Регенерация трансформаторных масел - Регенерация масла в трансформаторах

НЕПРЕРЫВНАЯ РЕГЕНЕРАЦИЯ МАСЛА В ТРАНСФОРМАТОРАХ

Непрерывная регенерация значительно эффективнее периодической. Очевидно, что лучше систематически поддерживать масло в трансформаторах в состоянии, близком к состоянию свежего сухого масла (что обеспечивает надежную работу электроаппаратуры и, в конечном счете, увеличивает срок службы трансформаторов), чем допускать сильное его старение, приводящее к необходимости слива масла из аппаратуры для последующей регенерации. При непрерывном способе масло регенерируют без снятия нагрузки электросети.
Очистка масла в трансформаторах с помощью термосифонных фильтров — наиболее высокопроизводительный способ, обеспечивающий минимальные потери масла и исключающий затраты времени и труда на его смену и периодическую очистку. Благодаря удобству и хорошим результатам этот способ получил широкое распространение. Термосифонный фильтр представляет собой цельносварной цилиндр, заполняемый крупнозернистым адсорбентом и присоединяемый к трансформатору для его постоянного обслуживания (рис. 45). Циркуляция масла в фильтре происходит непрерывно вследствие разности температур, а следовательно, и разности плотностей масла в нижней и верхней частях термосифона и баке трансформатора. Масло в термосифонном фильтре движется сверху вниз.
В соответствии с ГОСТ 11677—65, масляные трансформаторы мощностью 160 кВА и более должны быть оборудованы термосифонными фильтрами. ОРГРЭС разработал размерный ряд термосифонных фильтров, включающий 17 типов, которые различаются по количеству вмещающегося адсорбента — от 1 до 200 кг (табл. 57). Ряд термосифонных фильтров разработан с учетом их применения на различных трансформаторах в зависимости от мощности и места установки (на открытых подстанциях и в закрытых помещениях).

Рис. 45. Типы термосифонных фильтров:
а — для трансформаторов малой мощности; б — для трансформаторов средней мощности, устанавливаемых в закрытых помещениях; е — для мощных трансформаторов.
Таблица 57. Типоразмеры термосифонных фильтров 

На рис. 46 приведены некоторые применяемые в эксплуатации варианты присоединения термосифонных фильтров к трансформаторам, а в табл. 58 — условия применения их в трансформаторах разных мощностей. К находящимся в эксплуатации трансформаторам термосифонные фильтры обычно присоединяют через спускной патрубок расширителя и нижний боковой кран трансформатора. Оптимальное количество адсорбента (обычно силикагеля с насыпной плотностью 0,5 кг/мэ), засыпаемого в термосифонный фильтр, равно в среднем 1% от массы (или 2% от объема) масла в трансформаторе.

Рис. 46. Способы подключения термосифонных фильтров разных типов: а — фильтры 0-1—0-5; б — фильтры 1—3; в — фильтры Г—IX.
Наибольший эффект очистки термосифонными фильтрами достигается при подсоединении их к трансформаторам с маслами, имеющими небольшие кислотные числа и нейтральную реакцию водной вытяжки. При большой окисленности масла применение термосифонных фильтров менее эффективно. В случае сильного старения масла, склонного к выделению шлама, который может отлагаться на обмотке и в кожухе трансформатора, термосифонный фильтр рекомендуется присоединять после ревизии трансформатора и тщательной очистки всех его деталей и кожуха от выпавшего шлама. Сильно окисленное масло целесообразно предварительно очистить на адсорбционной установке. Очевидно, лучше всего подключать термосифонные фильтры к трансформаторам со свежим маслом. Адсорбенты в термосифонных фильтрах сменяют при достижении кислотного числа масла 0,1—0,12 мг КОН/г, не дожидаясь появления кислой реакции водной вытяжки. Средний срок службы адсорбента до его замены в термосифонных фильтрах составляет, по эксплуатационным данным, примерно 3,5 года.

