитов. По составу цеолиты являются водными алюмосиликатами кальция или натрия. Они содержат ог­ромное количество пор, имеющих раз­меры молекул. При фильтровании мас­ла через слой высушенного цеолита находящаяся в масле влага проникает в поры и удерживается в них.

Регенерация— это восстановление окисленного масла или, точнее, удале­ние из него продуктов старения. На практике обычно сталкиваются с реге­нерацией эксплуатационных масел с кислотным числом, не превышающим 0,3—0,4 мг КОН/г масла. В условиях эксплуатации для регенерации применя­ются различного рода адсорбенты. Вос­станавливающие свойства адсорбентов основаны на способности осаждать на их поверхности продукты старения, при этом никакой химической реак­ции не происходит. Между молекула­ми адсорбента и адсорбируемого ве­щества действуют силы межмолекуляр­ного притяжения. Применяются адсорбенты естествен­ного и искусственного .происхожде­ния. Из числа естественных чаще дру­гих используется отбеливающая зем­ля "зикеевская опока", из искусствен­ных — силикагель (крупнопористый марки КСК и мелкопористый КСМ). Значительно реже применяется актив­ный оксид алюминия, обладающий высокой адсорбционной способностью по отношению к кислым продуктам старения масла.

Предохранение масла от увлажне­ния и окисления. Выше были рассмот­рены способы поддержания электричес­кой прочности и основных химических показателей масла в пределах уста­новленных норм путем периодической очистки и осушки. Наряду с этим применяются специальные устройства защиты масла в трансформаторах в процессе эксплуатации.

Расширитель трансфор­матора помимо основной функ­ции — компенсировать изменение объе­ма масла в масляной системе трансфор­матора вследствие колебаний темпера­туры — позволяет также уменьшить площадь открытой поверхности масла, соприкасающейся с воздухом, что в ко­нечном счете снижает степень окисле­ния, увлажнения и загрязнения масла. Влага и механические примеси, попа­дая в расширитель из воздуха, осаж­даются в его нижней части, откуда лег­ко удаляются при ремонтах.

Воздухоочистительные фильтры (рис. 5.1) устанавливают на опускных (дыхательных) трубах расширителей. В нижней части фильтра размещается масляный затвор 6, работающий по принципу сообщающихся сосудов. Он очищает проходящий через него воздух от механических приме­сей и, кроме того, устраняет прямой контакт масла в расширителе с окру­жающей атмосферой. Корпус фильтра заполняется силикагелем 5, осаждаю­щим на своей поверхности частицы воды, содержащиеся в воздухе. Воз­дух проходит через фильтр при следую­щих обстоятельствах. С понижением температуры трансформатора объем масла в нем уменьшается. В расширите­ле создается разрежение. Соотношение уровней масла в затворе изменяется. Когда уровень масла во внешней по­лости затвора упадет настолько, что обнажится край затворного цилинд­ра, порция атмосферного воздуха про­рвется через затвор, пройдет через поглотитель влаги и попадет в расши­ритель. При нагревании трансформато­ра, когда масло начнет оказывать дав­ление на воздушную подушку, в рас­ширителе процесс произойдет в обрат­ном направлении. Затворы рекоменду­ется заполнять маслом АМГ-10, а в се­верных районах страны морозостой­ким маслом МВП.

-

1— дыхательная трубка трансформатора;2— стенка бака; 3 - соединительная гайка; 4 — смотровое окно патрона с индикаторным силикагелем; 5 - зерна силикагеля; 6 - масляный затвор; 7 - указатель уровня масла в затворе.

Рис. 5.3.Воздухоочистительный фильтр трансформа­тора;

В воздухоочистительных фильтрах применяют силикагель марки КСМ или КСК. Перед зарядкой воздухо­очистительного фильтра силикагель просушивают при температуре 140— 150 °С в течение 8 ч. Для повышения влагопоглощаемости основная масса силикагеля пропитывается хлористым кальцием, а индикаторный силика­гель — еще и хлористым кобальтом для придания ему голубой окраски.

