Трансформаторное масло (стр. 58 )

Рис. 13-8. Схема работы трансформатора, оборудованного термосифонеым фильтром, осуществляющим непрерывное поглощение из масла продуктов его окисления.1 — термосифонный фильтр.

Трестом ОРГРЭС разработано 17 типов термосифонов для трансформаторов различных габаритов [Л. 13-53, 13-54]. В соответствии с требованиями ГОСТ 11677-65 масляные трансформаторы мощностью 160 ква и выше должны иметь термосифонный фильтр. Количество адсорбента обычно составляет в среднем 1% по отношению к весу масла в трансформаторе. Таким образом, для крупного трансформатора, вмещающего около 100 т масла, требуется 1 т адсорбента, для размещения которого необходимы пять термосифонных фильтров диаметром 775 и высотой 1000 мм.

Чаще всего в качестве адсорбента для термосифонных фильтров применяют силикагель марки КСК, т. е. крупнопористый сорт его. Перед применением силикагель подвергается предварительной просушке и просеиванию (величина зерен допускается в пределах 0,5—3,5 мм). Помимо силикагеля, рекомендуется применять окись алюминия [Л. 13-54].

Хорошими адсорбционными свойствами по отношению к низкомолекулярным кислотам и мылам, находящимся в масле, обладают некоторые естественные отбеливающие земли, например крупка зикеевского месторождения [Л. 13-53].

При обработке адсорбентов газообразным аммиаком возрастает способность их поглощать кислые продукты из масла [Л. 13-55, 13-56].

В последние годы нашли применение различного рода искусственные адсорбенты, содержащие окись алюминия в сочетании с некоторыми другими соединениями [Л. 13-57, 13-58]. Следует заметить, что за рубежом термосифонные фильтры для очистки трансформаторного масла используются главным образом в странах, не имеющих собственных месторождений нефти, в которых цены на нефтепродукты весьма высоки (например, в Японии).

Рис. 13-9. Хроматограмма, иллюстрирующая поглощение ингибиторов окисления трансформаторного масла во время фильтрации его через гранулированный глинозем [Л. 13-67].1 — масло, содержащее две присадки (Б и В), до фильтрации; 2 — то же масло после фильтрации; ингибиторы полностью поглотились адсорбентом; 3 — фильтрованное масло после добавления к нему присадок Б и В с концентрацией 0,1% каждого; П — парафиновые углеводороды масла;Н — нафтеновые углеводороды масла; А — ароматические углеводороды масла; Б — присадка 2,6-дитретичный бутилфе-нол; В — 4,4'-ди-(2,6-ди-гретичный бутилфенол).

Для удаления растворенных в эксплуатационном масле медных и железных мыл рекомендуется использовать ионообменные смолы, например сульфонированную полистирольную смолу, которая загружается в термосифонный фильтр совместно с адсорбентом [Л. 13-59]. Особенности эксплуатации термосифонных фильтров подробно описаны в литературе [Л. 13-53, 13-54, 13-60, 13-66].

Применение термосифонных фильтров имеет свои положительные и отрицательные стороны.

К положительным следует отнести возможность осуществить восстановление масла в самом трансформаторе без отключения последнего. Это особенно существенно при применении неингиби-рованных масел с невысокой химической стабильностью, которые приходится часто менять. С другой стороны, оборудование трансформаторов термосифонами приводит к повышению их стоимости (дополнительная трудоемкость, расход металла и химикатов). Кроме того, в эксплуатации необходимо постоянно следить за работой термосифонов, периодически заменять в них адсорбент и регенерировать его. Все это, естественно, удорожает и усложняет обслуживание трансформаторов, что особенно существенно при эксплуатации автоматизированных подстанций, на которых количество обслуживающего персонала сведено до минимума. Если же не обеспечить требуемый уход за работой термосифона (своевременную смену адсорбента), он причинит больше вреда, чем пользы. В случае отключения последнего от трансформатора или же при потери адсорбентом активности дальнейшее окисление масла будет происходить более интенсивно, чем в аналогичных условиях без такого фильтра. Как показывают наблюдения, в некоторых случаях может происходить более интенсивный износ целлюлозной изоляции.

Дело в том, что адсорбенты поглощают из масла не только продукты окисления, но и естественные ингибиторы, а также некоторые виды стабилизирующих присадок, добавляемых в масло (рис. 13-9). Последнее было экспериментально установлено [Л. 13-67] путем определения концентрации некоторых ингибиторов масла методом хроматографии в тонком слое. Это обстоятельство следует принимать во внимание при решении вопроса о целесообразности оборудования трансформаторов термосифонными фильтрами. Очевидна также необходимость во всех случаях при испытаниях эффективности адсорбентов определять изменения концентрации ингибиторов в масле. Предлагалось [Л. 13-54, 13-61] использовать ингибированные масла в трансформаторах с включенными термосифонными фильтрами. Однако и в этом случае желательно периодически оценивать количественное содержание ингибитора в масле. Для этих целей в случае применения присадок алкил - и аминофенольного типа можно применять упомянутый метод хроматографии в тонком слое или же спектрографическое определение, описанное в [Л. 13-68]. Для количественного определения других типов присадок могут быть использованы специфические реакции.

