Трансформаторное масло (стр. 61 )

Рис. 14-14. Установка для сушки, фильтрации и дегазации трансформаторного масла фирмы Stream-line Filters, Ltd [Л. 14-33]. 1 — вход грязного масла; 2 — фильтр грубой очистки; 3 — нагреватель; 4 — теплообменник; 5 — насос для грязного масла; б—корпус фильтра; 7 — фильтрующие элементы; 8 — вентиль для выпуска воздуха из фильтра; 9 — регулятор давления; 10 — отфильтрованное масло; 11 — распылитель масла; 12 — вакуумный бак; 13 — поплавок магнитного выключателя регулятора уровня; 14 — чистое, сухое масло; 15 — насос для чистого масла; 16 — выход готового масла; 17 — регулятор температуры;18 — пропорциональный регулятор; 19 — спуск осадка; 20 — воздушный компрессор; 21 — ресивер для воздуха; 22 — вакуумный насос; 23 — ловушка для влаги.

Для контроля качества получаемого масла до и после фильтров с отбеливающей глиной включены ячейки для измерения сопротивления масла в потоке. Работа установки отличается высокой экономичностью и стоимость ее полностью окупается в течение 2—3 лет. Стоимость регенерации (с последующим ингибированием) составляет около 50% стоимости свежего масла, причем качество регенерированного масла со стабилизирующей присадкой не уступает качеству свежего.

Весьма интересна конструкция установки для сушки и фильтрации трансформаторного масла, выпускаемой фирмой Stream-line Filters, Ltd (рис. 14-14). Эта установка обеспечивает, по данным фирмы, отделение от масла частиц размером более 10 мк. Остаточное содержание влаги в масле не более 0,001% вес. Остаточное газосодержание не более 1% объема [Л. 14-33].

14-3. РЕГЕНЕРАЦИЯ ОТРАБОТАННЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ

МАСЕЛ

В процессе эксплуатации трансформаторное масло увлажняется, происходит засорение его механическими примесями, в масле накапливаются продукты окисления. Часть этих соединений, находящихся в масле и ухудшающих его электроизоляционные свойства, поглощается твердыми изоляционными материалами; в результате снижается сопротивление изоляции трансформатора.

Известно, после 20-летней эксплуатации трансформатора мощностью 23 Мва на напряжение 150/50 кв кислотное число масла повысилось до 0,22 мг КОН, а значение tg при +90° С превысило 100%; при этом величина tg главной изоляции трансформатора при +60° С возросла до 44%. Для другого трансформатора после 17 лет эксплуатации tgd главной изоляции при +60° С составил 11,5% |[Л. 14-20]. В связи с этим одновременно с восстановлением отработанного масла из трансформатора следует производить обработку всей изоляции трансформатора с целью улучшения ее электроизоляционных свойств. Такие работы рекомендуется [Л. 14-20, 14-21] производить в следующей последовательности. Масло, слитое из работавшего продолжительное время трансформатора, в отдельной емкости подвергается регенерации, в процессе которой из него удаляются продукты окисления. Затем нагретое до температуры 50—80° С свежерегенерированное масло используется для промывки твердой изоляции трансформатора.

В этом случае масло с возможно большей скоростью неоднократно прокачивают через бак трансформатора. В процессе такой промывки часть продуктов окисления, адсорбированных твердой изоляцией, выделяется в масло (кислотное число и tg масла возрастают). Такое масло вновь подвергается регенерации. Естественно, что стабильность регенерированного масла значительно ниже, чем свежего, поскольку в процессе эксплуатации, а также при регенерации масло теряет значительную часть естественных ингибиторов окисления из числа тех, которые содержались в свежем масле. С целью улучшения окислительной стабильности регенерированного масла в него вводят искусственные ингибиторы окисления (см. гл. 4). Таким ингибированным маслом вновь заполняют трансформатор. Наблюдения показывают, что после подобной обработки масла и изоляции трансформатора tg последней заметно снижается в первые месяцы эксплуатации, принимая в дальнейшем устойчивое значение (рис. 14-15).

На практике обычно регенерируют эксплуатационные трансформаторные масла с кислотным числом порядка 0,2 мг КОН/г. Масла с большим кислотным числом (0,4—0,6 мг КОН/г) встречаются сравнительно редко. Это объясняется тем, что согласно действующим правилам эксплуатации [Л. 14-22] трансформаторные масла подлежат замене при появлении кислой реакции водной вытяжки масла, что обычно соответствует относительно низким значениям кислотного числа масла (не более 0,10—0,15 мг КОН/г). В связи с этим при регенерации таких трансформаторных масел не требуется применение сложного оборудования и высокоактивных химических реагентов, подобных тем, которые используются при очистке масляных дистиллятов в процессе их производства. По этим же соображениям, очевидно, наиболее целесообразно осуществлять регенерацию трансформаторных масел на местах их потребления в энергосистемах, не создавая централизованных регенерационных станций, поскольку затраты, связанные с транспортировкой масла к месту регенерации и обратно, будут больше, чем стоимость его восстановления. Для проведения работ по регенерации масла необходимо располагать передвижными регенерационными установками, с помощью которых можно на местах осуществлять необходимый цикл восстановления масла.

