Меры против увлажнения изоляции при разгерметизации силовых трансформаторов напряжением 110—750 кВ

Изоляция трансформаторов очень гигроскопична и интенсивно увлажняется в период разгерметизации при соприкосновении с более влажной окружающей средой. В настоящее время применяют эффективный способ защиты изоляции трансформаторов в период разгерметизации, обеспечивающий сохранность ее от увлажнения в течение длительного времени, достаточного для полной оборки трансформатора.

Способ заключается в поддержании в баке необходимой сухости воздуха, окружающего изоляцию. Это осуществляется путем принудительной подачи в бак в период разгерметизации глубоко осушенного воздуха, имеющего точку росы не выше —50°С.

Осушку и подачу в бак воздуха осуществляют специальными установками. Для этих целей применяется установка типа «Суховей», разработанная и изготовленная в тресте «Электроюжмонтаж» (г. Харьков, Украина), и другие. Принцип работы установки типа «Суховей» основан на пропускании предварительно сжатого посторонним источником воздуха через влагоотделитель (предварительная осушка) и адсорбенты (окончательная осушка).

Установка типа «Суховей» имеет следующие технические данные:

Принципиальная схема установки показана на рисунке 1. Воздух в установку подается от постороннего источника, обеспечивающего степень сжатия воздуха в пределах от 0,6 до 0,8 МПа и расход воздуха через установку 0,08 м³/с. Воздух поступает во влагомаслоотделитель, где происходят конденсация и отделение капельной влаги и масла, затем воздух проходит через один из адсорберов и фильтр, где осуществляются его окончательная осушка и очистка от механических примесей.

1(1)—1(3) — заглушка; 2 — влагомаслоотделитель; 3(1), 3(2) — термометры со шкалой на 160°С; 4(1)—4(3) — манометр; 5(1)—5(5) — вентиль запорный типа Ду-50; 6 — двухходовой край; 7(1), 7(2) — термометры со шкалой на 400°С; 8(1), 8(2) — адсорберы; 9 — воздухоподогреватель; 10 — термометр манометрический; 11 — фильтр; 12 — прибор измерения влажности выходящего воздуха; 13 — предохранительный клапан; 14— вентиль запорный типа Ду-15
Рисунок 1 - Принципиальная схема установки «Суховей»

Положение элементов схемы при различных режимах работы установки

* После охлаждения цеолитов до температуры 80°С вентиль 5(2) закрывается, а 5(4) открывается.
Примечание. I — режим осушки одним адсорбером без нагрева выходящего воздуха;
II — режим осушки одним адсорбером с одновременной подготовкой второго; III — режим осушки одним адсорбером с нагревом выходящего воздуха.

Контроль за работой установки осуществляют по показаниям контрольно-измерительной аппаратуры (термометрам и манометрам). Измерение влажности на выходе из установки производят приборами типа ВИГ-2Н.

На рисунке 2 показан прибор для измерения точки росы воздуха, разработанный ПО «Запорожтрансформатор». Испытуемый воздух попадает на полированную металлическую пластинку и выходит через небольшое отверстие в смотровом стекле прибора. Во внутреннюю полость текстолитового корпуса прибора из баллона подается сухой сжатый углекислый газ, что вызывает постепенное понижение температуры полированной пластины. Пластину охлаждают до тех пор, пока на ее полированной поверхности выпадает роса из испытуемого воздуха. Момент выпадения росы определяют визуально по помутнению пластины. Температура пластины при этом будет соответствовать температуре точки росы испытуемого воздуха.

1 — штуцер, для ввода испытываемого воздуха (газа); 2 — стеклянное окошко; 3 — полированная пластина; 4 — штуцер для подачи сжатого углекислого газа; 5 —латунный цилиндр; 6 — корпус; 7— отверстие для выхода углекислого газа; 8 — термометр; 9 — ацетон; 10 — подача углекислого газа; 11 — ввод испытуемого воздуха (газа); 12 — выход испытуемого воздуха; 13 — выход углекислого газа
Рисунок 2 - Прибор для измерения точки росы воздуха

Установка «Суховей» может работать в следующих режимах:
1. Осушка воздуха одним адсорбером без его нагрева. При этом необходимая степень осушки обеспечивается в течение не менее 10 ч.
2. Осушка воздуха одним адсорбером с одновременной подготовкой к работе второго адсорбера. Подготовка адсорбера к работе заключается в сушке адсорбента и последующем охлаждении его до рабочей температуры. Для осушки адсорбента через него пропускают часть сухого, выходящего из рабочего адсорбера воздуха, предварительно нагреваемого воздухонагревателем. После прохождения через влажный адсорбент воздух выбрасывается в атмосферу. Для охлаждения адсорбента отключают воздухонагреватель. Затем режимы работы первого и второго адсорберов меняются. Последовательное чередование режимов позволяет обеспечить длительную надежную работу установки.
3. Осушка воздуха с одновременным его нагревом. Часть сухого воздуха из рабочего адсорбера нагревается в воздухонагревателе и поступает на выход установки. Переключение режимов работы производят вручную при помощи запорно-регулировочной арматуры.

Для работы установку располагают на ровной площадке с твердым покрытием вблизи трансформатора. Установка соединяется с источником сжатого воздуха и баком трансформатора трубопроводом диаметром 50 мм. При первоначальном включении установки или после длительного хранения производят сушку цеолита в одном из адсорберов. Перед началом, а также периодически в процессе работы измеряют температуру точки росы выходящего воздуха. При ухудшении степени осушки выходящего воздуха адсорберы переключают. После отключения установки необходимо ее загерметизировать.

