Пленочная защита трансформатора

Виды повреждений

Рис. 1. Повреждения трансформаторов
В связи с тем, что трансформатор включается в работу совместно с другими устройствами, любые повреждения на питающей линии, в низковольтных цепях или внутри бака одинаково опасны.

Среди актуальных видов аварий следует отметить следующие:

• Короткое замыкание между обмотками;
• Замыкание обмотки на корпус;
• Межфазные замыкания в линии;
• Межвитковые замыкания;
• Повреждение встроенного оборудования;
• Перегрев мест подключения, электрических контактов;
• Обрыв в цепи, нарушение целостности точек подключения или обмоток;
• Нарушение крепления железа, расшихтовка листов при ослаблении стяжек ярма с последующим перекрытием или разрушением витков.

Принцип работы пленочной защиты трансформатора

Более совершенным методом защиты трансформатора, по сравнению с азотной, является пленочная. В этом случае эффект, который дает дегазация масла, полностью используется, что обеспечивает длительную стабильность свойств трансформаторного масла во время работы трансформатора. Кроме того, упрощается технология обработки масла, так как исключается процесс азотирования и облегчается работа эксплуатационного персонала во время работы трансформатора.

Конструктивно пленочная защита выполняется в виде эластичного компенсатора, способного изменять свой объем при всех температурных колебаниях объема масла в трансформаторе, или в виде эластичной мембраны, плавающей на поверхности масла и свободно изгибающейся при изменениях объема масла в расширителе. В обоих случаях в надмасляном пространстве трансформатора сохраняется нормальное атмосферное давление. Уровень масла в расширителе определяется по стрелочному указателю (специальной конструкции), рычаг которого опирается на поверхность пленки. Трансформатор с пленочной защитой заполняется дегазированным маслом. Необходим периодический контроль газосодержания масла.

Принцип действия пленочной защиты трансформатора заключается в следующем: из масла и твердой изоляции удаляется газ. Герметизация трансформатора осуществляется с помощью эластичной емкости, установленной в расширителе трансформатора. Таким образом, обеспечивается более надежная защита изоляции трансформатора, так как исключается не только возможность окисления и увлажнения масла, но в значительной мере уменьшается вероятность возникновения электрических разрядов, центрами развития которых, как правило, являются газовые включения.

На трансформаторах с пленочной защитой, так же, как и на трансформаторах без нее устанавливаются фильтры непрерывной регенерации.

Наружная поверхность эластичной емкости имеет те же размеры и форму, что и внутренняя поверхность расширителя. Воздух или азот поступает внутрь эластичной емкости через осушитель. Внутри расширителя эластичная емкость подвешивается на петлях.

При увеличении объема масла в расширителе газ из емкости вытесняется в атмосферу или в емкость с азотом, а при уменьшении объема масла, наоборот, засасывается в эластичную емкость.

Расширитель трансформатора с пленочной защитой имеет патрубки для соединения с трансформатором и для доливки масла, петли для крепления эластичной емкости, газосборочный коллектор и монтажные люки. Внутри эластичной емкости установлен рычаг стрелочного маслоуказателя для контроля за уровнем масла в расширителе.

Газосборочный коллектор служит для выпуска воздуха из пространства между эластичной емкостью и расширителем во время монтажа. Во время эксплуатации коллектор с помощью реле, реагирующего на появление газа в нем, служит для контроля герметичности расширителя и эластичной емкости. В верхней части расширителя установлено реле поплавкового типа, которое должно подавать сигнал в случае повреждения эластичной емкости. Для более надежной герметизации трансформатора с пленочной защитой вместо предохранительной трубы устанавливается предохранительный клапан.

Монтаж трансформаторов с пленочной защитой

Технология монтажа трансформаторов с пленочной защитой имеет отличительные особенности, связанные с монтажом и установкой расширителя с эластичной емкостью и выполнением вакуумной обработки изоляции и масла.

Рисунок 1 — Устройство пленочной защиты.

а — расположение эластичной емкости в расширителе; б — принципиальная схема работы; 1 — воздухоосушитель; 2 — стрелочный маслоуказатель; 3 — эластичная емкость; 4 —подсоединителькый патрубок; 5 — монтажный люк; 6 — расширитель; 7 — сборный коллектор; 8 — рычаг маслоуказателя; 9 — реле поплавкового типа; 10 — кран для доливки масла; 11 — реле газовое; 12 — отсечный клапан

Монтаж расширителя производят на специально подготовленной для этого площадке до установки его на бак трансформатора. Перед закреплением в расширителе с наружной поверхности эластичной емкости снимают салфеткой пудру и проверяют герметичность емкости при помощи мыльного раствора. Для этого наполняют емкость воздухом до избыточного давления 3,0 кПа.

