Трансформаторное масло (стр. 56 )

Система постоянного давления (см. рис. 13-2,5). В этом случае азот подается в бак трансформатора из баллона высокого давления через редуктор и автоматический регулятор давления. Такая система имела применение для трансформаторов средней и большой мощности. При этой системе устройство для питания азотом требует меньших габаритов, чем при других системах (атмосферного, низкого давления). Однако необходима более сложная дополнительная аппаратура, долговечность и надежность которой в эксплуатации обеспечить очень трудно. В случае течи трансформатора возрастает пожарная опасность вследствие выбрасывания струи масла под давлением.

Рис. 13-3. Схемы различных конструктивных выполнений системы с масляным затвором. А — кран для отбора проб газа; Б — кран для спуска масла из расширителя; В— патрубок выпускной; Г — патрубок впускной; Д — указатель уровня масла; Е — кран для наполнения расширителя маслом.

Необходимо отметить, что при эксплуатации такой системы защиты, так же как и системы, работающей при переменном давлении, не исключена возможность выделения из масла растворенного газа (при резком изменении режима работы трансформатора), что снижает электрическую прочность изоляции [Л. 13-16—13-19].

В экспериментах с трансформатором тока на 110 кв (бумажно-масляная изоляция) [Л. 13-18] при давлении в азотной подушке, равном 2 ат (рис. 13-4), напряжение тлеющего разряда составляло (при 150 кв) величину менее 1 мкв. При снижении давления ступенями (после каждого снижения давления через 30 мин производилось измерение напряжения тлеющего разряда) в диапазоне от 0,6 до 0,4 ат визуально отмечалось появление пузырьков и происходило резкое увеличение тлеющего разряда; в последующем развился пробой. Учитывая эти обстоятельства, стремятся ограничить колебания давления в азотной подушке трансформатора.

Система низкого давления (см. рис. 13-2,4). В последние годы такая система защиты масла в трансформаторах нашла довольно широкое распространение в ряде стран. В этом случае пространство над маслом в расширителе, заполненное азотом, соединяется трубкой с эластичным резервуаром из пластического материала (специальная резина, капрон, нейлон и т. п.). Этот резервуар обычно помещают в защитный металлический кожух. Известны также конструкции резервуаров переменного объема, которые изготавливают из тонкого листового металла [Л. 13-20].

Рис. 13-4. Напряжение коронирования трансформатора ПО кв при скачкообразном снижении давления в азотной подушке с 2 ат до Р [Л. 13-18].

Размеры резервуара и объем азота выбирают таким образом, чтобы обеспечить возможность изменения уровня масла в расширителе в необходимых пределах без существенных колебаний давления в системе. Для поглощения влаги, которая по тем или иным причинам может перейти в азотную подушку (из масла или изоляции), предусматривается химический осушитель, устанавливаемый между расширителем и эластичным резервуаром. Такая система защиты применяется не только в небольших трансформаторах, но даже в трансформаторах мощностью свыше 100 000 ква [Л. 13-19].

Преимуществом описанной системы защиты являются простота исполнения, высокая надежность, работа при атмосферном давлении, что предохраняет от газовыделения из масла и, наконец, возможность легко применить ее для трансформаторов, находящихся в эксплуатации.

Техническая сложность осуществления такой защиты заключается в подборе достаточно механически прочного, химически устойчивого и газонепроницаемого материала для эластичного резервуара. При изготовлении герметичных трансформаторов необходимо обеспечить хорошую сушку и дегазацию твердой и жидкой изоляции и последующее насыщение масла азотом. Для последней операции используют специальные установки, в которых дегазированное масло распыляется в верхней части бака и, стекая вниз, насыщается азотом. Степень насыщения масла инертным газом зависит от кратности циркуляции масла в системе, а количество растворенного азота контролируется прибором [Л. 13-21, 13-22].

Кроме упомянутых основных схем защиты масла в трансформаторе, известны различные их модификации.

Система «Атмосил» работает при атмосферном давлении (см. рис. 13-2,5).

Основным элементом системы является эластичный сильфон из специального каучука, помещаемый в расширитель трансформатора и изолирующий дегазированное масло от соприкосновения с воздухом. Сильфон соединен с атмосферой; он компенсирует температурные колебания объема масла. Описаны успешные испытания этой системы на трехфазном трансформаторе мощностью 135 000 ква на напряжение 240 кв [Л. 13-23]. В некоторых конструкциях эластичный сильфон в расширителе заполняется воздухом под очень небольшим избыточным давлением, благодаря чему поверхность сильфона плотно соприкасается с маслом [Л. 13-24].

Система типа «Атмосил» имеет существенное преимущество перед системами защиты, в которых используется масло, насыщенное азотом. Отсутствие в масле растворенных газов повышает надежность изоляции трансформатора с защитой типа «Атмосил», поскольку устраняется одна из причин ионизации — газовые включения в масле.

