Рис. 1. Схема установки азотной защиты.
1 — осушитель азота; 2 — резиновая трубка; 3 — патрубок; 4 — оболочка; 5 — вентиль; 6 — расширитель трансформатора; 7— шкаф установки азотной защиты; 8 — вентиль для заполнения азотом.
Установка азотной защиты низкого давления (давление азота в системе не более 5-103 Па) предназначена для предохранения масла трансформатора от непосредственного соприкосновения с окружающим воздухом с целью защиты масла от увлажнения и окисления в процессе эксплуатации трансформатора. Она применяется на трансформаторах классов напряжения 220 кВ и выше.
Установка представляет собой наполненную азотом эластичную емкость, соединенную трубопроводом с дыхательным патрубком расширителя трансформатора. Этим достигается изоляция масла от окружающего воздуха. Для предохранения от прямого воздействия солнечных лучей, атмосферных осадков и механических повреждений эластичная емкость помещается в специальный защитный шкаф. Схема установки азотной защиты приведена на рис. 1. Установка имеет два исполнения: 1) для трансформаторов с емкостью расширителя до 4700 л включительно; 2) для трансформаторов с емкостью расширителей до 8000 л включительно.
Номинальное избыточное давление азота в эластичных емкостях составляет (2,5 + 1)-102 Па. Эластичная емкость представляет
собой прямоугольный в плане резервуар, склеенный из прорезиненной ткани. Емкость имеет металлический патрубок для подсоединения трубопровода и петли для подвешивания в шкафу.
Шкаф установки (рис. 2) представляет собой разборную конструкцию, в которой размещается (подвешивается) эластичная емкость, осушитель азота и арматура установки. В шкафу предусмотрены: скобы для подвешивания эластичной емкости; две дверцы, расположенные по торцам шкафа; кронштейн для крепления осушителя азота, расположенный против одной из дверец; пластина для приварки заземляющего провода.
Осушитель азота имеет смотровое стекло для контроля степени увлажнения силикагеля. Конструкция осушителя позволяет производить смену силикагеля путем замены патрона. При этом необходимо снять верхний фланец. Силикагель марки КСМ (ГОСТ 3956-54) установки осушителя азота обрабатывают для определения степени увлажнения.
Рис. 2. Шкаф установки азотной защиты.
1 — шкаф; 2 — трубопровод; 3— дверца; 4 — расширитель трансформатора.
Для облегчения производства монтажных работ разводка трубопроводов в шкафу выполнена трубками из холодостойкой резины. Шкаф установки надежно заземляют. Эластичная емкость, арматура и соединяющие трубопроводы должны быть герметичными. Металлические поверхности окрашивают лакокрасочными покрытиями, предотвращающими коррозию металла и допускающими длительную работу установки. Установка заполняется азотом из баллонов, в которых он находится под высоким давлением. Азот (ГОСТ 9293-74) должен быть свободным от сконденсированной воды в баллонах. Избыточное давление азота в эластичных емкостях не должно превышать 3-103 Па. Контроль герметичности сварных и разъемных соединений производят мыльным раствором на заводе-изготовителе при избыточном давлении 5-104 Па, а на монтаже — 3-103 Па.
В трансформаторах, снабженных азотной защитой, надмасляное пространство выхлопной трубы и расширителя тщательно уплотняют. В верхней части выхлопной трубы предусмотрена пробка для продувки азотом расширителя и выхлопной трубы. При монтаже азотной защиты особое внимание следует уделять тщательной герметизации трансформаторов. Монтаж трансформаторов с азотной защитой имеет ряд особенностей. Монтаж комплектующих узлов (выхлопной трубы, воздухопровода и пр.) после азотирования масла в баке трансформатора протаводят поочередно с обязательной продувкой иадмасляного пространства азотом. В процессе монтажа во избежание возникновения разрежения в баке трансформатора при необходимости слива азотированного масла одновременно подпитывают надмасляное пространство азотом.
а) Подготовка и заливка дегазированного масла. Азотная защита дает положительный эффект в том случае, если масло в трансформаторе не содержит растворенного воздуха (кислорода). Поэтому предварительно следует дегазировать масло.
