Стартовая >> Архив >> Подстанции >> Кварценаполненные взрывобезопасные шахтные трансформаторы и подстанции

Кварцевый песок как наполнитель - Кварценаполненные взрывобезопасные шахтные трансформаторы и подстанции

Оглавление
Кварценаполненные взрывобезопасные шахтные трансформаторы и подстанции
Режимы работы и требования
Основные направления развития
Сухие трансформаторы с кварцевым заполнением
Кварцевый песок как наполнитель
Разгрузочная способность кварцевого песка, толщина взрывозащитного слоя
Расстояния утечки в кварцевом заполнении, особенности конструктивного исполнения кожуха
Технология приготовления кварцевого песка
Конструирование, изготовление и испытание
Кожух трансформатора
Ходовая часть трансформатора, вводы
Изоляторы и контактные зажимы
Электрическая схема подстанции
Распределительное устройство низкого напряжения
Распределительное устройство высокого напряжения
Выбор параметров взрывозащиты, изоляционных промежутков
Кварценаполиенный трансформатор
Напряжение короткого замыкания трансформаторов
Энергетические характеристики питаемых электродвигателей
Нагрузочная способность шахтных трансформаторов
Обоснование применения трансформаторов с малыми значениями Uк
Эксплуатация
Установка и монтаж
Включение в работу и эксплуатация
Экономическая эффективность
Направления развития и совершенствования конструкций

ГЛАВА ТРЕТЬЯ КВАРЦЕВЫЙ ПЕСОК КАК НАПОЛНИТЕЛЬ ВЗРЫВОБЕЗОПАСНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

ВВОДНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

До последнего времени трансформаторы для производств со взрывоопасной средой имели обычное масляное или воздушное охлаждение. Несмотря на то, что масло в изоляционном и тепловом отношении является хорошим заполнителем, применение его для шахтных трансформаторов нежелательно, так как: а) легко воспламеняется, горит, выделяя большие количества дыма; б) поглощая атмосферную влагу, значительно снижает электрическую прочность; в) при соприкосновении своздухом окисляется, разлагая при этом изоляцию; г) требует постоянного контроля за уровнем его в баке. Заполнение взрывобезопасных трансформаторов негорючими жидкостями вместо масла, такими как совтол, совол, фторорганические жидкости и т. п., пока не нашло широкого применения. Совол и совтол — токсичны, сравнительно дороги, под действием электрической дуги выделяют сажу и вредные газы. Фторорганические жидкости очень дороги, являются энергичными растворителями изоляции и лаков, обычно применяемых в производстве трансформаторов.

