После полной сборки трансформатора и заливки его маслом производят электрические испытания трансформатора и в том числе испытание повышенным напряжением главной изоляции. Это испытание производят не раньше чем через 24 ч после заливки трансформатора маслом до его нормального уровня. Это объясняется необходимостью удаления пузырьков воздуха, которые могут оставаться некоторое время в обмотках после заливки маслом. Кроме того, перед испытанием повышенным напряжением мощных трансформаторов производят контрольный прогрев и контрольную подсушку.
Контрольный прогрев осуществляют без вакуума до получения температуры верхних слоев масла 60—70° С. Контрольную подсушку производят при температуре верхних слоев масла 80° С и максимальном вакууме, допустимом для данной конструкции бака трансформатора. Длительность контрольной подсушки 48 ч после достижения температуры 80° С.
Наиболее распространенным и рациональным способом контрольного прогрева и подсушки полностью собранных и залитых маслом трансформаторов является нагрев постоянным током. Через обмотки трансформатора, соединенные между собой в той или иной комбинации (исходя из расчета), пропускают постоянный ток. Выделяющееся при прохождении по обмоткам тока тепло, пропорциональное квадрату тока и эквивалентному омическому сопротивлению схемы соединения обмоток, нагревает обмотки, масло и всю активную часть. Схему соединения, а следовательно, и эквивалентное сопротивление обмоток выбирают так, чтобы в любой из обмоток трансформатора ток не превышал номинального значения. Этот способ проще индукционного, так как не требует намотки на стенки бака индукционной обмотки и более экономичен благодаря резкому уменьшению потребляемой электроэнергии.
До недавнего времени применение этого способа ограничивалось из-за отсутствия соответствующих источников постоянного тока. В основном этот способ применяли при ремонтах на электрических станциях, где для этих целей используют возбудители электрических генераторов. Это ограничение снято благодаря внедрению выпрямительных блоков, собранных на портативных кремниевых диодах ВК-200, ВКЛ-200, ВКВ2-350 и др. Общий вид вентиля BRB2-350 на ток 350 а показан на рис. 1. Холодильник 6 воздушного охладителя в виде радиатора с развитой ребристой поверхностью служит для более интенсивного отвода тепла. Он крепится на резьбе к основанию вентиля при помощи наконечника 5. Более мощные силовые вентили имеют водяную систему охлаждения. Для этих целей не устанавливают радиаторы, а снабжают основание вентиля каналами для входа и выхода охлаждающей воды. Вентили допускают применение трансформаторного масла вместо воды.
Рис. 1. Вентиль кремниевый ВКВ2-350 (масса без холодильника 0,5 кг):
1 — наконечник, 2 — гибкий провод, 3 — переход, 4 — клемма перехода, 5 — наконечник для соединения с холодильником, 6 — холодильник
Принципиальная электрическая схема однофазного выпрямительного блока, состоящего из четырех диодов, собранных по мостовой схеме, показана на рис. 2. К зажимам АВ подводится напряжение 220—380 в от сети переменного тока, а к зажимам а и в на стороне постоянного тока подключают обмотку прогреваемого трансформатора.
Средняя величина выпрямленного напряжения Ud при холостом ходе схемы равна 0,95 /У, при нагрузке —0,9 U. Наибольшая величина допустимого тока для блока зависит от условий охлаждения диодов: 100 а при естественном воздушном охлаждении, 300 а при воздушном принудительном (дутьевом) охлаждении со скоростью охлаждающего потока воздуха 5 м/сек и 400 а при 12 м/сек 500 а при водяном охлаждении.
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема однофазного выпрямительного блока, состоящего из четырех диодов, собранных по мостовой схеме
Омические сопротивления и емкости введены в схему для защиты диодов от возможных толчков обратного тока. При применении кремниевых диодов лавинного типа (KBЛ) емкости и сопротивления в схему не вводят. Сопротивление Re является балластным и служит для снятия пиков напряжения, возникающих при холостом ходе и малых нагрузках.
При контрольных прогревах и подсушках очень мощных трансформаторов применяют трехфазные мостовые схемы выпрямительного блока (рис. 3). Их достоинством является симметричность загрузки трехфазной сети. Эти схемы особенно приемлемы для питания выпрямительного блока от отдельного трехфазного трансформатора; при этом все три фазы загружены одинаково. Для регулирования Рис. 3. Трехфазная мостовая напряжения, подаваемого на блок, пи- схема выпрямительного блока тающий трансформатор снабжают встроенным регулированием под нагрузкой. Обычно выпрямительное устройство вместе с трансформатором помещают в заполненный маслом бак и перевозят его на специальном автоприцепе.
На рис. 4 показаны различные варианты схем соединения обмоток трехфазных трансформаторов для получения необходимых величин эквивалентных сопротивлений. Эти варианты дают возможность при определенных параметрах блока получить необходимую мощность на стороне выпрямленного напряжения в диапазоне 20— 360 /сет, т. е. обеспечить прогрев трансформаторов мощностью до 400 000 кВ*А. Для прогрева и подсушки трансформаторов постоянным током используют, как правило, лишь обмотки ВН, так как омические сопротивления обмоток ВН и НН значительно отличаются по величине и эффекта от комбинации их соединения получить не удается.