После удаления мыльного раствора с поверхности салфеткой или чистым сухим трансформаторным маслом, нагретым до температуры 40—50°С, выпускают воздух из оболочки и сворачивают ее в рулон по ширине, подворачивая боковые стороны так, чтобы петли для подвески оболочки оказались сверху. Связывают оболочку киперной лентой вблизи петель (рисунок 2,а—в), завязывают узлы ленты на бант, а к петлям подвязывают ленты стропы (отрезки киперной ленты или шнура длиной 8—10 м каждый).

Одновременно проверяют герметичность расширителя путем создания в нем избыточного давления воздуха 25 кПа и мест уплотнений, а также подозреваемых мест неплотностей прибором ТУЗ-5М либо галоидным течеискателем. При отсутствии этих приборов места неплотностей можно обнаружить при помощи мыльного раствора. Все обнаруженные неплотности устраняют. Снимают люки для установки и закрепления эластичной емкости и проверяют состояние внутренней поверхности расширителя. Внутренняя поверхность должна быть чистой и не иметь острых кромок, заусениц, могущих повредить эластичную емкость.

Подтягивая концы лент-строп, протянутых через патрубки, заводят эластичную емкость внутрь расширителя так, чтобы отверстие в ней под указатель уровня масла было направлено к люку, и подвешивают ее на петлях за металлические кольца, установленные в патрубках. После этого ленты-стропы и обвязочные ленты удаляют.

На съемный фланец со шпильками надевают резиновую прокладку и в таком состоянии его продевают через отверстие внутрь оболочки, после чего оболочку уплотняют в месте прохода указателя уровня масла (рисунок 2,б, в).

Рисунок 2 — Монтаж эластичной емкости

б — уплотнение в месте установки маслоуказателя; в — заведение эластичной емкости в расширитель; 1 — эластичная емкость; 2 — палец; 3 — патрубок; 4 — пробка; 5 — петля; 6 — уплотняющий фланец; 7 — лента-строп

Если длина пленки больше длины расширителя, ее расправляют по длине и в торце складывают в конверт. При обращении с эластичной емкостью нужно соблюдать следующие предосторожности, чтобы обеспечить ее сохранность:

1. Перед монтажом оболочку следует хранить в развернутом виде на стеллажах, не допуская перегибов, защищать ее от воздействия прямых солнечных лучей, смазочных материалов, бензина, керосина, кислот, щелочей и других веществ и газов, разрушающих резину и ткань, и располагать на расстоянии не менее 1 м от теплоизлучающих аппаратов.

2. При хранении и монтаже следует учитывать изменение механических свойств емкости в зависимости от температуры. Поэтому хранить оболочку нужно при температуре окружающего воздуха от —25 до +25°С, не допускать ее деформаций при отрицательной температуре. Перед проведением операций, вызывающих деформацию оболочки, следует предварительно выдержать ее при температуре 15—25°С в течение 24 ч. Устанавливать оболочку в расширитель следует при положительной температуре. В случае необходимости проведения такой работы при отрицательной температуре (до —35°С) оболочку необходимо предварительно выдержать в трансформаторном масле с температурой более 0°С В течение не менее 10 сут. 3. После установки эластичной емкости во избежание повреждения нельзя проводить работы, связанные с местным нагревом расширителя (например, сварку). После закрепления и уплотнения оболочки расширитель устанавливают на подставки высотой не менее 300 мм, предварительно уплотняя верхние патрубки и открывая пробки в них для выпуска воздуха (рисунок 3).

Рисунок 3 — Схема вытеснения воздуха из расширителя

1 — стеклянный маслоуказатель; 2 — эластичная емкость; 3 — патрубок; 4 — манометр; 5 — кран; 6 — источник подачи сжатого воздуха; 7 — трансформаторное масло; 8 — отсечный клапан; 9 — маслопровод

До монтажа эластичную емкость надо хранить при температуре от  — 20 до +25° С в развернутом виде в месте, защищенном от попадания прямых солнечных лучей. Внутренняя поверхность расширителя должна быть чистой, без острых краев и заусенцев. Эластичную емкость заводят в расширитель и подвешивают на петлях за металлические кольца, установленные в патрубках.

Заливаемое в трансформатор масло должно содержать влаги примерно 0,0008% и газа около 0,05% по объему.

