Трансформаторное масло (стр. 55 )

Приведенные данные свидетельствуют о том, что возможности улучшения качества товарных трансформаторных масел еще далеко не исчерпаны. При решении этой задачи важное значение принадлежит разработке технически обоснованных требований к качеству трансформаторных масел, а также выбору достаточно объективных методов испытаний для предварительной оценки качества новых сортов масел.

Приведенные выше данные позволяют отметить, что стабильность товарных масел может быть улучшена за счет углубления очистки и применения соответствующих присадок к маслам. Эффективность действия большинства присадок типа антиокислителей проявляется в различной степени в зависимости от химической структуры масла. В этом отношении наименее требовательными. являются присадки, относящиеся к группе деактиваторов металлов.

Глава тринадцатая

МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ МАСЛА В ТРАНСФОРМАТОРАХ ОТ ОКИСЛЕНИЯ И УВЛАЖНЕНИЯ

Средний срок службы масла в трансформаторах в связи с его недостаточно удовлетворительным качеством, вообще говоря, невелик, особенно в небольших распределительных трансформаторах, работающих с перегрузкой. В случае применения масел среднего качества без ингибирующих присадок он определяется зачастую 2—3 годами [Л. 13-1].

Частая смена масла в трансформаторах влечет за собой неоправданно высокие эксплуатационные. расходы, а также непроизводительную трату ценного нефтяного сырья. В связи с этим решение проблемы бессменной эксплуатации масел следует рассматривать как весьма актуальную задачу.

13-1. ГЕРМЕТИЗАЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Увеличение долговечности трансформаторного масла (так же как и твердой изоляции) может быть достигнуто за счет оборудования трансформаторов эффективной системой, обеспечивающей защиту масла от соприкосновения с кислородом воздуха. Трансформаторы такого типа, которые принято называть герметичными, обладают существенными преимуществами перед обычными, негерметичными. Продолжительность жизни герметичных трансформаторов в условиях принятых в настоящее время температурных нагрузок, по крайней мере, в 2—3 раза больше, чем обычных. В [Л. 13-2] приводятся данные, что герметичные столбовые трансформаторы мощностью до 100 ква эксплуатируются без ревизии более 20 лет.

Оборудование трансформаторов системой защиты изоляции от окисления позволит безопасно поднять допустимую температуру медного провода по крайней мере на 5° С [Л. 13-3].

Герметичные трансформаторы незаменимы для использования в тропических условиях, в атмосфере агрессивных сред и т. д. Наконец, с применением упомянутого защитного оборудования на трансформаторах существенно снижаются расходы по их эксплуатации, поскольку отпадает необходимость в наблюдении за качеством масла, а также в его замене и регенерации.

Благодаря бесспорным преимуществам герметичные трансформаторы нашли довольно широкое применение в различных странах. В некоторых национальных стандартах даже содержатся требования в отношении оборудования трансформаторов системой защиты масла от окисления. Так, например, в США стандартизированы герметичные распределительные трансформаторы до 11 кв. [Л. 13-4, 13-5]. В СССР согласно требованиям ГОСТ 11677-65 трансформаторы на напряжение 220 кв. и выше по желанию потребителей должны оборудоваться системой защиты масла от окисления и увлажнения.

Различные методы защиты масла в трансформаторахот окисления рассмотрены ниже.

Простой расширитель. Эксплуатационный опыт свидетельствует, что применение на трансформаторах расширителей (консерваторов) не предотвращает окисления масла, а также его увлажнения. Установка расширителей обусловлена главным образом конструктивными соображениями.

Попытки предохранить масло от попадания в него влаги из воздуха путем осушки воздуха в расширителе трансформатора с помощью влагопоглотительных патронов, как свидетельствует отечественный [Л. 13-6] и зарубежный опыт [Л. 13-7—13-9], оказываются недостаточно эффективными. Несмотря на это, установка на трансформаторах таких осушителей — явление довольно распространенное. В качестве активного вещества чаще всего используется силикагель.

Рис. 13-1. Влагопоглощаемость различных адсорбентов в атмосфере постоянно поддерживаемой

влажности воздуха при +20° С.

1 — цеолит марки NaA, синтезированной ВНИИ НП; 2 — силикагель.

Известны более активные влагопоглотители, чем силикагель, относящиеся к классу так называемых молекулярных сит. Последние обладают уникальными адсорбционными свойствами, определяемыми наличием в них пор молекулярных размеров. Это дает возможность удерживать молекулы адсорбируемых веществ в том случае, если критический диаметр этих молекул меньше диаметра пор адсорбента. Молекулы больших размеров не могут проникать в эти поры, в результате чего достигается эффект, напоминающий просеивание, что послужило основанием называть такие адсорбенты «молекулярными ситами» [Л. 13-10—13-12]. Адсорбентом такого типа является цеолит. Цеолит — прекрасный осушитель как воздуха, так и масла (рис. 13-1). Скорость поглощения водяных паров цеолитом примерно в 2—2,5 раза превышает соответствующую величину для силикагеля. Это свойство цеолита целесообразно использовать в целях активирования силикагеля, скорость влагопоглощения которого относительно невелика. Ценной является способность цеолита поглощать в 2—3 раза больше влаги, чем силикагель, при одинаковых объемах адсорбентов. Важным преимуществом цеолита следует считать сравнительно невысокую температуру, потребную для его сушки, а именно 300—350° С вместо 450—500° С для силикагеля. Производство цеолитов освоено отечественной промышленностью.