Большое значение имеют правильная подготовка и заливка дегазированного масла. Предварительно масло подвергают очистке и сушке. Дегазацию масла перед залнвкой производят в специальных баках. При дегазации заливку масла в эти баки производят со скоростью не более 3 т/ч и при остаточном давлении не выше 666,5 Па. Масло должно быть новым и соответствовать ГОСТ 982-68. Пробивное напряжение масла должно быть около 63 кВ, влагосодержание не более 0,001% и газосодержание не более 0,1% по объему. После заливки масла в трансформатор по окончании вакуумирования трансформатора в надмасляное пространство через воздухоосушитель, заполненный силикагелем, подают азот до тех пор, пока давление азота над маслом не достигнет 3 • 104 Па. При этом количество азота должно быть не более 60—70% предназначенного для азотирования масла.
Значения kt в зависимости от температуры при атмосферном давлении 1-105 Па составляют:
Температура, °С.................. 0 25 40 60 80
Коэффициент растворимости азота, % 8,0 8,6 8,85 9,1 9,5
При азотировании масло охлаждается вследствие поглощения большого количества азота, объем масла уменьшается, а объем надмасляного пространства увеличивается. Это может привести к разрежению. Поэтому по мере растворения азота в масле подают новую порцию азота, доводя давление в баке до атмосферного, и добавляют азот в бак до стабилизации атмосферного давления в баке в течение 6 ч. Азотирование масла можно производить при помощи эластичной емкости установки азотной защиты. При этом процесс насыщения азотом масла контролируют мановакуумметром. По окончании азотирования проверяют газосодержание масла. Допускается отклонение от указанных значений не более 5%. Масло, предназначенное для доливки в трансформатор, также должно быть предварительно дегазировано и азотировано.
После окончания монтажа и доливки масла берут пробу масла из бака трансформатора и газа из надмасляного пространства. Проба газа должна содержать кислорода не более 0,1%- Проба отбирается через кран для подкачки азота в установку азотной защиты. Анализ газа (ГОСТ 5439-56) производят на газоанализаторе типа ВТИ-2. После монтажа и подключения азотной защиты систему охлаждения трансформатора заполняют азотированным маслам. Заполнение охладителей производят поочередно. Не допускается одновременное заполнение маслом двух и более охладителей. Во избежание разрежения в расширителе и выхлопной трубе заполнение маслом производят медленно: в течение не менее 20 мин для одного охладителя.
б) Подготовка азота для заполнения трансформатора и мягких резервуаров. Азот, хранящийся в баллонах под давлением (12—15) 106 Па, может содержать влагу, и применять его следует только после ее удаления. Для этого устанавливают баллоны вентилем вниз на время не менее 8 ч. После такой выдержки, постепенно открывая вентиль, выпускают из него смесь газа с водой, и после того как выйдет вода, сразу же закрывают вентиль. После слива воды баллоны ставят вертикально вентилем вверх и выдерживают в таком положении в течение 8 ч. После этого можно заполнять трансформатор и установки азотной защиты.
Хранят баллоны в местах, защищенных от солнечного света и вдали от нагревательных приборов. С баллонами следует обращаться осторожно, не бросать их и не опрокидывать.
Перед присоединением баллона к редуктору установки продувают штуцер вентиля баллона. Для этого на 1—2 с медленно и плавно поворачивают маховичок вентиля на 1/4 оборота. При этом оператор стоит сбоку штуцера вентиля, чтобы не получить травму от струи азота.
в) Монтаж установки и ее включение. Монтаж установки производят в следующей последовательности. Сначала устанавливают на фундаментные болты раму шкафа и закрепляют на ней боковые листы стенки. Устанавливают и закрепляют патрубок для соединения установки с трубопроводом, идущим к расширителю. Работу с мягкими резервуарами производят при температуре не ниже —25°С. Снимают заглушки со штуцеров мягких резервуаров, навертывают и уплотняют патрубки для присоединения резиновой трубки. Затем подвешивают резервуары на скобах рамы установки таким образом, чтобы штуцер патрубка был направлен вниз в сторону дверцы шкафа. Устанавливают и закрепляют крышку шкафа и соединяют патрубок установки с трубопроводом расширителя трансформатора и уплотняют его.
