Одним из способов защиты масла от увлажнения и окисления является пленочная защита. Она предусматривает в расширителе эластичную емкость, расположенную в надмасляном пространстве и заполненную воздухом, который свободно поступает в нее при «дыхании» трансформатора. При расширении масла в связи с повышением температуры окружающей среды воздух выходит из емкости и она сжимается. При обратном процессе уровень масла снижается и в емкость входит наружный воздух. В России этот способ защиты масла проверяется в опытной эксплуатации.
Существует способ защиты масла с применением масляного затвора, который устраняет контакт масла в расширителе с наружным воздухом. В этом случае расширитель должен иметь три отсека, т. е. две дополнительные емкости. Надмасляные пространства отсеков 1 и 2 заполнены азотом и имеют сообщение друг с другом в верхней части. Таким образом, при повышении объема масла в отсеке 1 расширителя вытесненный из этого отсека азот переходит в отсек 2, уровень масла в котором снижается. Соответственно повышается уровень масла в отсеке 3 и часть воздуха из него выходит наружу. При обратном процессе наружный воздух входит в отсек 3, но благодаря масляному затвору не попадает в отсеки 1 и 2. Разновидностью этого способа защиты является способ с применением герметизирующего состава. Принцип работы этого способа такой же, как и способа защиты масляным затвором).
В трансформаторах без расширителей применяют способ защиты масла, основанный на полной герметизации трансформатора. В этом случае трансформаторные баки заполняют маслом не полностью. Под крышкой имеется надмасляное пространство, заполненное азотом. В связи с тем что при температурных изменениях объема масла в трансформаторе возникает избыточное давление или разрежение, для их ограничения приходится увеличивать объем надмасляного пространства, заполненный азотом. К уплотнениям и сварным швам герметизированных трансформаторов предъявляют повышенные требования: при разрежении внутрь трансформатора не должен засасываться воздух. Для предотвращения аварии при чрезмерном повышении давления применяют реле давления, которое срабатывает при давлении более 75-103 Па, трансформатор получает сообщение с наружным воздухом и давление в нем снижается. На этих трансформаторах также устанавливают мановакуумметры, сигнализирующие о повышении давления.
В настоящее время необходимо создать такую защиту, которая защищала бы изоляцию не только от увлажнения, но и от насыщения ее газом и окисления кислородом воздуха. Азотная защита надежно защищает изоляцию от увлажнения и окисления, но при ее постоянном действии масло постепенно насыщается азотом. Учитывая, что большая часть влаги, содержащаяся в трансформаторе, находится в твердой изоляции и что переход влаги из твердой изоляции в масло ускоряется нагревом, необходимо осуществить непрерывную сушку масла, особенно мощных трансформаторов высоких классов напряжения. Поэтому во многих странах проводят исследования с целью создания наиболее эффективной защиты изоляции от увлажнения и окисления.
В связи с прогрессом, достигнутым в области полупроводниковой техники, появилась возможность применить защиту при помощи термоэлектрического осушителя, работа которого основана на эффекте Пельтье: путем термоэлектрического охлаждения сушится «вдыхаемый» и находящийся в расширителе воздух. При пропускании тока через полупроводниковые элементы на их холодном спае, расположенном в канале осушителя (рис. 1), возникает температура около —20°С. Воздух из верхней части расширителя трансформатора благодаря термосифонному эффекту поступает в канал осушителя. Проходя по нему вниз, воздух охлаждается, и содержащаяся в нем влага выпадает на специальных ребрах в виде инея и льда. Сухой охлажденный воздух возвращается в расширитель. При переключении полярности постоянного напряжения питания термоэлектрических преобразователей происходит переход холодного спая их в режим нагрева. Лед, соприкасаясь с нагретыми ребрами, превращается в воду, которая вытекает из термоохлаждающего устройства и собирается в сборнике конденсата. Процесс вымораживания влаги длится 24 ч, а процесс нагрева, приводящий к расплавлению льда, 10 мин.
Рис. 1. Схема термоосушителя.
1—расширитель; 2 — масляный затвор; 3 — термоэлектрические преобразователи; 4 — крепление термоэлектрических преобразователей; 5 — ребра охлаждения; 6 — корпус; 7 — внутренняя полость; 8 — оттаиватель; 9 — конденсат; 10 — масло трансформаторное.
Под действием температурных колебаний изменяются уровень масла в расширителе и соответственно объем воздуха в надмасляном пространстве. После выравнивания давления прямой связи осушенного воздуха с атмосферой не существует. При повышении уровня масла в расширителе лишний воздух через масляный затвор выбрасывается в атмосферу. При замерзании влаги спускное отверстие осушителя закрывается льдом. Одновременно происходит непрерывная циркуляция через осушитель воздуха, находящегося в расширителе. Таким образом, осушитель одновременно производит сушку воздуха, «вдыхаемого» трансформатором и находящегося в расширителе.
При термосифонном эффекте количество воздуха с абсолютной влажностью 2 г/м3, проходящего через осушитель, достигает 1,5 м3/ч. Производительность осушителя составляет 7—8 г/ч.
Осушитель питается от сети трехфазного тока напряжением 380/220 В, частоты 50 Гц. Образцы таких осушителей в России установлены на некоторых работающих трансформаторах.