Имеются сведения о применении за рубежом соединений типа цеолита в качестве осушителей масла и воздуха в трансформаторах. В герметичных трансформаторах изоляция гораздо надежнее предохраняется от увлажнения, чем в трансформаторах с воздухоосушительными патронами, тем более что содержимое последних надо часто менять в эксплуатации.

Наиболее распространены герметичные трансформаторы, работающие при «переменном», «атмосферном», «постоянном» и «низком» давлениях инертного газа (азота) в системе.

Система переменного давления. В этом случае (рис. 13-2, 1) верхняя часть герметичного бака трансформатора заполняется сухим азотом (10—12% объема масла). При значительном подъеме давления, например в аварийном режиме, в случае короткого замыкания срабатывает предохранительный клапан, выпуская из бака газы. При повышении давления внутри трансформатора до максимально допустимого предела дистанционный манометр дает сигнал на отключение трансформаторов.

Система защиты масла, работающая по описанному принципу, применена в отечественных трансформаторах типа ТМЗ мощностью 750—1000 ква, выпускаемых серийно нашей промышленностью. Известны случаи применения подобной защиты и для более мощных трансформаторов [Л. 13-9]. Однако наиболее целесообразно таким способом защищать масло от окисления и увлажнения в распределительных, измерительных, автоблокировочных и других трансформаторах небольшой мощности, предназначенных для установки на столбах. Одна из возможных конструкций описана в [Л. 13-13].

Достоинством описанной системы является относительная простота конструктивного выполнения (хотя следует обратить внимание на трудности обеспечения герметичности). Однако в этом случае увеличиваются габариты трансформатора, что связано с наличием значительного объема азота над маслом. Это неудобно при транспортировке трансформаторов (главным образом больших габаритов), особенно морским путем. Кроме того, при эксплуатации необходимо контролировать состав газа и вовремя производить подпитку азотом.

Система атмосферного давления (рис. 13-2,2). При такой системе защиты азотная подушка сохраняется с помощью масляного затвора в дополнительном отсеке расширителя.

Рис. 13-2. Принципиальные схемы конструктивного выполнения различных систем защиты масла в трансформаторах от

окисления и увлажнения.

1 — система, работающая при переменном давлении азота, находящегося над поверхностью масла; 2 — система с масляным затвором в расширителе, работающая при атмосферном давлении азота в отсеке расширителя; 3 — система, работающая при постоянном избыточном давлении азота, находящегося над поверхностью масла: а — баллон с азотом; б — редуктор с манометром; в —регулятор давления; 4 — система, работающая при низком давлении азота: а — газоосушитель; б —эластичные резервуары; 5—система, работающая при атмосферном давлении: а — пространство, сообщающееся с атмосферой; б — эластичный Резервуар — компенсатор расширения масла, установленный в расширителе трансформатора; 6 — система, работающая при атмосферном Давлении: а — пространство, сообщающееся с атмосферой; б —эластичная мембрана; в — воздухоосушительный патрон; 7 — система, работающая при атмосферном давлении: а — пространство, сообщающееся с атмосферой; б — эластичный компенсатор расширения масла, установленный в баке трансформатора; 8 — система, работающая при отрицательном давлении в расширителе трансформатора: а — постоянно Действующий вакуум-насос; б — редукционный клапан для масла.

Существуют различные конструктивные выполнения масляного затвора [Л. 13-9, 13-14, 13-15]. В некоторых случаях нет обмена между маслом в основном баке и маслом в затворе; при этом последний может быть размещен вверху, внизу и даже внутри трансформатора (рис. 13-3).

Пространство над маслом, заполненное азотом, в основном баке и затворе составляет около 15% объема масла.

Преимуществом такой системы являются несложность конструктивного выполнения, отсутствие таких относительно малонадежных механизмов, как клапаны давления, возможность размещения в любом месте трансформатора.

К недостаткам системы следует отнести трудности нахождения утечки азота в эксплуатации и необходимость регулярного контроля за. наличием азота, поскольку масляный затвор лишь замедляет, но не исключает диффузию кислорода из воздуха и, наоборот, утечку азота из расширителя. Кроме того, на трансформаторе требуется устанавливать расширитель вдвое большего объема, чем обычно. Последнее не всегда возможно и целесообразно. Известно, что трансформаторы в таком исполнении выпускались в США и Индии [Л. 13-9, 13-14].