Системы защиты масла от воздействия окружающего воздуха - Сравнение различных способов защиты масла

При современных методах сушки влагосодвржание твердой изоляции при выпуске трансформаторов с завода должно составлять: 1) для трансформаторов классов напряжения 110—330 кВ с расширителем, термосифонным или адсорбционным фильтром (адсорбером) и силикагелевым осушителем не более 0,5%; 2) для трансформаторов классов напряжения 500 и 750 кВ с более совершенной защитой масла от увлажнения 0,5 и 0,2% соответственно.
Рекомендуемые значения влагосодержания твердой изоляции в эксплуатации, обеспечиваемые конструкцией трансформатора, составляют менее 1% для класса напряжения 500 кВ и менее 0,5% для класса напряжения 750 кВ. Однако содержание влаги в изоляции работающих трансформаторов часто достигает 4%. Это говорит о значительном поглощении трансформаторам влаги из окружающего воздуха.
Масло, предназначенное для заливки трансформатора, должно иметь влагосодержание не более 5 г/т. Распределенная влага мало влияет на электрическую прочность изоляции. Однако поглощение влаги из масла твердой изоляцией при охлаждении и выделение ее при нагреве могут привести к значительной концентрации влаги в напряженных участках изоляции.
Влага может поступать также вместе с воздухом в расширитель, что резко ускоряет процесс старения изоляции. Поэтому создание совершенной системы осушения воздуха, поступающего в расширитель, является серьезным фактором для продления срока службы изоляции. Практически не существует защиты изоляции трансформаторов, которая полностью удовлетворяла бы всем требованиям, т. е. поддерживала бы состояние изоляции на уровне заводской сушки. Трудность создания такой защиты определяется тем, что, предохраняя изоляцию от увлажнения, необходимо защитить ее от насыщения газами и окисления кислородом воздуха.
Применяемые устройства защиты имеют свои преимущества и недостатки. Наиболее распространенным способом является защита изоляции при помощи силикагелевого осушителя. Это также и самый простой способ защиты, не требующий большого ухода. При использовании одновременно и термосифонного фильтра для регенерации этот способ защиты увеличивает срок службы масла в 3—4 раза по сравнению с трансформаторами, снабженными только расширителем и не имеющими дополнительной защиты. К его преимуществам относятся также простота конструкции, высокая надежность и небольшая стоимость. Защита не требует дополнительного места для размещения, не увеличивает габариты и массу трансформатора. Однако полностью исключить поступление влаги через воздухоосушитель не удается, это приводит к медленному повышению содержания влаги в изоляции трансформатора. Кроме того, нормальная работа воздухоосушителя и термосифонного фильтра требует довольно частой замены силикагеля. Этот способ защиты практически не позволяет использовать преимущества дегазированного масла.
При способе защиты изоляции с применением воздухоосушители, использующего эффект Пельтье, воздух, входящий в расширитель и находящийся в расширителе, постоянно осушается. Этот способ не требует практически дополнительного места, не увеличивает габариты трансформатора, ослабляет растворение воздуха в масле из-за низкой температуры, создаваемой осушителем в расширителе. Однако способ не устраняет соприкосновения масла с воздухом и окисления его кислородом воздуха. Этот способ защиты неприменим при низких температурах окружающего воздуха без дополнительного обогревателя. Кроме того, указанный способ защиты исключает использование дегазированного масла, необходима сложная схема устройства блока питания и управления, требуются термосифонные фильтры.
Способ защиты с применением эластичной емкости, заполненной азотом, и термосифонного фильтра полностью защищает масло от увлажнения и окисления, увеличивает его срок службы не менее чем в 5 раз по сравнению со сроком службы масла в трансформаторах, снабженных расширителем без дополнительной защиты. Способ отличается высокой эксплуатационной надежностью и простотой конструктивных решений. Тем не менее он имеет и ряд недостатков: требует значительной площади для .размещения установки, не защищает трансформатор от насыщения азотом, это ограничивает возможность усовершенствования изоляции трансформаторов, так как не позволяет использовать преимущества дегазированного масла, требует применение термосифонных фильтров, а также периодических осмотров установки.
Способ защиты с применением азотной подушки и герметизирующего состава или с применением масляного затвора в расширителе не имеет видимого преимущества перед другими способами защиты. В первом случае требуется значительно больше места для размещения аппаратуры, чем при любом другом способе защиты масла, что существенно увеличивает массу и габариты трансформатора. Во втором случае он требует применения расширителя, в 3 раза большего по объему, чем обычный. Защита работает с переменным давлением азота над маслом, не позволяет использовать преимущества дегазированного масла.
Способ защиты масла с применением эластичной емкости в расширителе (пленочная защита) и термосифонного фильтра полностью защищает масло от увлажнения и окисления, использует преимущества дегазированного масла, длительно (сохраняет уровень влажности изоляции, достигнутый на заводе-изготовителе, не увеличивает массу и габариты трансформатора, надежен в эксплуатации. Однако этот способ защиты требует использования масло- указателя специальной конструкции, несколько затрудняет работу газовой защиты из-за интенсивного поглощения маслом газа, кроме того, при этой защите предполагается образование статических зарядов в расширителе. В связи с этим следует относиться с большой осторожностью к применению данной защиты, предварительно изучив вопрос о возможности устранения статических зарядов в расширителе.
Способ защиты масла с применением силикагелевого осушителя нашел наиболее широкое применение в силу своей простоты. Выбор оптимального способа защиты может быть сделай после обязательной экспериментальной проверки всех известных способов на работающих трансформаторах.