Изоляция трансформатора при соприкосновении с увлажненным маслом или воздухом интенсивно поглощает влагу и теряет свои изоляционные свойства. Для восстановления изоляции — увеличения ее сопротивления — трансформатор необходимо сушить. В условиях эксплуатации часто возникает необходимость определения качества изоляции трансформатора, чтобы решить о дальнейшей эксплуатации его без сушки.
Чтобы определить возможность включения трансформатора с напряжением 6—10 кВ в дальнейшую эксплуатацию без сушки, необходимо взять пробу масла из нижнего крана трансформатора, сделать химический анализ и испытать электрическую прочность его. Масло считается годным, если в нем нет следов воды, пробивное напряжение не менее 25 кВ при испытании его электрической прочности в стандартном маслопробойнике. Далее надо определить коэффициенты абсорбции:
где R60 — сопротивление изоляции, полученное через 60 сек после приложения напряжения к изоляции от мегомметра 1000 -к 2500 в;
R15 — то же, по через 15 сек.
Изоляция считается годной, если К = 1,3, для определения коэффициентов абсорбции К необходимо сделать шесть замеров мегомметром — три 60-секундных и три 15-секундных между обмоткой высшего напряжения и корпусом, между обмоткой низшего напряжения и корпусом, между обмотками трансформатора.
Ни один из трех коэффициентов абсорбции не должен быть меньше чем 1,3.
Значения сопротивления изоляции при включении трансформатора в эксплуатацию не должны уменьшаться более чем на 40 % против значений, замеренных после ремонта или на заводе-изготовителе при той же температуре, или значений, приведенных к той же температуре; отсчет делать через 60 сек после начала измерения.
Следует иметь в виду, что при уменьшении температуры сопротивление резко возрастает, а потому следует привести значение измеренных сопротивлений к температуре, при которой измерялось сопротивление на заводе-изготовителе или на ремонтном предприятии; сопротивление изоляции измеряют между обмотками и каждой обмоткой и корпусом. Для приведения измеренных сопротивлений к другой температуре их делят или умножают на температурный коэффициент сопротивления изоляции β. Значения коэффициента β следующие.
Приведем пример. На заводе-изготовителе сопротивление изоляции было измерено при температуре 55° С и составляло 10 мегом — R55. На месте установки трансформатора сопротивление изоляции было измерено при температуре 20° С и оказалось равным 30 мегом— R20. Приведем сопротивление изоляции к 55е С, пользуясь коэффициентом β;
изоляцию следует считать годной.
Указанная проверка применима для всех трех значений сопротивления изоляции трансформатора. Ориентировочно можно считать, что сопротивление изоляции увеличивается в 1,5 раза при понижении температуры на каждые 10°.
Если нет данных завода-изготовителя или ремонтного предприятия о величине сопротивления изоляции, можно сравнить измеренные сопротивления изоляции с опытными данными Мосэнерго.
Класс напряжений кВ | Сопротивление изоляции (мОм) при температуре, °С | |||||||||
10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 30 | 90 | 100 | |
б—10 | 900- | 450— | 225- | 120— | 64— | 36- | 19- | 12—8 | 8-5 | 5—3 |
Сопротивление изоляции трансформатора не должно быть меньше пределов, указанных выше. Если сопротивление изоляции приближается к нижнему пределу, изоляцию надо считать неполноценной.
Когда активная часть трансформатора находилась на воздухе не свыше чем 16 ч при сухой погоде (относительная влажность воздуха не более 65%) или не более 12 ч при влажной погоде (относительная влажность до 75%), то увлажнение изоляции трансформатора считают допустимым. Продолжительность заливки масла в трансформатор в эти сроки не включена.
Способы сушки
Известно много способов сушки трансформаторов. В условиях сельского хозяйства сушить трансформаторы можно без вакуума. Сушку активной части трансформаторов можно производить так.
В сушильном шкафу.
Этот способ рекомендован для сушки трансформаторов малой мощности, то есть таких, активная часть которых может поместиться в сушильном шкафу. Способ требует длительного времени и больших затрат энергии.
Сушка индукционными потерями в собственном баке.
Способ пригоден для большинства трансформаторов, не требует источника переменного тока нестандартных напряжений при мощности трансформатора 20 кВА и более. Однако этот способ имеет ряд существенных недостатков: необходимо выполнять намагничивающую обмотку, велико время сушки, сравнительно велика затрата энергии на сушку.
Сушка токами нулевой последовательности.
Способ пригоден для трансформаторов всех мощностей. Время сушки значительно меньше, чем при вышеуказанных способах, затраты энергии на сушку невелики.
Сушка трансформатора в шкафу.
Активную часть трансформатора устанавливают в сушильный шкаф. Через проходные изоляторы шкафа делают выводы от первичной и вторичной обмоток и активной стали трансформатора. В сушильном шкафу температура 105° С (378° К). Сопротивление изоляции обмоток измеряют мегомметром на 1000—2500 в между первичной обмоткой и активной сталью, вторичной обмоткой и активной сталью трансформатора и между первичной и вторичной обмотками. В начале сушки сопротивление изоляции обмоток резко уменьшается, потом начинает медленно увеличиваться. Сушка считается законченной, если в течение 4—6 ч сопротивление изоляции остается постоянным при одной и той же температуре.
Для ускорения процесса сушки рекомендуется применять термодиффузию — периодическое снижение температуры в шкафу до 50—60° С (323—333° К), с последующим увеличением ее до температуры 105° С.
Сушка трансформаторов индукционными потерями в собственном баке.
Перед сушкой трансформатора масло сливают, активную часть извлекают из бака, насухо протирают бак.
