Стартовая >> Оборудование >> Трансформаторы >> Практика >> Сушка активной части трансформатора

Сушка активной части трансформатора

Сушка является одним из важнейших технологических процессов производства трансформаторов. Цель сушки — удаление влаги из твердой изоляции трансформаторов для обеспечения ее более высокой электрической прочности. Пробивная электрическая прочность хорошо высушенного и пропитанного трансформаторным маслом электроизоляционного картона примерно в 20—25 раз выше, чем у картона, не прошедшего сушку и пропитку.
Сушка основана на использовании явлений влагопроводимости и диффузии пара с нагретой поверхности изоляции. Процесс сушки включает нагрев изоляции конвекцией и излучением, парообразование и диффузию пара с поверхности изоляции в окружающее пространство, а также перемещение влаги из внутренних слоев изоляции наружу.

Внутри изоляции влага перемещается в виде пара из мест с большим содержанием влаги в места с меньшим ее содержанием (влагопроводимость) и из мест с более высокой температурой в места с низшей температурой (тепловлагопроводность). Поэтому для ускорения перемещения влаги на поверхность материалов необходимо обеспечить быстрый и хороший прогрев всей активной части трансформатора. Для ускорения сушки применяется максимально допустимая для бумаговолокнистой изоляции температура 100—110°С. В процессе сушки влага, содержащаяся в материале, перемещается из его толщины к поверхности и затем с поверхности в окружающую среду. Вакуум служит для снижения температуры парообразования и удаления водяных паров из шкафа для поддержания на низком уровне относительной влажности воздуха в сушильном шкафу. Следовательно, для ускорения сушки необходимо снижать давление паров в сушильном шкафу — сушить под вакуумом и повышать давление на поверхности материала нагревом.

Существуют три основных метода нагрева изоляции активной части трансформатора в процессе термовакуумной обработки: горячим маслом, горячим воздухом, в паровой фазе.
На рис. 1 показана схема сушки изоляции трансформатора горячим маслом в собственном баке, применяемая для трансформаторов большой мощности. Для окончательной сушки и пропитки маслом изоляции активной части в баке трансформатора создают вакуум, проверяют всю систему на отсутствие течи и заливают небольшое количество масла, которое циркулирует   внутри   бака.
Масло удаляют из нижней части бака, прогоняют через систему подогрева и направляют обратно в верхнюю часть. Интенсивный поток масла, равномерно распределенный пульверизаторами под каждой фазой, очень быстро нагревают изоляцию, не подвергая ее опасности чрезмерного перегрева. По мере того как нагретое масло пульверизируется в бак с выкаченным воздухом, всякая влага, подхваченная маслом при протекании его через изоляцию, немедленно испаряется и удаляется из системы. Когда изоляция трансформатора высушена, масло выпускают и производят заливку масла в бак под вакуумом.
При сушке изоляции трансформатора горячим воздухом применяют принудительную циркуляцию в сушильных шкафах нагретого воздуха. На отечественных трансформаторных заводах преобладает метод нагрева изоляции активной части трансформатора горячим воздухом по специальным режимам. Сушка активной части трансформатора напряжением 35 кВ и выше производится в вакуум-сушильных печах. Для трансформаторов I и II габаритов с высшим напряжением 6—10 кВ вакуум не обязателен:, для них вполне удовлетворительные результаты дает сушка активных частей в конвекционных печах при 105—110 °С в течение 12—14 ч. Режим сушки должен предусматривать температуру и время, необходимые для достижения устойчивого значения сопротивления изоляции. Нельзя повышать температуру, сокращая время сушки, так как это вызывает ускоренное старение бумажной изоляции трансформатора. Об окончании процесса сушки судят по стабилизации сопротивления изоляции активной части трансформатора в процессе сушки. В первый период сушки сопротивление изоляции активной части трансформатора понижается. Это вызвано тем, что влага, имеющаяся в порах материала, выступая на поверхность, создает на ней проводящий слой. По мере того как в процессе сушки влага удаляется, сопротивление изоляции растет. Измеряя каждый час сопротивление изоляции, необходимо в течение 3—4 ч убедиться в том, что полученное значение сопротивления устойчиво. Только после этого можно считать сушку активной части трансформатора законченной. Практикой установлено, что устойчивое сопротивление изоляции, достигнутое в процессе сушки активной части трансформаторов I и II габаритов при 105—110 °С для обмоток НН не ниже 400 МОм и обмоток ВН не ниже 600 МОм, гарантирует достаточную степень сухости изоляции трансформатора.

Схема сушки трансформатора циркуляцией нагретого масла под вакуумом
Рис.  1. Схема сушки трансформатора циркуляцией нагретого масла под вакуумом.
/ — гибкий шланг; 2 — нагреватели масла; 3—пульверизатор; 4— вакуумный насос; 5 — трансформатор, подвергающийся сушке; 6 — регулирующее устройство; 7 — масляный насос.

Сушку активных частей трансформаторов III—VIII габаритов производят обычно в вакуум-сушильных печах   горизонтального или вертикального типа.
Вакуум-сушильный шкаф для мощных трансформаторов
Рис.  2. Вакуум-сушильный шкаф для мощных трансформаторов.
/ — бак сварной; 2 — крышка; 3— рама; 4 — струбцина; 5 и 6  — нагреватели; 7— швеллер; 8 — щит предохранительный; 9 — отверстие в щите; 10 — покрытие теплоизоляционное; // — балки жесткости; 12 — сетка; 13 — вводы; 14 — площадка.

