Трансформаторное масло (стр. 57 )

Такой режим поддерживается специальным автоматическим устройством, которое реагирует на малейшие изменения давления в системе. При повышении давления в расширителе 2 избыточное количество азота компрессором 4 перекачивается в баллон 3. При снижении давления азота в расширителе регулятор давления 5 пропускает из баллона 3 необходимое количество азота. Регулирующий манометр 6 осуществляет управление работой компрессора и регулятора давления. Такой системой защиты масла оборудованы крупные трансформаторы на напряжения 220—380 кв.

Для трансформаторов мощностью 1 000 Мва в единице и напряжением 750 кв, очевидно, потребуется весьма совершенная защита изоляции от увлажнения. Кроме уже описанных осушителей с цеолитами заслуживает внимания конструкция автоматически действующего осушителя [Л. 13-36], в которых вымораживается влага из газа.

Действие охладителя основано на принципе поверхностного эффекта термоэлектрического модуля. Температура в канале охлади° С и ниже. Влага, осаждающаяся в виде льда на стенках канала, периодически удаляется нагреванием канала до +10° С (при изменении направления тока); вода собирается в нижней части трубки и стекает наружу. Для питания осушителя трансформатора, вмещающего 45 т масла, потребная мощность постоянного тока составляет 100 ва. Следует отметить, что такая система не предохраняет изоляцию от контакта с кислородом. Для замедления окисления масла и старения целлюлозной изоляции целесообразно использовать одну из описанных выше систем защиты изоляции, очевидна типа «Атмосил».

Рис. 13-6. Схема защиты масла от окисления и увлажнения с автоматическим регулированием давления азота для трансформаторов 220 — 380 кв [Л. 13-34].1 — бак трансформатора;2 — свободное пространство под маслом в расширителе; 3 — баллон для азота емкостью 300 л, давление в котором поддерживается в пределах 1—10 ат; 4 — компрессор; 5 — регулятор давления; 6- регулирующий манометр (пределы давлений 0,035— 0,060 ат).

Таковы основные конструкции систем защиты масла от окисления, применяемые в настоящее время. Применение герметичных трансформаторов обусловило широкое проведение исследований, связанных с этой проблемой.

Большинство известных работ посвящено вопросам экспериментального изучения закономерностей растворения различных газов в трансформаторном масле в зависимости от давления, температуры, величины поверхности и других факторов [Л. 13-37 - 13-40] , подысканию формул и методов расчета давлений, возникающих в герметичных трансформаторах [Л. 13-8, 13-41, 13-42], зависимости электрической прочности масла от газовыделения, связанного с изменением растворимости газа [Л. 13-9, 13-18, 13-19, 13-23, 13-43].

Известно, что, помимо азота, в качестве инертной среды, предохраняющей масло от окисления, можно использовать углекислый газ (СО2). Последний в отличие от азота обладает свойством уменьшать свою растворимость в масле с повышением температуры, что благоприятно сказывается на стабильности электрической прочности масла при изменениях температурного режима в герметичном трансформаторе [Л. 13-44]. Подобными свойствами обладает [Л. 13-39] газообразный фторхлоруглерод CI2 F2C.

Трансформаторы, оборудованные той или иной системой защиты масла от окисления, эксплуатируются в некоторых странах уже более 20 лет. Опубликованные данные, которые могли бы подтвердить практическую эффективность той или иной системы защиты, еще очень мало. Известны данные по эксплуатации силовых герметичных трансформаторов в США в течение 3 лет (с температурой верхних слоев масла +85° С) [Л. 13-45].

Положительные результаты, свидетельствующие о значительно большем сроке службы масла и изоляционных материалов в герметичных трансформаторах по сравнению с трансформаторами обычного типа, получены после длительных (более 11 лет) испытаний специальных моделей силовых трансформаторов [Л. 13-46, 13-47].

В 1962 г. Электрозаводом имени совместно с Мосэнерго были осуществлены стендовые испытания небольших трансформаторов, оборудованных той или иной системой защиты масла от окисления [Л. 13-48]. Эти испытания проводились в течение 1 720 ч в форсированном режиме при температуре масла (в верхнем слое) +95° С и подтвердили, что старение масла и изоляции происходит медленнее при наличии азота над поверхностью масла (табл. 13-1).

В течение последних нескольких лет в Мосэнерго системой азотной защиты масла оборудовано было 300 работающих силовых трансформаторов различной мощности (от 100 до 51000 ква). Положительные результаты такого мероприятия, осуществленного силами персонала энергосистемы, не замедлили сказаться. Если до модернизации трансформаторов кислая реакция водной вытяжки залитого в них масла (основной браковочный показатель) появлялась уже через 1—2 года эксплуатации, то после оборудования трансформаторов азотной защитой в течение 4—5 лет наблюдаются лишь незначительные изменения качества масла [Л. 13-49].