После того как с активной части трансформатора стечет масло, ее устанавливают в бак. Перед установкой снимают изоляторы и уплотнения. На крышку трансформатора, используя одно из отверстий, монтируют трубу высотой 2,5 м, диаметр трубы 2". Оставшиеся отверстия закрывают металлическими крышками. Для контроля
температуры сушки на бак и активную часть ставят термопары. Нижний край трансформатора должен быть открыт, и к его фланцу привертывают отрезок трубы длиной 0,5 м, диаметром 1,2"; на эту трубу, обернутую миканитом или асбестом, наматывают нихромовую спираль мощностью 0,5 кВт. Бак трансформатора ставят на специальные подставки, а дно бака подогревают электропечью.
Стенки бака утепляют листовым асбестом. На бак наматывают намагничивающую обмотку медным или алюминиевым проводом.
Мощность, необходимую для сушки трансформатора, определяют по формулам:
Рн = 12Sб (105 — tн) 10 3 (кВт), бак не утеплен;
Ру —5Sб(105 -tн) 10 3 (кВт), бак утеплен,
где Sб— полная поверхность бака
tн — температура окружающей среды, ° С.
Полная поверхность бака
где h — высота бака, м,
П — периметр бака, м.
Поверхность бака, на которую наматывают намагничивающую
обмотку
где h0 — высота бака, занятая обмоткой, м.
Удельная поверхностная мощность.
По таблице 13 определяют параметры А и Н в зависимости от ΔΡ.
Таблица 13
ΔΡ, кВт/м2 | и | А | ΔΡ. | H | А | ΔΡ, | н | А |
0,75 | 19,5 | 2,33 | 1,35 | 32,5 | 1,77 | 2.4 | 46,9 | 1,44 |
0,8 | 20,5 | 2,26 | 1,4 | 33,5 | 1,74 | 2,5 | 48 | 1,42 |
0,85 | 22 | 2,18 | 1,45 | 34,5 | 1,71 | 2,6 | 49,1 | 1,41 |
0,9 | 23,5 | 2,12 | 1,5 | 35,5 | 1,68 | 2,7 | 50,2 | 1,39 |
0,95 | 24,5 | 2,07 | 1,6 | 36,5 | 1,65 | 2,8 | 51,3 | 1,38 |
1 | 25,5 | 2,02 | 1,7 | 38 | 1,62 | 2.9 | 52,3 | 1,36 |
1,05 | 26,7 | 1,97 | 1,8 | 39,5 | 1,59 | 3 | 53,3 | 1,34 |
1,1 | 28 | 1,92 | 1,9 | 41 | 1,56 | 3,25 | 56 | 1,31 |
1,15 | 29 | 1,88 | 2 | 42,3 | 1,54 | 3,5 | 58.2 | 1,28 |
1,2 | 30 | 1,84 | 2,1 | 43,4 | 1.51 | 3.75 | 60,6 | 1,25 |
1,25 | 31 | 1,81 | 2,2 | 41,5 | 1,49 | 4 | 63,2 | 1,22 |
1,3 | 31,8 | 1,79 | 2,3 | 45,8 | 1,46 | — | — | — |
Число витков намагничивающей обмотки
Рис. 120. Схема сушки трансформатора токами нулевой последовательности: 1 — сварочный трансформатор; 2 — реактор; 3 — высушиваемый трансформатор.
где U — напряжение, подводимое к намагничивающей обмотке, в.
Ток намагничивающей обмотки, а
Сечение провода намагничивающей обмотки
При определении периметра ребристого бака выпрямленную длину боковых его стенок умножают на 0,6.
Для выполнения намагничивающей обмотки может быть применен любой установочный провод (ПР, ПРГ, ПРТО и т. п.) даже голый, намотанный на деревянные рейки.
Желательно большую часть намагничивающей обмотки размещать на нижней части бака.
Контролируют сушку так же, как и при сушке трансформатора в сушильном шкафу. После окончания сушки температуру внутри бака снижают до 80° С (353° К), бак заполняют маслом с температурой до 20° С (293 К) через нижний кран. После снижения температуры обмотки трансформатора до 40° С (313° К) активную его часть для осмотра извлекают из бака, а намагничивающую обмотку и все остальные приспособления для сушки демонтируют.
Сушка трансформаторов токами нулевой последовательности.
Все подготовительные работы при этом способе сушки выполняют, как и при сушке потерями в собственном баке, за исключением намотки намагничивающей обмотки. При этом способе сушки она не нужна (рис. 120).
Мощность, необходимую для сушки, определяют по формуле:
где S — номинальная мощность трансформатора, кВА. Напряжение сушки определится из выражения:
где Z0 — полное сопротивление нулевой последовательности, Ом cos ф0 — коэффициент мощности
сушки;
где Ζκ — сопротивление короткого замыкания трансформатора, Ом; I — высота обмотки (катушки), см;
b расстояние между магнитопроводом и стенкой бака, см,
где Uк% — напряжение короткого замыкания трансформатора (на паспорте), %;
Un — номинальное напряжение трансформатора (на паспорте), в;
Iн — номинальный ток трансформатора (на паспорте), а. Напряжение и ток необходимо брать для обмотки низшего напряжения трансформатора.
Cos ф0 — 0,2 — 0,7. Чем меньше мощность трансформатора,
тем меньше cos φ0.
Ток сушки подсчитывают по формуле:
Определение параметров сушки дано для трехфазных трансформаторов, имеющих схему, мощностью до 1000 кВА с напряжением 6—10 кВ на 0,4—0,23 кВ.
Измерять сопротивление изоляции обмоток можно только при отключенном трансформаторе, так как в фазах обмотки высшего напряжения наводится э. д. с. значительной величины от потоков нулевой последовательности.