Влагопоглощаемость белого сили­кагеля, обработанного хлористым каль­цием, больше, чем индикаторного. По­этому индикаторный силикагель берет­ся в небольшом количестве и разме­щается напротив смотрового окна 4. Воздухо-осушающая способность филь­тра определяется визуально по изме­нению цвета индикаторного силикагеля из голубого в розовый. Розовый цвет даже нескольких зерен индикаторного силикагеля свидетельствует об его ув­лажнении и необходимости замены все­го силикагеля. Средний срок службы силикагеля в воздухоочистительных фильтрах зависит от объема масла в трансформаторе и колеблется в диа­пазоне 1—2 лет. Замена масла в масляных затворах производится через 2-3 года.

Адсорбционные и термосифонные фильтры получили распространение для непрерывной регенерации масла в трансформаторах в процессе эксплуата­ции. Их выполняют в виде металличес­ких цилиндров, заполненных сорбен­том, поглощающим продукты окисле­ния и влагу из циркулирующего через них масла. Адсорбционные фильтры применяют в системах охлаждения ДЦ и Ц, где обеспечивается принудитель­ная прокачка масла через фильтры, термосифонные фильтры — на транс­форматорах с системами охлаждения М и Д. Масло в термосифонных фильт­рах перемещается сверху вниз вследст­вие разности плотностей нагретого и охлажденного масла.

Сорбентом в фильтрах служит силикагель КСК или активный оксид алю­миния, которые предварительно долж­ны быть хорошо просушены. Фильтры подключают к трансформаторам со све­жим маслом. Очередную замену сор­бента производят после того, как кис­лотное число превысит 0,1—0,12 мг КОН/г масла.

Азотная защитаустраняет контакт масла в расширителе трансформатора с атмосферным воздухом, предотвра­щая тем самым загрязнение и окисле­ние масла. Среди многих известных систем азотной защиты чаще встречается система низкого давления (дав­ление азота не более 3 кПа) с примене­нием эластичной емкости.

На подстанциях с двумя и более трансформаторами применяется групповая азотная защита с пита­нием от одного эластичного резервуа­ра. Все элементы и узлы газовой систе­мы трансформаторов тщательно уплот­няются, проходят опрессовку азотом при давлении 50 кПа. Масло в транс­форматоре должно быть нейтральным, сухим, дегазированным и азотирован­ным. Дегазация масла производится под вакуумом на специальных уста­новках, насыщение азотом — про­дувками. При трех-четырех продув­ках кислород в масле практически полностью замещается азотом. Содер­жание кислорода в газовом простран­стве расширителя должно быть не бо­лее 1 %. При большем содержании кис­лорода азотная защита масла неэффективна.

Обслуживание азотной защиты. При осмотре устройства проверяют уровень масла в расширите­ле трансформатора, наполнение эластич­ных резервуаров азотом, цвет силикагеля в осушителе. Если объем эластич­ных резервуаров мал и не соответствует уровню масла в расширителе, прове­ряют внешнее состояние эластичных резервуаров и герметичность соедине­ний всей газовой системы.

Пленочная защитаоснована 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.

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 tg δ.

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 нефтей различных месторождений без проверки влияния на них присадок.

4. Порядок выполнения работы

1. Описать способ отбора проб масла

2. Описать способы очистки и сушки масла

3. Рассмотреть различные виды защит

Выводы

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Каким образом происходит отбор проб масла.

2. Очистка и осушка масла.

3. Объяснить процесс регенерации.

4. Объяснить схему цеолитовой установки.

5. Пояснить схему установки для генерации масла в трансформаторе находящемся в работе.

6. Предохранение масла от увлажнения.

7. Адсорбционные и термосифонные фильтры.

8. Азотная защита.

9. Пленочная защита.

10. Присадки, увеличивающие срок службы трансформаторного масла.

Лабораторная работа № 6