Таблица 58. Условия применения термосифонных фильтров в различных трансформаторах [351

Термосифонные фильтры впервые были применены на главных трансформаторах повышающей подстанции ИвГРЭС [22]. К трем трансформаторам (рис. 47) были подключены термосифонные фильтры, загруженные силикагелем. Как видно из графика рис. 48, кислотное число трансформаторных масел, эксплуатирующихся 15 лет при полной нагрузке трансформаторов, благодаря применению термосифонных фильтров не только не повысилось, по даже понизилось. На рис. 48 показано изменение кислотного числе масла в двух однотипных и работающих при одинаковом режиме трансформаторах, один из которых снабжен термосифонным фильтром. Термосифонный фильтр, загруженный активной окисью алюминия, обеспечивает восстановление масла и, что наиболее существенно, стабилизирует его в последующий период работы. На рис. 49 приведены результаты восстановления масел в термосифонных фильтрах, загруженных различными адсорбентами.
Таким образом, обширным эксплуатационным опытом подтверждена высокая эффективность активной окиси алюминия при применении ее в термосифонных фильтрах трансформаторов. Несколько худшие результаты получены при применении силикагеля КСК. Белью бокситы, значительные залежи которых открыты в последние

Рис. 47. Изменение кислотного числа масла в трех однофазных трансформаторах, оборудованных термосифонными фильтрами:
Д — включение термосифонных фильтров.

Рис. 48. Изменение кислотного числа масла в трансформаторах мощностью 560 кВА'.
1 — без термосифонного фильтра; 2 — с термосифонным фильтром, загруженным активной окисью алюминия.

Рис. 49. Изменение кислотного числа масла в трансформаторах, оборудованных термосифонными фильтрами, загруженными различными адсорбентами:
1 — крупка зикрсвсковой опоки; 2 — силикагель; з — белые бокситы, а — подключение термосифонного фильтра; ф — кислая реакция водной вытяжки, □ — слабокислая реакция водной вытяжки; О — нейтральная реакция водной вытяжки.
годы, могут также использоваться в термосифонных фильтрах; они оказывают примерно такое же действие па масла (по снижению кислотных чисел), как и активная окись алюминия. Исследования, проведенные ОРГРЭС в эксплуатационных условиях, показали, что белые бокситы обладают достаточной механической прочностью и высокими адсорбционными свойствами; стоимость их низка.

Рис. 51. Стабилизация свежих масел в трансформаторах с применением термосифонных фильтров: 1, 2, з, 4, 5 — трансформаторы мощностью соответственно 180, 180, 250, 320 и 320 кВА (окись алюминия «Носитель»); 6 — трансформатор мощностью 1000 кВА (силикагель); 7 — трансформатор мощностью 1800 кВА (силикагель); * — кислая реакция водной вытяжки; О — нейтральная реакция водной вытяжки.
Термосифонные фильтры с адсорбентами оказывают стабилизирующее действие на свежее трансформаторное масло. На рис. 50 показано стабилизирующее влияние на свежее масло силикагеля, активной окиси алюминия и окиси алюминия «Носитель». Образцы масел окисляли при 100° С в течение 1700 ч в специальном лабораторном окислителе ОРГРЭС, в схему которого введен термосифонный фильтр. При применении активной окиси алюминия и силикагеля

Рис. 50. Стабилизирующее влияние на свежее масло различных адсорбентов, загруженных в термосифонные фильтры;
1 — свежее масло без фильтра; 2 — активная окись алюминия; з — окись алюминия «Носитель»; 4 — силикагель.
были получены примерно одинаковые результаты. Наибольший эффект достигнут с окисью алюминия «Носитель». Указанные опыты подтверждаются данными, приведенными на рис. 51 [55].
При пропитке активной окиси алюминия раствором кальцинированной соды вдвое повышается ее стабилизирующее действие на свежее масло. При обработке адсорбентов (силикагеля, отбеливающей глины и др.) аммиаком их адсорбционная способность также повышается, и стабилизирующее влияние на масло усиливается [16].
Применение для загрузки термосифонных фильтров дефицитных и дорогих синтетических адсорбентов тормозило внедрение непрерывного способа регенерации масла в трансформаторах. В связи с этим были проведены работы по изучению новых, малодефицитных и эффективных адсорбентов. Заслуживают внимания в качестве адсорбентов для термосифонных фильтров крупка отбеливающей глины и активный глинозем [26, 39]. В табл. 59 приведены показатели качества масла до и после пропускания его через термосифонные фильтры, загруженные крупкой зикеевской опоки и активным глиноземом.
Таблица 59- Результаты эксплуатации термосифонных фильтров с крупкой зикеевской опоки и активным глиноземом