Конструкция расширителя и эластичной емкости не рассчитана на вакуум, поэтому заливка расширителя маслом производится без вакуумирования расширителя дегазационной установкой, причем насос дегазационной установки должен обеспечить подачу дегазированного масла в расширитель, преодолев перепад давления между остаточным давлением в установке и атмосферой. Чтобы удалить воздух из расширителя, его заполняют маслом до тех пор, пока масло не покажется в пробке реле. Затем масло сливают. По мере уменьшения объема масла в расширителе эластичная емкость опускается, плотно облегая внутреннюю поверхность расширителя.

Заливка масла

Заливка масла в трансформатор производится под вакуумом через промежуточную емкость. Заливка прекращается, когда масло появится в промежуточной емкости. Трансформатор соединяют с расширителем только после отключения вакуумного насоса. Во время эксплуатации необходимо следить за состоянием расширителя, эластичной емкости (не произошло ли нарушения герметичности) и за остаточным содержанием газа в трансформаторном масле.

Причем если будет определяться не только количество газа, но и его состав, то это позволит определить повреждения, развивающиеся в изоляции значительно раньше, чем сработает газовое реле.

Кривые изменения концентрации влаги в масле и растворенного в нем воздуха в зависимости от времени эксплуатации трансформатора 417 МВХА, 500 кВ, оборудованного пленочной защитой: I — содержание влаги, % по массе; 2- содержание воздуха, % по объем. На показаны кривые изменения концентрации влаги и газа в трансформаторах с пленочной защитой.

Результаты анализа масла из трансформаторов с пленочной защитой приведены в табл. 1.

Таблица 1

Из приведенных данных видно, что часть трансформаторов была недостаточно герметична. Значительное потемнение масла (2 — 6) и увеличение кислотного числа (0,03 —  0,1) указывают на окисление масла.

Пленочная защита будет эффективна только при достаточно надежной герметизации трансформатора и возможно полном удалении воздуха из масла и твердой изоляции.

Последнее условие необходимо, так как если воздух и не будет поступать в трансформатор из атмосферы, процесс окисления масла может идти за счет растворенного в нем воздуха. Пленочная защита так же, как и азотная защищает трансформатор от проникновения в него атмосферных осадков, но не исключает образования влаги внутри трансформатора в процессе его работы.

Защита печных трансформаторов

Методика расчёта освещения в бытовых и производственных помещениях

Работа печей связана с резким нарастанием и снижением тока, поэтому дифференциальную защиту здесь применять не рекомендуется, а только газовую и тепловую. Нагревательные элементы таких печей могут работать от пониженного напряжения от 220–660 Вольт. Чаще всего здесь применяются специальные электропечные трансформаторы. Конечно же, речь идёт от печах для плавки металла, а не для приготовления пищи. В них режимы плавки меняются как питающим напряжением, так и величиной тока дуги. Печные трансформаторы должны быть оборудованы защитой от перегрузок, а также при возникновении К. З. Защиту от перегрузок устанавливают на низкой стороне, а трансформаторы тока для мгновенного срабатывания на высокой стороне. При этом уставку реле настраивают таким образом, чтобы она не отключалась при нормальных эксплуатационных К. З, ведь они работают в таком режиме и при некоторых коротких замыкания отключение не должно происходить, а только лишь поднятие электродов.

В любом случае в итоге хочется отметить что от настройки и правильности срабатывания зависят последствия ненормальных режимов работы трансформатора, а значит и стоимость последующего ремонта.

Как продлить время службы трансформаторного масла?

Масла экстракласса могут бессменно эксплуатироваться около 25 лет. Но стандартный продукт приходится очищать спустя один год, по прошествии пяти лет, его следует подвергать регенерации.

Однако существует ряд процедур, продлевающих срок эксплуатации данного продукта: • Устранение контакта масла с атмосферой посредством установления маслорасширителей с поглотителями воды и кислорода, выдавливание воздуха из состава масла; • Недопущение перегревания масла в ходе эксплуатации; • Систематическое очищение масла от включений воды и шлама; • Непрерывное процеживание масла; • Ввод в состав масла противоокислительных присадок.

Недостатки пленочной защиты

К недостаткам пленочной защиты относят сложность размещения и герметизации эластичных пленок внутри расширителя, а также невозможность повседневного визуального контроля за их исправностью. Герметичность пленки проверяется при ремонте трансформатора. Внеочередная проверка ее состояния должна проводиться в случае срабатывания газовой защиты трансформатора.