Заливка маслом и пропитка
Заливка трансформатора и пропитка маслом изоляции являются сложным и важным процессом полного удаления воздуха и его замещения маслом во всем трансформаторе и в порах изоляции.
При заполнении под вакуумом недостаточная плотность бака представляет особую опасность, поскольку при резком расширении под вакуумом конденсат воды может выделяться из воздуха.
Вакуумная плотность обычно проверяется измерением изменения остаточного давления в баке после остановки насосов. Плотность бака считается удовлетворительной если изменение давления составляет не более 5—20 мм рт. ст. в час.
Практика показывает, что возрастание давления в сухом плотном трансформаторе с объемом масла около 60 т не превышает 1 мм рт. ст. в час. Независимо от значения изменения давления в баке, не рекомендуется производить его заполнение маслом при дожде.
После обработки вакуумом, например при остаточном давлении 5 мм рт. ст., около 0,65 % воздуха все еще остается в трансформаторе, и это значение следует считать высоким, учитывая, что заполняемый объем составляет несколько десятков м3.
Заполнение маслом должно производиться достаточно медленно, чтобы заместить воздух маслом в щелях, соединениях и т. д. Воздух остается в воздушных мешках, окруженных изоляцией или другим материалом, и впоследствии может быть только растворен.
Механизм заполнения маслом узких щелей и больших капилляров в изоляции одинаков: это — вязкое движение масла из-за разницы давлений внутри и снаружи капилляра.
Однако, если давление в щелях равно остаточному давлению в баке, то давление в капиллярах изоляции может быть существенно выше, когда изоляция недостаточно дегазирована и высушена.
Скорость пропитки тем больше, чем меньше вязкость масла, и поэтому температура масла при заливке должна быть как можно выше. После полной сборки трансформатора и заполнения его маслом рекомендуется обработка масла, иногда при включенных насосах системы охлаждения. При этом масло фильтруется, дегазируется, сушиться и нагревается до определенной температуры.
В некоторых случаях этот процесс рассматривается как дополнительная фаза дегазации изоляции с окончательным растворением воздушных пузырьков. Длительность процесса обычно определяется условием обработки, по крайней мере, дважды всего объема масла.
Обработка трансформаторного масла
Любое масло, даже идеально очищенное у изготовителя, требует сушки и дегазации, т. к. практически невозможно предотвратить попадание в него воздуха и воды.
Масло может содержать частицы, попавшие в него во время перевозки. В некоторых случаях могут содержаться малые частицы сорбента, которые не были полностью удалены на конечной стадии производства. Иногда недостаточная промывка трансформаторных емкостей может приводить к попаданию в масло коллоидных включений, ухудшающих его электроизоляционные свойства, снижают температуру вспышки и т. д. Требуемые виды обработки трансформаторного масла: сушка, дегазация, фильтрация с помощью механических фильтров и, в некоторых случаях, очистка с помощью адсорбционных фильтров.
Методы сушки масла
Обычно применяются следующие методы:
1. Термовакуумная диффузионная сушка и дегазация в специальных установках. Это наиболее широко применяемый метод.
2. Фильтрация через высушенный бумажный фильтр, с одновременной сушкой и очисткой от твердых частиц. Недостатком этого метода является необходимость сушки бумаги (так для достижения влагосодержание масла 10 г/т, влагосодержание бумаги не должно превышать 2—3 %) и опасность разложения бумаги под воздействием влаги с последующим загрязнением масла.
3. Сорбционная сушка с помощью цеолита.
Применяя этот метод, можно произвести сушку до 1000 т масла без регенерации цеолита.
Цеолитовые установки намного дешевле, по сравнению с вакуумно-дегазационными. Они используются, когда не требуется дегазация масла. В зависимости от сорта, масла могут содержать 9—11% воздуха и 3,5—5 % воды по объему. Поэтому, чтобы достичь содержание воздуха 0,1% и менее 1—2% воды по объему (менее 10 г/т), из масла должно быть удалено до 16% паровой газовой смеси. Это уменьшает воздухосодержание примерно в 100 раз, а влагосодержание только в 3—4 раза. Однако, из-за существенно более низкой диффузии водяных паров в масло, их удаление иногда является трудной задачей.
Вакуум-дегазационная установка осуществляет дегазацию в две стадии.
В первой стадии масло пениться под воздействием вакуума, что обеспечивает интенсивную диффузию газов и водяных паров. Однако, после осаждения пены, некоторая часть газов и паров остается не удаленной. Во второй стадии под действием вакуума происходит относительно медленная диффузия газов из тонкого слоя масла в установке.
Во второй стадии, чтобы ускорить диффузию, требуется более высокий вакуум и нагрев масла; эффективность изменяется с изменением температуры и скорости потока масла, протекающего через установку.
Очистка трансформаторного масла от механических частиц
Обеспечение требуемой чистоты масла является не менее важной задачей, чем глубокая сушка. Неблагоприятная роль высокого влагосодержания сказывается, главным образом, из-за увеличенной проводимости и концентрации включений.
В масле нового трансформатора могут присутствовать частицы, источником которых может быть как производство (волокна целлюлозы, пыль, микрочастицы железа и меди), так и монтаж (песок, частицы сорбента, частицы пыли и грязи из атмосферы и др.) Известны случаи, когда сами фильтровальные установки были источником частиц, таких, как остатки грязного масла в нем, включая мелкодисперсные частицы углерода. Главной проблемой является эффективное удаление микрочастиц из трансформаторного масла размером менее 25 мкМ. Она возникает как в случае первичного масла (при доливке) при его пропускании через несовершенный фильтр, так и, особенно, при попытках очистить масла в баке трансформатора. В этом случае, мелкие частицы, которые имеют относительно малую скорость движения в масле, могут распространяться конвективными потоками и не попадать в фильтр.
Косвенная проверка измерением пробивного напряжения масла и оценка его коэффициента вариации позволяет определить наличие больших, видимых частиц (более 50—100 мкМ) или большого количества частиц. Измерение массы частиц после фильтрации через диафрагму связано с метрологическими проблемами при определении количеств менее 50—30 г/т.
Намного более детальная информация относительно количественного состава частиц может быть получена с помощью дисперсного анализа частиц.