Полученные результаты показывают достаточно высокую активность зикеевской опоки и возможность ее применения для загрузки термосифонных фильтров. При этом расход крупки примерно в 2 раза выше, чем силикагеля, для получения такого же эффекта очистки масла. В связи с относительно невысокой стоимостью зикеевской опоки ее экономически целесообразно использовать только однократно, без последующей регенерации (несмотря на возможность восстановления такой крупки с частицами размером 3—7 мм). Активный глинозем применяют в качестве адсорбента для термосифонных фильтров из расчета 1 вес. %.
Многочисленными работами подтверждена возможность применения в термосифонных фильтрах опок месторождений Поволжья (районы Саратова, Вольска, Камышина, Волгограда и др.), которые по эффективности не уступают крупке зикеевской опоки и значительно превосходят гумбрин. Опоки Поволжья обладают сравнительно высокой нейтрализующей способностью по отношению к низкомолекулярным кислотам, образующимся в масле в первоначальный период его работы. Результаты, полученные при загрузке термосифонных фильтров саратовской опокой, приведены в табл. 60.
Использование крупки отбеливающих глин различных месторождений с адсорбционной способностью на уровне или выше крупки зикеевской опоки весьма перспективно. Подготовка крупки сводится к следующему. Сначала ее просеивают через металлическое сито, чтобы получились зерна размером не менее 2,5—3,0 мм, максимальный размер зерен 7 мм. Затем ее сушат при 150° С. Эта температура может несколько изменяться в зависимости от сорта применяемой глины, эффективность действия которой может повышаться с увеличением температуры.
Таблица 60. Качество масла в трансформаторах с термосифонными фильтрами, загруженными саратовской опокой

Содержание остаточной воды должно быть не более 0,3—0,4%. Просушенный адсорбент хранят в герметической таре.

Рис. 52. Восстановление и стабилизация масла в трансформаторах, оборудованных термосифонными фильтрами:
1, г, з, 4, s — трансформаторы мощностью соответственно 1800, 3200,
320, 180 и 180 кВА; * — кислая реакция водной вытяжки; О — нейтральная реакция водной вытяжки; Д — подключение термосифонного фильтра; □ — перезарядка термосифонного фильтра.
Термосифонные фильтры могут быть использованы для восстановления отработанного (эксплуатационного) масла. Масло с кислотным числом до 0,35 мг КОН/г с помощью термосифонного фильтра со сменой адсорбента восстанавливается до норм на свежее масло (рис. 52) [55].

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ РЕГЕНЕРАЦИЯ МАСЛА В ТРАНСФОРМАТОРАХ

Периодическую регенерацию масла в трансформаторах можно проводить как при их ревизии, так и в отключенных аппаратах или находящихся под напряжением.

Рис. 53. Устройство адсорберов:
а — стационарный; б — передвижной.
Чаще всего для этого используют стационарные и передвижные адсорберы, разработанные ОРГРЭС (табл. 61 и рис. 53).
Таблица 61- Типоразмерный ряд адсорберов конструкции ОРГРЭС

Регенерацию масла в трансформаторах с применением адсорбента, активированного аммиаком, рекомендуется проводить на установке с двумя последовательно включенными адсорберами. Тот, который заполнен свежим адсорбентом, как правило, включают в работу после адсорбера, уже находившегося в эксплуатации и устанавливаемого первым по ходу масла.

Регенерация масла при ревизии трансформаторов

Рис. 54. Схема установки для регенерации масла при ревизии трансформаторов:
1 — трансформатор; 2 — фильтрпресс; з — электроподогреватель; 4 — адсорбер; 5 — емкость для масла.
Рис. 55. Схема установки для регенерации масла с применением адсорбера: I — емкость для отработанного масла; 2 — электроподогреватель; з — адсорбер; 4 — емкость для регенерированного масла.