Взрывобезопасные трансформаторы с воздушным охлаждением, выпускаемые промышленностью, также не лишены существенных недостатков.
Активная часть такого трансформатора для обеспечения требований взрывобезопасности должна находиться в прочной оболочке, заполненной воздухом, имеющим низкую теплопроводность. Вследствие этого приходится ограничивать электромагнитные нагрузки активных материалов и применять дорогостоящую кремнийорганическую изоляцию.
В результате постоянного воздухообмена изоляция подвергается увлажнению, особенно в нерабочие периоды, что вынуждает иметь большие изоляционные расстояния как по воздуху, так и по поверхности изоляционных конструкций.
Способы обеспечения взрывозащиты для различных исполнений трансформаторов различны. В воздушных трансформаторах применяется так называемая фланцевая взрывозащита, которая обеспечивается шириной фланцев и величиной безопасного зазора между ними. Суть этой взрывозащиты состоит в том, что при взрыве внутри оболочки раскаленные частицы, а также пламя не могут выбрасываться в окружающую взрывоопасную среду, т. е. не могут передавать взрыв благодаря большой ширине фланцев оболочки и малому зазору между ними, при условии что механическая прочность оболочки достаточна. Величина критического зазора бкр между фланцами для метано-воздушной смеси зависит от ширины фланцев А, если она менее 50 мм. При ширине фланцев более 50 мм критический зазор практически постоянен и равен 1,2 мм (рис. 3-1) [Л. 16].
В 1928 г. в СССР впервые был предложен способ достижения взрывозащиты с помощью кварцевого заполнения, предусматривающий погружение электрических частей оборудования в кварцевый песок [Л. 12].
Кварцевый песок обладает следующими свойствами;
а)    имеет достаточно высокую электрическую прочность;
б)    негорюч, химически инертен и нетоксичен; в) имеет сравнительно высокую теплопроводность; г) имеет коэффициент объемного расширения, близкий к коэффициенту расширения стали.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КВАРЦЕВОГО ПЕСКА, ПРИМЕНЯЕМОГО ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Для заполнения взрывобезопасных трансформаторов применяется кварцевый песок с гранулометрическим составом от 0,5 до 1,6 мм, причем процентное содержание кварца должно быть весьма высоким. Так, например, песок Вольского месторождения (Саратовская обл.) содержит до 98—99% фракций зерен от 0,5 до 1,6 мм, причем зерна этих песков имеют округлую форму, что имеет большое значение. В процессе работы активные части трансформатора (обмотки, магнитопровод) вибрируют и в случае заполнения трансформатора песком с острыми краями зерен возможно повреждение изоляции обмоток и отводов.
Содержание кварца Si02 в песке должно составлять 97—98,5%; Fe203 не более 0,08—0,12%; А1203 не более 0,5—1,75%; СаО не более 0,25—0,4%; MgO не более 0,1—0,2%; прочих элементов 0,5—0,7%. Глинистые примеси и другие загрязнения удаляются из песка путем промывки.
Теплопроводность песка приведенного выше химического состава составляет 0,00394 Вт/см -град, тогда как картона — 0,0016 Вт/см-град; пропитывающих лаков — 0,002 Вт/см-град. Высокая теплопроводность кварцевого песка дает возможность эффективно отводить тепло от активных частей трансформатора к кожуху.
Сухой кварцевый песок (влажность 0,05—0,1%) имеет достаточно высокую электрическую прочность. Напряжение пробоя кварцевого песка для различных толщин слоя приведено на рис. 3-3. Но в условиях шахты, где наблюдаются высокий процент относительной влажности (до 98%) и температура до 35°С) и где, кроме того, возможен «капеж» непосредственно на трансформатор, песок и изоляция трансформатора сильно увлажняются,
электрическая прочность песка снижается в 2—2,5 раза, что может привести к выходу из строя трансформатора.

Рис. 3-3. Зависимость напряжения пробоя кварцевого песка от расстояний между электродами. (Электроды диаметром 25 мм по ГОСТ 6581-53).
Для уменьшения влагопоглощаемости и увеличения удельного объемного сопротивления песка осуществляется его гидрофобизация — обработка его полиорганосилоксановой жидкостью ГКЖ-94 или жидкостью АМСР-3, ГОСТ 10834-64.
Песок, обработанный 1-процентным раствором ГКЖ-94 в уайтспирите, имеет удельное объемное  сопротивление в несколько раз выше, чем необработанный песок (рис. 3-4).

Рис. 3-4 Изменение удельного объемного сопротивления в зависимости от продолжительности увлажнения (относительная влажность воздуха 98%).
1— песок немытый; 2 — лесок мытый; 3 — песок мытый и обработанный однопроцентным раствором ГКЖ-94.
Контрольные значения электрических характеристик гидрофобизированного песка при выпуске трансформатора с завода должны быть не меньше величин, приведенных в табл. 3-1.
Таблица 3-1

Здесь с и в— средние действующие значения напряжения пробоя при разрядном промежутке 50 мм и электродах игла — игла для сухого и увлажненного пески соответственно; с и в—средние значения удельного объемного сопротивления для сухого и увлажненного песка соответственно,
Сопротивление изоляции трансформаторов типа ТКШВП с гидрофобизированным песком равно: между обмотками ВН—НН 1000—5000 Мом, обмотка ВН — земля 1 000-5 000 Мом. обмотка НН—земля 30—45 Мом и в процессе эксплуатации в шахтной среде
с относительной влажностью воздуха 98% не опускается ниже допустимых значении, равных 1 Мом/кВ согласно ГОСТ 183-66, тогда как сопротивление изоляции трансформаторов с негидрофобизированным песком в процессе эксплуатации снижается до 1—0,3 Мом, в результате чего некоторые трансформаторы выходят из строя.



 
« Качество электроэнергии на промышленных предприятиях   Методы и средства диагностики оборудования ВН »
электрические сети