Эксплуатация трансформаторов - Сушка трансформатора

8.   Сушка трансформатора является очень ответственной операцией, от правильности проведения ее во многом зависит надежность дальнейшей работы.
Применяют два вида сушки:
1)      Сушка без вакуума производится воздуходувкой и нагнетаемым ею горячим воздухом.
2)      Сушка под вакуумом - в собственном баке с нагревом магнитными потерями в баке трансформатора или 0-последовательности в самом трансформаторе.
Сушка трансформатора воздуходувкой производится в специальной, хорошо утепленной камере. Камера может быть деревянной, но внутри она должна быть выстлана асбестом и поверх обшита металлическими листами для пожаробезопасности. Эскиз сушильной камеры для трансформатора показан на рис.6: t° - термометры сопротивления или термопары; Тр - сушимый трансформатор; СК - утепленная сушильная камера; ИУ - искроуловитель (металлическая сетка); ВН - электро- или паронагревателъ; В - вентилятор. На всосе вентилятора устанавливается матерчатый фильтр для предотвращения попадания пыли.

Расчет производительности воздуходувки

1.      Производительность воздуходувки (м3/ч) выбирается из расчета 90-кратного объема камеры.
2.      Мощность печи нагревателя:
 (кВт),            
где    0,31 (ккал/м3 ×°С) - объемная теплоемкость воздуха;
 (м3/ч) - производительность воздуходувки;
 и  (°C) - температура воздуха на входе в воздуходувку и на выходе из нагревателя.

Рис.6. Сушка трансформатора воздуходувкой

Температура воздуха на входе в сушильную камеру не должна превышать 105°С. Камеру следует утеплить так, чтобы температура на выходе из верхнего отверстия была не ниже 80-90°С.
Температура активной части трансформатора не должна превышать 105°С.
Ускоряет сушку периодическое снижение температуры трансформатора (отключением нагревателя): внутренние слои изоляции остаются более горячими и влага выходит из них наружу.
Желательно, чтобы разница температур между наружным слоем изоляции и температурой магнитопровода была в периоды отключения нагревателя примерно 15-20°С и продолжительность такого периода составляла 15-20 часов. Температура магнитопровода оказывается выше температуры обмотки при отключении нагревателя потому, что обмотка охлаждается значительно быстрее магнитопровода.
Не рекомендуется охлаждать магнитопровод ниже 70-95°С, а обмотку ниже 65-70°С.
Этот цикл термодиффузии может неоднократно повторяться. Процесс сушки регистрируется в журнале и вычерчивается на графике сушки, пример которого приведен на рис.7: 1 - температура воздуха, 2 - температура изоляции; 3 - сопротивление изоляции обмотки. Горизонтальный участок a-б на кривой изменения сопротивления изоляции трансформатора характеризует окончание процесса сушки - уровень изоляции неизменен при неизменной температуре. На участке б-в сопротивление изоляции увеличивается при снижении температуры трансформатора после отключения нагрева - это также характеризует сухую изоляцию. Высушенная обмотка до ее остывания должна быть кг-К можно скорее погружена в «сухое» дегазированное масло.

Рис.7. График сушки трансформатора

Сушка под вакуумом в собственном баке

Для. уменьшения требуемой мощности нагрева на 30-40% бак утепляется листовым асбестом.
Под дно бака ставятся электронагреватели из расчета 1,5 -3,0 кВт/м² поверхности дна трансформатора.
Мощность нагрева определяется по формуле:

                            ,                                         

где      (м) - высота бака; (м) - периметр бака; (кВт/м²) - удельные потери на 1 м² поверхности бака. =1,5кВт/м² для всех трансформаторов, кроме =2,5кВт/м² для трансформаторов со встроенным РПН.
Нагревательная обмотка может быть одно- или трехфазная.

Расчет однофазной обмотки

Число витков:

                            (витков),                              

где (В) - напряжение; (м) - периметр бака; (-) –коэффициент, значение которого равно: при =1,5  А =1,6; при =2,5  А =1,5.
Для трехфазной обмотки расчет следующий (см. схему трехфазной обмотки на рис.8).
Обмотка состоит из трех отдельных фаз. Число витков первой и третьей обмоток равно, у второй обмотки число витков несколько меньше:

                            (витков);             

                            (витков);                       

где обозначения прежние.
Токи в обмотках вычисляются следующим образом: для однофазной обмотки

                            (А);                                

для трехфазной обмотки

                            (А).                          

Рис.8. Индукционный нагрев трансформатора

 принимается равным 0,7, если обмотка укладывается прямо на бак без воздушного зазора; 0,35 - если предусматривается воздушный зазор 20-40мм. Напряжение: для однофазной обмотки - 220 В; для трехфазной обмотки - 380 В.
Низкий коэффициент мощности может быть компенсирован шунтовыми емкостями, величина которых вычисляется по формуле:

                            (мкФ),                       

где (В) - напряжение обмотки.
В табл.9, приводятся примеры выполнения обмоток.

Таблица 9

На рис.9 приведена схема сушки в собственном баке под вакуумом: В - фильтр для очистки подсасываемого воздуха; Тр - бак трансформатора; охл.кол. - охладительная колонка, в которой скапливается конденсат; вак.нас. - вакуум-насосы.

Рис.9. Вакуумная сушка трансформатора в своем баке

Технология сушки под вакуумом

Бак очищается и протирается досуха. Выемная часть трансформатора опускается в бак. Провода от термометров сопротивления выводятся наружу через уплотнения. Бак герметизируется  и утепляется. Проверяется его герметичность: ступенями по 100 мм рт.ст. поднимается вакуум до 740-750 мм рт.ст. Бак считается герметичным, если натекание не превышает 200 мм рт.ст./час. Включается нагрев, и за 20-30 ч температура бака поднимается до 100°С. Создается вакуум 200 мл рт.ст., который держится два часа, затем постепенно снижается.
После этого измеряется количество выпавшего конденсата в охладительной колонке (рис.49). Продолжается нагрев при атмосферном давлении до достижения магнитопроводом и изоляцией 95-105°С при температуре в баке 100-105°С. Для трансформаторов 330-500 кВ для этого требуется не менее 80 часов. Температура стенок бака не должна превышать 115°С. В процессе подъема температуры каждые 2 часа создается на 30 мин вакуум 250-300 мм рт.ст. После снятия вакуума измеряется количество выпавшего конденсата.
При нагревании магнитопровода до 95-105°С равномерными ступенями по 100 мм рт.ст. за 15 мин вакуум поднимается до 400 мм рт.ст. и держится 1 час, затем снова поднимается по 200 мм рт. ст. за 15 мин до максимального по условиям прочности бака.(Подсос подогретого воздуха 0,5 объема/час).
Установившийся режим выдерживается, пока не прекратится выделение влаги в охладителе, не установится постоянное сопротивление изоляции и постоянное значение тангенса дельта изоляции,
Во время сушки ведется запись результатов измерений и строится график процесса сушки, показанный на рис.10.

Рис.10. График вакуумной сушки

По окончании сушки нагрев отключается, а вакуум не снимается, пока активная часть не остынет до 80-85°С. Тогда в бак наливается «сухое» масло, отвечающее всем требованиям норм и нагретое до 45-60°С. Заливка производится через верхний край бака со скоростью не более 3 т/ч.
При подъеме уровня масла до верхнего ярма устанавливается вакуум, который держится от 3 до 10 часов. Затем вакуум снимается, и трансформатор выдерживается несколько часов в масле.
Трансформатор охлаждают до 50°С, затем возможно быстро поднимают выемную часть из бака для ревизии и опускают обратно в масло.