Подавая от установки сухой воздух в бак трансформатора, приступают к разгерметизации. Для сохранения низких значений относительной влажности воздуха в баке следует ограничить по возможности количество открытых одновременно заглушек и люков, не допускать «сквозняков» в баке. При прекращении работ осуществляют герметизацию бака и создают в баке избыточное давление 10—30 кПа сухим воздухом с температурой точки росы не выше —50°С.

Если по каким-либо причинам необходимо прервать работу и продлить ее в последующие дни, поступают следующим образом. Герметизируют трансформатор, открывают краны и воздухоспускные пробки в верхней части бака и на установленных комплектующих узлах при помощи установки продувают бак сухим воздухом до получения значения точки росы выходящего из пробок и кранов воздуха не выше —45°С. После этого закрывают и уплотняют пробки и краны, а в баке создают давление сухого воздуха 10—30 кПа. Последующую разгерметизацию трансформатора производят, как описано выше.

При применении этого способа за начало разгерметизации принимают вскрытие любой заглушки, за окончание — полную герметизацию и заполнение бака сухим воздухом либо начало вакуумировки. Общее время разгерметизации не должно превышать более 100 ч.

Этот способ защиты изоляции от увлажнения имеет следующие преимущества:
1. Обеспечивает более эффективную защиту изоляции от увлажнения.
2. Позволяет производить разгерметизацию трансформаторов в несколько приемов, что дает возможность полностью собрать трансформатор (включая систему охлаждения) перед его заполнением маслом.
3. Не требует предварительного нагрева трансформаторов и не опасен в пожарном отношении.

Как наглядный пример эффективности данного способа защиты изоляции от увлажнения, на рисунке 3 показано изменение относительной влажности воздуха в баке разгерметизированного трансформатора серии ТДЦ-400000/330, который перед разгерметизацией был прогрет до температуры +50°С при температуре окружающего воздуха +2°С и относительной его влажности 81% (кривая 1) и в баке трансформатора серии АОДЦТН-333000/750, в который в период разгерметизации подавался сухой воздух с точкой росы —60°С, при температуре окружающего воздуха 0°С и относительной его влажности 80% (кривая 2).

1 — кривая изменения относительной влажности воздуха в баке трансформатора типа ТДЦ-400000/330, предварительно прогретом до + 50°С; 2 — кривая изменения относительной влажности воздуха в баке трансформатора типа АОДЦТН-333000/750 при использовании установки типа «Суховей»; А—начало разгерметизации бака для установки ввода 750 кВ; Б — после установки ввода 750 кВ на уплотняющие прокладки; В — начало разгерметизации бака для установки ввода 330 кВ; Г — после установки ввода 330 кВ на уплотняющие прокладки
Рисунок 3 - Изменение относительной влажности воздуха в баке трансформатора в процессе разгерметизации

Допускается для трансформаторов 110—330 кВ мощностью менее 400 MBА в случае отсутствия воздухоосушительной установки работы по разгерметизации производить без подачи в бак сухого воздуха. В таком случае окружающий воздух проникает в бак трансформатора, что вызывает частичное увлажнение изоляции. Поэтому в этом случае для предотвращения значительного увлажнения изоляции необходимо все работы, связанные с разгерметизацией, производить в возможно более сжатые сроки.

Для предотвращения конденсации влаги на изоляции температура активной части при разгерметизации должна быть не менее +10°C и превышать точку росы окружающего воздуха в течение всего периода разгерметизации не менее чем на 10°С при полной разгерметизации и не менее чем на 5°С — при частичной. Относительная влажность окружающей среды не должна превышать 85%, продолжительность полной разгерметизации при таких условиях не должна превышать 16 ч, частичной — 20 ч. Не допускается производить разгерметизацию трансформаторов при относительной влажности окружающей среды более 85%.

Для разгерметизации необходимо выбирать сухую и ясную погоду и принимать специальные меры по поддержанию низкой влажности окружающего изоляцию трансформатора воздуха внутри бака. Если естественные условия окружающей среды не обеспечивают этих требований, то перед полной разгерметизацией трансформатор следует прогреть. Прогрев трансформаторов перед разгерметизацией замедляет процесс увлажнения да изоляции, так как, нагреваясь от нагретой активной части, поступающий в бак холодный воздух из окружающей среды существенно уменьшает свою относительную влажность. Нагрев изоляции перед разгерметизацией осуществляется одним из следующих способов: циркуляцией масла в баке трансформатора через маслоподогреватель; при помощи индукционных обмоток, наматываемых на бак трансформатора; с помощью электропечей, устанавливаемых под дно бака трансформатора.

Способ нагрева при помощи индукционных обмоток трудоемкий, применяется в основном при сушке и редко — для нагрева трансформатора перед разгерметизацией. Прогрев трансформаторов электрическими печами также не находит широкого применения, главным образом из-за малой его эффективности и повышенной пожароопасности.

Наиболее часто применяется способ нагрева изоляции путем создания циркуляции масла в баке трансформатора через маслоподогреватели. При помощи маслонасоса масло, залитое в трансформатор до уровня 100—150 мм ниже уровня крышки, подается через нижний кран на баке в маслоподогреватель, где нагревается до температуры не более 80°С, а затем через верхний кран возвращается обратно в бак. Циркуляцию масла через подогреватель продолжают до достижения температуры масла в баке +50 - +60°С. К недостаткам этого способа следует отнести необходимость заливки и последующего слива для разгерметизации большого количества масла.

Температуру активной части определяют любым термометром (кроме ртутного), установленным на верхнем ярме магнитопровода. Для трансформаторов, не подвергавшихся нагреву, допускается температуру активной части определять по температуре масла.