Снижение опасности ионизации изоляции особенно существенно в современных конструкциях трансформаторов на сверхвысокие напряжения (750 кв и выше).

Известна конструкция масляных затворов, которые изолируют внутреннюю полость бака от окружающей атмосферы [Л. 13-25].

Затвор представляет собой трубу, изогнутую в виде нескольких пологих колен, расположенную горизонтально. Один конец трубы соединен с баком трансформатора, а другой сообщается с окружающей средой. В трубу залито масло, и каждое колено образует масляный затвор. В другом варианте затвор образуется двумя неглубокими горизонтальными сосудами, имеющими по нескольку концентрических стенок, создающих лабиринт. В центре одного сосуда имеется патрубок, которым он сообщается с баком трансформатора. Недостатком такого способа защиты масла, помимо относительно трудоемкой конструкции, следует считать необходимость наблюдения за наличием инертного газа в системе, поскольку через масляный затвор происходит диффузия газа.

Представляет интерес конструкция расширителя с резиновой диафрагмой-мембраной (см. рис. 13-2,5). Такая система по принципу действия близка к системе «Атмосил».

Расширитель собирают из двух полуцилиндров, скрепляемых вдоль образующих. Между этими половинами монтируется диафрагма из специальной резины (чаще всего на основе найрита, армированного нейлоновой тканью) толщиной 2 мм. Диафрагма делит внутренний объем расширителя на две части. Нижняя часть сообщается с баком трансформатора, верхняя — с окружающим воздухом.

При температурных изменениях объема масла резиновая диафрагма изгибается. В ряде случаев в верхней части расширителя монтируется стрелочный прибор с механическим приводом, указывающим положения диафрагмы при различных режимах эксплуатации [Л. 13-26]. Сообщается, что такой расширитель, установленный на трансформаторе мощностью 5 000 ква, безотказно работает в течение 5 лет [Л. 13-27].

Описанная конструкция расширителя привлекает простотой исполнения, в связи с чем она используется рядом зарубежных фирм, выпускающих трансформаторы [Л. 13-26, 13-28], в том числе на напряжение 400 кв при мощности 60 Мва [Л. 13-29]. Можно предвидеть лишь трудности в подборе достаточно прочного и надежного материала для изготовления диафрагмы-мембраны.

В одном из известных вариантов системы атмосферного давления эластичный компенсатор расположен в нижней части бака трансформатора (см. рис. 13-2,7). В этом случае масло, циркулирующее между компенсатором и расширителем, полностью изолировано от масла в баке трансформатора. Следовательно, процесс старения масла в расширителе не отразится на качестве масла в самом трансформаторе. К недостаткам такой системы можно отнести трудность контроля за исправностью такого компенсатора, а также сложность размещения его внутри бака трансформатора,

Представляет интерес конструкция, в которой в расширитель помещают поплавок (рис. 13-5). Очертания поплавка соответствуют форме расширителя. Поплавок выполняет функцию плавающей крыши на поверхности масла в расширителе, предотвращая непосредственный контакт масла с воздухом. По периметру поплавка предусмотрена перегородка из эластичного материала, один край которого соединен с поплавком, а другой зажат в уплотнении между двумя половинами расширителя [Л. 13-61].

Интересен проект защиты масла, работающей под вакуумом [Л. 13-3]. Расширитель обычного типа соединен с постоянно работающим вакуумным насосом (см. рис. 13-2,8). В основном баке трансформатора поддерживается давление чуть выше атмосферного. Между баком и расширителем раположен перепускной (редукционный) клапан, через который в случае необходимости часть масла из бака трансформатора переливается в расширитель. При недостатке масла в баке дополнительный масляный насос (не показан на схеме) перекачивает его из расширителя. При такой системе не только предотвращается возможность окисления и увлажнения масла, но и улучшается качество последнего за счет удаления из него растворенных газов. Подобное оборудование еще не испытывалось на практике и целесообразность применения его должна быть подтверждена.

Рис. 13-5. Схема расширителя с «плавающей крышей» на поверхности масла ('вариант системы низкого

давления) [Л. 13-30]. 1 — расширитель, состоящий из двух половин; 2 — поплавок; 3 — эластичная перегородка; 4 — масло внутри расширителя, соединяющееся с маслом в баке трансформатора; 5 — масло в расширителе, не соприкасающееся с маслом в баке трансформатора (затвор); 6 — бак трансформатора.

Выпускаются герметичные трехфазные трансформаторы мощностью до 1 500 ква с цилиндрическим расширителем, диаметр которого значительно превосходит высоту. Расширитель расположен на крышке трансформатора и представляет собой металлический сильфон [Л. 13-31, 13-32].

В последние годы получила распространение [Л. 13-33—13-35] система защиты масла в трансформаторах, которая работает при небольшом (0,03— 0,06 ат) избыточном давлении азота в расширителе (рис. 13-6).