Активные части загружают в шкаф горизонтального типа тележкой, так же как и обмотки; в вертикальный шкаф активные части опускают с помощью мостового крана. Более целесообразно размещение шкафов в сборочном цехе в подземных котлованах, чтобы над землей выступала только верхняя часть шкафа. Если устанавливать шкаф на уровне пола, это создает трудности для транспортировки узлов или собранных трансформаторов внутри цеха, ограничивая возможности их перевозки над шкафами.
На рис. 2 показан шкаф для сушки активных частей высоковольтных трансформаторов большой мощности.
Для пропитки маслом активной части высоковольтного трансформатора шкаф соединяют с маслопроводом. Обычно ввод маслопровода для заливки маслом помещается в верхней части шкафа, а сливной — в дне шкафа.
Для уменьшения потерь теплоты наружная часть вакуум-сушильного шкафа и крышка должны иметь теплоизоляционное покрытие.
Для измерения сопротивления изоляции трансформатора во время сушки концы обмоток подсоединяют к составным вводам, проходящим сквозь отверстия в стенке шкафа; снаружи к вводам подсоединяют измерительные и контролирующие сушку приборы.

 

диаграмма сушки трансформаторов

Рис. 3. Типичная диаграмма сушки трансформаторов.
1 и 2 — сопротивление изоляции обмоток ВН и НН; 3 — количество выделив шейся воды; 4 — давление; 5 — температура/

Режимы сушки зависят от класса напряжения и мощности трансформаторов, их конструкции и назначения. Все режимы сушки можно разделить на три основных этапа: прогрев активной части; сушка активной части; пропитка изоляции маслом.
Время, необходимое для нагрева активной части трансформатора, и длительность всего процесса сушки зависят от массы трансформатора и конструкции изоляции, и поэтому время установлено
различным для разных типов трансформаторов. Типичная диаграмма сушки показана на рис. 3.
Для контроля режима сушки трансформаторов без масла применяют прибор типа ЕВ-3, который также широко используется для оценки увлажнения трансформатора при ревизии и монтаже.
Сушка активной части трансформаторов в паровой фазе с использованием насыщенных паров нефтепродуктов в качестве нагревающей среды позволяет быстрее прогреть изоляцию, особенно внутренние ее части, так как на нагревание идет не только тепло самих паров, но и теплота, выделяющаяся при конденсации углеводорода типа керосина. При сушке не происходит окисление изоляции (так как нагрев осуществляется парами органической жидкости), поэтому температура сушки может быть повышена до 135° С без опасения порчи изоляции. В качестве теплоносителя используется нефтепродукт — сольвент с особыми свойствами: высокой температурой вспышки (62 °С) с однородным фракционным составом, большим количеством теплоты, энергией, выделяемой при конденсации паров; при сушке он должен быть совместим с маслом, как электрически, так и химически. Необходимо, чтобы раствор теплоносителя кипел при абсолютном давлении, которое значительно ниже давления паров воды при этой температуре, что обеспечивает удаление влаги из изоляции.
Сушка трансформаторов в паровой фазе
Рис. 4. Сушка трансформаторов в паровой фазе.
1—температура высушиваемого трансформатора; 2 — температура теплоносителя; 3—давление; 4 — вывод воды.

В то же время давление паров должно быть достаточно высоко, чтобы при сушке теплоноситель испарился из изоляции по возможности без осадка.
Нагрев в паровой фазе позволяет за короткое время (вдвое меньше, чем время прогрева горячим воздухом) прогреть изоляцию до температуры, близкой к температуре паров (не Ниже, чем на 5 С), поэтому выделение влаги из изоляции происходит непрерывно — начиная уже с прогрева   (рис. 4). В паровой   фазе быстрее происходит отдача тепла, быстрее и полнее удаляется влага, более равномерно происходит прогрев изоляции, уменьшается опасность оставления влаги в толщине изоляции. Сушка изоляции происходит быстрее в 1,5—3 раза, чем при вакуумной сушке. Сушку в парах нефтепродуктов производят в вакуум-сушильных печах, используя специальную установку, как показано на рис. 5.

схема установки для сушки трансформаторов в паровой фазе
Рис. 32.5. Принципиальная схема установки для сушки трансформаторов в паровой фазе.
1 — испаритель; 2 — конденсатор; 3 — сборник конденсата; 4 — ВСШ; 5 — главная вакуумная установка; 6 — дренажный вакуумный насос; 7 — конденсатный насос; 8 — резервный бак; 9 — вентиль подвода пара; 10 — вентиль отвода пара; // —вентиль конденсата; 12— вакуумный вентиль; 13 — вентиль для впуска воздуха; 14— вентиль наполнения; 15 — вентиль обратного наполнения; 16 — паровой вентиль; 17 — обходной вентиль; 18 — насос для перекачки керосина; 19 — шкаф управления сольвентной установкой.

Сольвентная установка может применяться как для горизонтальных, так и для вертикальных вакуум-сушильных шкафов (ВСШ), установленных в общем технологическом потоке изготовления трансформаторов. Главная вакуумная установка 5 монтируется в непосредственной близости ВСШ (возле или на ВСШ). Бесперебойная подача насосами сольвентного конденсата в испарительную установку / требует установки конденсатора 2 и испарительной установки в одной яме, при этом точка всасывания насоса должна находиться на глубине 1,5—2 м над самой низкой точкой ВСШ. Шкаф управления паровой сольвентной установкой 19 следует разместить в центре участка сушки. Так как при сушке трансформаторов испарительная и конденсационная установки находятся в работе только лишь половину времени общей продолжительности сушки, то они могут применяться для двух или трех ВСШ.
Технологический процесс сушки состоит из четырех фаз: подготовка установки и предварительное вакуумирование; нагревание парами теплоносителя под вакуумом; фаза понижения давления; сушка под глубоким вакуумом.

 
« Сушка активной части силовых трансформаторов   Сушка и дегазация изоляции трансформатора на заводе »
электрические сети