Рис. 4. Схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов для их прогрева и подсушки постоянным током:
I—VI — возможные варианты; омическое сопротивление фазной обмотки, R3 — эквивалентное сопротивление схемы соединения
На рисунке приведены формулы для получения эквивалентного сопротивления соответствующего каждой схеме. Схемы /, //, III, V и VI применяют только для трансформаторов, у которых звезду собирают на вводах, выведенных на крышку, или для трансформаторов с РПН, у которых нулевые отводы находятся в бачке контактора. Использование схем /, II и III в случаях, когда нулевая точка обмоток выведена на крышку, может быть ограничено по току сечением шпильки нулевого ввода.
Эквивалентное сопротивление RQ выбирают так, чтобы в любой из фазных обмоток трансформатора ток был в пределах (0,9-1-1,0) /Ном. В этом случае напряжение прогрева Unр = = (0,9-—1,0) /Ном. По полученному напряжению прогрева на стороне постоянного тока выбирают соответствующую мостовую схему блока диодов, для которой известен коэффициент выпрямления, а также устанавливают путем регулирования напряжение на стороне переменного тока.
При отключении цепи постоянного тока, протекающего через индуктивность, которой обладает обмотка трансформатора, появляется э. д. с. самоиндукции; ее величина может оказаться опасной для диодов и изоляции нагреваемого трансформатора. Поэтому в схеме на стороне постоянного тока при прогреве нельзя применять аппаратуру, из-за которой может произойти разрыв цепи.
Температуру верхних слоев масла при прогреве контролируют с помощью двух термосигнализаторов, установленных в масле под крышкой в наиболее характерных точках. Контроль за температурой обмоток трансформатора t0б осуществляют методом сопротивления.
где RT—сопротивление обмотки, измеренное б горячем состоянии методом вольтметра и амперметра, ом; Rx — сопротивление обмотки, измеренное «в холодном состоянии методом вольтметра и амперметра, ом; tx — температура обмоток, при которой измерялось
Сопротивление Rx выбранной схемы измеряют непосредственно перед прогревом.
При измерениях сопротивлений методом вольтметра и амперметра вольтметр подсоединяют непосредственно к вводам обмоток отдельными зажимами, не связанными с зажимами питающих кабелей. Амперметр включают в цепь с применением шунтов. Для измерения тока и напряжения применяют лабораторные приборы, класса не ниже 0,5.
Прогрев трансформаторов постоянным током сочетают с дополнительным нагревом днища электропечами закрытого типа, установленными под баком. Этот способ допускается применять, если можно осуществить периодическую циркуляцию масла в баке трансформатора путем перекачки его насосом. В этом случае входной и выходной патрубки размещают на противоположных узких стенках бака. Другим способом нагрева трансформаторов является принудительная циркуляция масла через электронагреватели. Он чаще применяется в сочетании с ранее описанными способами нагрева.
В последнее время некоторые ремонтные предприятия, в частности «Мосэнергоремонт», практикуют сушку трансформаторов мощностью до 40 000 кВ*А класса напряжения до 110 кВ включительно методом, аналогичным контрольной подсушке. Трансформатор с увлажненной изоляцией заливают сухим маслом, нагревают обмотки постоянным током (обычно с использованием блоков кремниевых диодов) до температуры верхних слоев масла 80° С и, поддерживая эту температуру, периодически перемешивая масло насосом, продолжают нагрев. При этом влага из изоляции активно переходит в масло, которое периодически пропускают через цеолитовую установку по схеме, изображенной на рис. 5. Циклы повторяют до тех пор, пока электрическая прочность масла не перестанет повышаться.
Трансформаторы, у которых баки имеют достаточную механическую прочность, сушат под вакуумом. При достижении равновесного содержания влаги в масле и изоляции масло сливают, но вакуум поддерживают в баке еще в течение 20—24 ч. Затем через цеолитовую установку заливают под вакуумом масло в бак. После этого измеряют характеристики изоляции. Если они удовлетворяют нормам, трансформатор считают сухим.
Рис. 5. Сушка трансформаторов под вакуумом с нагревом постоянным током:
1 — бак трансформатора, 2 — термосигнализатор, 3 — вакуумметр, 4 — вводы для подключения питания постоянным током, 5 — охлаждающая колонка, 6 — вакуумный насос, 7 — цеолитовый фильтр, 8 — шестеренчатый насос, 9 — вентиль, 10 — электропечи
Рассмотренные вопросы
- В чем заключаются физические основы сушки трансформаторов?
- Как подготовить трансформатор к сушке индукционным способом под вакуумом?
- Описан режим сушки трансформаторов под вакуумом и пропитки активной части маслом.
- Перечислены основные требования техники безопасности и противопожарной техники при сушке трансформатора индукционным способом.