Следующим этапом монтажа является установка на шкафе осушителя азота, соединение его резиновыми трубками с мягкими резервуарами и его заполнение на 0,9 объема предварительно обработанным для индикации силикагелем марки КСК (ГОСТ 3956-54). После этого через кран на осушителе наполняют мягкий резервуар сухим азотом (с содержанием кислорода не более 0,003%), уплотняют все места возможной утечки азота. В существующих установках с одним резервуаром количество азота доводят до 5,75 м3, с двумя резервуарами — до 4,8 м3 в каждом резервуаре. После заполнения кран на осушителе закрывают временной пробкой. Проверку герметичности производят смачиванием мест уплотнения мыльным раствором.
Для заполнения мягкого резервуара 1,2 м3 азота давление в баллоне необходимо снизить с 1,35-107 до 1,05-107 Па.
После заполнения мягких резервуаров к пластине шкафа приваривают заземляющую шинку. Место сварки зачищают и закрашивают. Затем доливают трансформатор маслом и заливают расширитель до верхней отметки уровня масла. После этого проверяют герметичность всех узлов трансформатора. Для этого через резиновую трубку для подсоединения установки азотной защиты в системе создают давление азотом, равное 5-103 Па. Все места соединения и сварки проверяют мыльным раствором. Давление обычно измеряют водяным дифманометром, устанавливаемым на вентиле 5 (рис.). Открывают пробку в верхней части выхлопной трубы. Через резиновую трубку установки азотной защиты продувают азотом надмасляное пространство трансформатора в течение 5 мин. Давление в оасширителе не должно превышать 5-103 Па.
Затем закрывают пробку в верхней части выхлопной трубы, уплотняют ее и присоединяют резиновую трубку установки азотной защиты к крану на азотном осушителе и уплотняют место соединения. Сливают масло через нижний кран расширителя до отметки уровня масла на расширителе, соответствующей температуре окружающего воздуха. При этом азот самотеком поступает в расширитель из мягкого резервуара.
г) Контроль состояния установки азотной защиты и ее эксплуатация. Контроль состояния установки производят периодически. Он состоит в следующем: 1) определяют количество масла з расширителе и азота в мягких резервуарах; 2) определяют цвет силикагеля; 3) отбирают пробы газа из газовой подушки.
Количество масла в расширителе и азота в мягких резервуарах определяют визуально. При наивысшем уровне масла в расширителе емкость заполнена максимально и наоборот. При этом азот в емкости не должен отсутствовать. Если уменьшение объема резервуара не соответствует объему масла 'в расширителе, необходимо проверить состояние резервуара. При хорошем состоянии резервуара необходимо проверить герметичность всех соединений в надмасляном пространстве трансформатора и устранить неисправность. Если, кроме того, надежна герметичность соединений в надмасляном пространстве, пополнение (подпитку) резервуаров азотом производят в среднем 1 раз в год через кран на осушителе азота. При этом кран, соединяющий расширитель с мягкими резервуарами, закрывают.
Практикуется следующая периодичность контроля состояния установки азотной защиты: 1) контроль наполнения мягких резервуаров — 1 раз в месяц; 2) проверка степени увлажнения силикагеля — 1 раз в 3 мес; 3) контроль состояния резервуаров — 1 раз в год; 4) контроль трубопровод? — 1 раз в год; 5) отбор и анализ проб газа— 1 раз в 6 мес.
Оценку степени увлажнения силикагеля производят исходя из
следующих данных:
Количество
т т поглощенной
Цвет силикагеля влаги о/о массы
силикагеля
Ярко-синий...................................................... 1
Голубоватый ........................................ 3
Лиловый.......................................................... 5
Вся масса зерен лиловая и несколько зерен
розовых.......................................................... 10
Смесь зерен розовых и светло-лиловых ... 15
Большинство зерен розовых................... 20
Все зерна розовые.............................. 25
Силикагель заменяют при количестве поглощенной влаги, равном 10%. Смену силикагеля производят в следующей последовательности: 1) перекрывают кран, соединяющий расширитель с мягким резервуаром; 2) снимают нижнюю крышку осушителя азота, высыпают силикагель, устанавливают и уплотняют заглушку; 3) снимают верхнюю заглушку осушителя азота, наполняют 0,9 его объема силикагелем, устанавливают и уплотняют заглушку; 4) открывают кран, соединяющий расширитель с мягким резервуаром.
Содержание кислорода в азоте должно быть не более 1 % • В противном случае производят замену азота на сухой с содержанием кислорода не более 0,003%. Через 3—4 мес повторяют анализ проб газа.