Следует заметить, что применение спектрального (инфракрасного) анализа позволило установить практическое постоянство концентрации в масле присадки ионола как после перколяции, так и после контактирования с алюмогелем, силикагелем, зикеевской землей и активированным углем [Л. 13-69].

Глава четырнадцатая

ПОДГОТОВКА СВЕЖИХ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ МАСЕЛ

Увеличение рабочего напряжения и мощности трансформаторов связано с увеличением их веса и габаритов. В этом направлении возможности ограничиваются условиями транспортировки трансформаторов. В связи с этим возникает необходимость обеспечить в трансформаторах лучшую электрическую изоляцию в меньшем объеме, что влечет за собой повышение рабочих напряженностей в изоляции. В этих условиях, помимо требований к конструкции, важное значение имеет усовершенствование процессов сушки твердой изоляции и пропитки ее маслом.

Для практики весьма важно в сравнительно короткие сроки получать большие объемы трансформаторного масла с высокими электроизоляционными свойствами. В предыдущих главах было показано, что даже небольшие количества влаги, газовые пузырьки и механические примеси снижают электрическую прочность масла, а некоторые из перечисленных примесей являются причиной высоких диэлектрических потерь. Удаление из масла примесей приводит к восстановлению электрофизических показателей масла до требуемого уровня.

14-1. УДАЛЕНИЕ ВЛАГИ

Вода может находиться в масле в виде эмульсии или в растворенном состоянии. Проще всего освободить масло от эмульсионной влаги путем отстоя масла в резервуарах с коническим дном или наклонно установленных (последнее облегчает спуск отстоявшейся воды). Подсчет показывает, что для удаления влаги этим способом требуется значительное время. Так, например, в керосине (v= l,5 сст при температуре 20° С) капля воды диаметром 1 мк опускается на 12,7 мм в день, в трансформаторном масле — соответственно на 0,6 мм в день. При центрифугировании увлажненного масла скорость удаления из него влаги значительно возрастает. В связи с этим на практике для осушки трансформаторного масла широко используются центрифуги. При этом одновременно с влагой из масла удаляются и механические примеси. Обычно центрифуги (рис. 14-1) работают на принципе разгрузки очищаемой жидкости самотеком. Производительность центрифуг для очистки трансформаторного масла может быть различной (в среднем 2000—10000 л/ч). Обычно перед входом в центрифугу масло нагревается специальным электроподогревателем. Имеются центрифуги вакуумного типа, работающие при давлении менее атмосферного, создаваемом отдельным вакуум-насосом. Эффективность таких аппаратов выше, поскольку при их работе происходит частичное удаление из масла также растворенной влаги. С помощью центрифугирования из масла нельзя удалить всю растворенную в нем воду, газовые включения, а также легкие загрязняющие примеси типа волокон и т. п. В связи с этим центрифугирование трансформаторного масла следует рассматривать как предварительную ступень подготовки масла. И только в тех случаях, когда масло предназначено для заливки в трансформаторы напряжением ниже 35 кв, обработка его с помощью центрифуг может быть признана достаточной.

Рис. 14-1. Схема работы центрифуги системы фирмы Де-Лаваль [Л. 14-2].

1 — вход загрязненного и увлажненного масла; 2 — выход чистого масла;3 — отвод воды; 4 — осадок из твердых частиц; 5 — вращающийся барабан;6 — сепарирующие тарелки.

В СССР для очистки трансформаторного масла применяются центрифуги серий: НС, С и НСМ [Л. 14-1]. За рубежом подобного рода центрифуги изготавливают различные фирмы; наибольшей известностью пользуются центрифуги фирмы Де-Лаваль [Л. 14-2].

Представляет интерес действующий на принципе центрифугирования аппарат для осушки жидкостей — «Центритерм» [Л. 14-2], представляющий собой комбинацию центрифуги и испарителя.

Рис. 14-2. Внешний вид испарителя «Центритерм» [Л. 14-2].

Ротор аппарата состоит из комплекта двухстенных конусных тарелок с паровой рубашкой, по которым под действием центробежной силы осушиваемая жидкость (например, масло) продвигается очень тонкими слоями. Указывается на эффективность работы и компактность такой аппаратуры. Так, установка с испарительной способностью 800 кг воды в час занимает площадь 5м2 при высоте 2 м (рис. 14-2).

Одним из наиболее эффективных способов осушки трансформаторного масла, который нашел довольно широкое применение, является распыление масла в аппаратах-дегидраторах, работающих при давлениях ниже атмосферного. Аналогичный эффект достигается при медленном перетекании масла в очень тонких слоях, например, через колонки, заполненные большим количеством мелких элементов (так называемая насадка). Чем больше степень разрежения в аппарате, тем полнее и быстрее происходит удаление растворенных влаги и газов из масла и тем ниже может быть температура масла при осушке. В [Л. 14-3] приведены данные, показывающие, что удаление влаги из масла происходит достаточно быстро и полно при температурах порядка + 50° С, когда в системе поддерживается давление 0,5 мм рт. ст.