Рис. 14-15. Снижение tg главной изоляции трансформаторов после осуществления цикла регенерация масла—промывка изоляции — регенерация масла — ингибирование масла — заполнение трансформатора. 1 — трансформатор мощностью 23 Мва, 150/50 кв, который эксплуатировался 20 лет [Л. 14-20]; 2 — трансформатор мощностью 35 Мва, 220 кв, который эксплуатировался 15 лет [Л. 14-21]; 3 — трансформатор мощностью 23 Мва, 150/50 кв, который эксплуатировался 17 лет [Л. 14-20].

Задача создания типовых передвижных установок для регенерации трансформаторных масел в энергосистемах является весьма актуальной, поскольку отсутствие такого оборудования затрудняет в ряде случаев восстановление отработанных трансформаторных масел. В то же время эксплуатационный опыт свидетельствует, что в энергосистемах в течение года накапливается значительное количество трансформаторных масел, подлежащих регенерации в связи с высоким кислотным числом или наличием низкомолекулярных кислот. Это количество может быть оценено примерно в 10% общего объема масла, залитого в эксплуатируемое оборудование. Существующие методы и технология регенерации кислых трансформаторных масел подробно описаны в работах [Л. 14-1, 14-23, 14-24], в связи, с чем ниже приводятся лишь краткие сведения по этим вопросам.

Для восстановления глубоко окисленных трансформаторных масел (с кислотным числом 0,4—0,6 мг КОН/г) в ряде случаев используют сернокислотную обработку. Масло, предварительно очищенное от воды и механических примесей, в специальной мешалке обрабатывают серной кислотой (удельный вес кислоты 1,84), которая добавляется порциями.

В каждом конкретном случае оптимальное количество кислоты подбирается опытным путем. Из данных, приведенных в табл. 14-2, следует, что для снижения кислотного числа масла с 0,16 до 0,01 мг КОН/г достаточно обработать масло 3% вес. серной кислоты. При регенерации более глубоко окисленного масла (с кислотным числом 0,6 мг КОН/г) расход серной кислоты возрастает до 7% вес. Заметим, что, по нашим данным, стабильность восстановленного таким способом масла значительно ниже, чем свежего (оценка по ГОСТ 981-55).

В производственных условиях продолжительность контактирования составляет обычно около 1 ч. После этого масло отстаивается до тех пор, пока не закончится осаждение кислого гудрона (продуктов взаимодействия серной кислоты со смолистыми соединениями масла), на что уходит 2—4 ч. Кислый гудрон выпускают из мешалки, а к маслу добавляют отбеливающую землю в количестве 2—3% вес. и перемешивают их в течение получаса. При этом происходит нейтрализация остатков кислого гудрона. После отстаивания чистое масло перекачивают из мешалки в отдельный бак, предварительно пропустив его через фильтр-пресс для удаления остатков земли. В баке масло контактирует при +30° С в течение часа с 6—10% отбеливающей земли. После отстоя глины масло фильтруют. Как видно из описания, кислотный способ очистки довольно сложен.

Для восстановления трансформаторных масел с кислотным числом до 0,2—0,4 мг КОН/г обычно применяются значительно более простые способы. Наибольшее распространение получил метод, основанный на использовании различного рода адсорбентов.

Последние обладают способностью поглощать продукты окисления, содержащиеся в эксплуатационных маслах. Адсорбенты различаются по величине удельной поверхности, а также по размерам пор. Эффективность адсорбции в значительной степени зависит от соотношения между размерами пор и средним диаметром молекул адсорбируемых соединений. Если размеры последних превышают размеры пор адсорбента, то процесс адсорбции затруднен. Поскольку молекулы большинства соединений, содержащихся среди продуктов окисления масла, характеризуются относительно большими размерами, естественно, что при восстановлении масел используют лишь крупнопористые адсорбенты.

Регенерация трансформаторного масла сернокислотным способом (в лабораторных условиях) [Л. 14-25]

Таблица 14-2

Наименования показателей масла	Значения показателей масла после контактирования с серной кислотой (плотность 1.83) в течение 15 мин при +50° С с последующей нейтрализацией 5% зикеевской земли при расходе кислоты, % вес.
	0	1	3	5	7
а) Масло с кислотным числом 0,16 мг КОН/г
Кислотное число, мг КОН/г	0,16	0,02	0,01	0,01	—
Натровая проба, баллы	4	2	2	2	—
Цвет, единицы оптической плотности	0,80	0,19	0,08	0,05	—
Смолы, поглощаемые силикагелем, %	2,10	0,75	0,37	0,34	—
Коэффициент преломления	1,4866	1,4862	1,4853	1,4851	—
Окислительная стабильность по ГОСТ 981-55:а) Кислотное число после окисления, мг КОН/г	—	1,2	0,97	0,74	—
б) Осадок, %	—	0,22	0,14	0,09	—
б) Масло с кислотным числом 0,59 мг КОН/г
Кислотное число, мг КОН/г	0,59	0,27	0,26	0,30	0,015*
Цвет, единицы оптической плотности	1,13	1,06	1,08	1,07	0,16*
Натровая проба, баллы	4	4	4	4	3*

*Нейтрализация масла производилась 10% зикеевской земли.