Приведенные данные свидетельствуют о целесообразности применения систем защиты масла от окисления в трансформаторе, основанных на принципе предотвращения контакта масла с кислородом воздуха.

Старение трансформаторов (тип ОМ 1,2/6), оборудованных различными системами защиты масла от окисления и увлажнения [Л. 13-48]

Таблица 13-1

	Показатели масла после старения
Тип трансформатора в зависимости от способа защиты масла от окисления	Цвет единицы оптической плотности	Кислотное число, мг КОН/г	Содержание водорастворимых кислот, мг КОН/г	tg при +70 0С, %
Системы защиты нет.	0,65	0,18	0,080	1,5
Расширитель обычного типа	0,39	0,21	0,070	0,9
Расширитель трехсекционного типа с масляным затвором	0,31	0,10	0,030	0,9
Азотная подушка над маслом	—	0,12	0,050	1,8

Примечания:

1. Температура верхнего слоя масла в трансформаторе +95°C; продолжительность эксплуатации 1 720 ч.

2. Обмотка пропитана бакелитовым лаком.

3. Трансформаторы заполнены маслом из бакинских нефтей 1960 г.

4. Показатели масла до окисления; цвет 0,02; кислотное число 0,03 мг КОН/г; водорастворимые кислоты отсутствуют; tg при 70° С 2,5%.

Целесообразность применения той или иной системы защиты зависит от мощности трансформатора, стоимости и габаритов дополнительной аппаратуры, предполагаемых условий эксплуатации и т. д. Существенные преимущества герметизации оправдывают затраты на осуществление ее даже в небольших трансформаторах.

Годовой экономический эффект от внедрения азотной защиты

[Л. 13-49]

Таблица 13-2

Мощность трансформатора, ква	Напряжение обмотки ВН, кв	Годовой экономический эффект (руб/т) азотной защиты масла по сравнению с
1) отсутствием защитных устройств	2) наличием термосифонных фильтров и воздухоосушителей
а) при условии замены забоа - кованного масла	б) ПРИ условии восстановления масла на месте с помощью адсорбентов
180—320	6—10	33,79	21,10
10000 70 000	35 110	40,57-	4,40 8,40	9,16 13,02

По данным [Л. 13-50], стоимость эксплуатации 1 т трансформаторного масла в год в трансформаторах, оборудованных азотной защитой, в среднем в 5—7 раз меньше, чем в трансформаторах обычного типа.

Годовой экономический эффект (в рублях на тонну масла) от внедрения азотной защиты согласно подсчетам, проведенным в одной из энергосистем (Мосэнерго), характеризуется следующими цифрами (табл. 13-2) [Л. 13-49].

13-2. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕРМОСИФОННЫХ ФИЛЬТРОВ И ЭФФЕКТИВНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Помимо описанных выше способов защиты масла в трансформаторах от окисления, которые можно отнести к наиболее радикальным, применяются и другие, менее эффективные методы, способствующие некоторому замедлению старения жидкой и твердой изоляции.

Известный эффект достигается за счет обеспечения более равномерного распределения температурных градиентов по обмоткам.

Рис. 13-7. Схема трансформатора с выносным охладителем и (принудительной подачей горячего масла в нижнюю часть бака.

1 — система радиаторов естественного охлаждения масла; 2 — насос, нагнетающий горячее масло в нижнюю часть бака трансформатора

На рис. 13-7 приведена схема охлаждения трансформатора, в которой горячее масло, взятое насосом из верхней части бака, нагнетается в нижнюю часть его. Параллельно функционирует система естественной циркуляции масла через радиаторные трубы. В результате удается снизить температуру в наиболее нагретой точке трансформатора примерно на 10° С, что обусловливает замедление старения изоляции [Л. 13-51].

Интересный опыт осуществлен был на одной из подстанций (Л. 13-52]. Были соединены трубами по типу сообщающихся сосудов баки работающего и резервного трансформаторов. Это привело к снижению рабочей температуры в трансформаторе, а следовательно, способствовало увеличению срока службы масла и твердой изоляции.

Другой метод, позволяющий замедлить накопление продуктов окисления в масле основан на естественной циркуляции масла через постоянно действующий фильтр, так называемый термосифон. Последний заполнен адсорбентом, который поглощает продукты окисления масла. Термосифон присоединяется к трансформатору так же, как радиатор охлаждения. Циркуляция масла через термосифон происходит вследствие наличия температурного градиента между нижними более холодными слоями масла и верхними, нагретыми (рис. 13-8).