При ревизии трансформаторов без доставки их в ремонтные организации регенерацию масла проводят по схеме, приведенной на рис. 54. В этом случае целесообразно восстанавливать масло во избежание остывания сразу после снятия напряжения с трансформатора.
Масло из трансформатора 1 забирают насосом и подают на фильтрацию через фильтрпресс 2, где от него отделяются механические примеси. Фильтрованное масло через Электроподогреватель 3 поступает в адсорбер 4 и далее собирается в емкости 5. Регенерированное масло, качество которого восстанавливается до норм ГОСТ на свежее масло, перекачивают обратно в трансформатор (по окончании ревизии) через фильтрпресс или через центрифугу и фильтрпресс.
Регенерацию масла при ревизии трансформаторов, доставляемых в ремонтные организации, обычно проводят по схеме, приведенной на рис. 55. Отработанное масло из трансформатора перекачивают в емкость 7, из которой оно самотеком (или насосом) через электроподогреватель 2 и адсорбер 3 поступает в емкость регенерированного масла 4. Из этой емкости его перекачивают в трансформатор через фильтрпресс.

Регенерация масла в трансформаторах под напряжением

Регенерацию масла под напряжением следует применять лишь в том случае, когда невозможно снять с трансформатора напряжения по тем или иным причинам. Она может проводиться в различных трансформаторах независимо от их мощности и напряжения, но при этом количество масла не должно быть менее 500 кг, а уровень его в расширителе после включения адсорбционной установки должен быть на половине высоты последнего.

Рис. 56. Принципиальная схема регенерации масла в трансформаторах под напряжением:
1 — трансформатор; 2 — электроподогреватель; 3 — адсорбер;
4 — фильтрпресс.
Регенерация масла под напряжением должна осуществляться квалифицированным персоналом, освоившим процесс очистки масла на адсорбционной установке. Неправильные действия обслуживающего персонала могут привести к тяжелым последствиям. Поэтому должно быть проверено знание персоналом соответствующих инструкций по эксплуатации установки и правил техники безопасности. При восстановлении масла в трансформаторах без снятия напряжения необходимо соблюдать особые меры предосторожности. Электропроводка на установке должна быть из специального кабеля или из провода с двойной резиновой изоляцией. Освещение выполняется в закрытой арматуре. Установка должна быть обеспечена необходимым противопожарным инвентарем (огнетушителями пенными типа ОП и углекислотными типа ОУ, ящиками с песком и лопатами, кошмами). Запрещается курить и разводить огонь вблизи установки.
Регенерацию проводят обычно на адсорбционной установке (рис. 56) по схеме: трансформатор — адсорбер — фильтрпресс — расширитель — трансформатор. В случае необходимости подогрева масла (преимущественно при восстановлении его в резервных трансформаторах) в схему установки перед адсорбером вводят электроподогреватель. Во время регенерации масла в трансформаторе отключают газовую защиту, которую вновь включают по окончании процесса восстановления масла не раньте чем через 72 ч. Маслорегенерационная адсорбционная установка подключается к силовому трансформатору при снятом напряжении. Нижний спускной кран трансформатора соединяют маслостойким шлангом с всасывающим патрубком установки. Нагнетательный маслопровод установки по направлению движения масла (адсорбер — фильтрпресс) соединяют с расширителем трансформатора и надежно укрепляют. Регенерационную установку заземляют.
Пуск установки проводится в следующем порядке. Непосредственно перед регенерацией из адсорбера вакуум-насосом отсасывают воздух. Затем адсорбер, предварительно заполненный подготовленным зернистым адсорбентом, и фильтрпресс, заряженный сухим фильтровальным картоном, заполняют сухим маслом. Установку заполняют маслом последовательно по линии адсорбер — фильтрпресс при открытых кранах для выпуска воздуха из аппаратов. После заполнения маслом краны закрывают. Затем открывают вентили на маслопроводах установки и нижпий кран трансформатора, к которому подсоединен всасывающий маслопровод установки, включают насос фильтрпресса и проводят регенерацию масла путем циркуляции его в установке. Контроль за ходом процесса осуществляется путем анализа проб масла, отбираемых до и после адсорбера: определяют кислотное число и реакцию водной вытяжки. Конец регенерации устанавливают по результатам химического анализа восстановленного масла.
В Центрэнергочермет для регенерации масла в трансформаторах под напряжением предложена установка, схема которой показана на рис. 57 [56]. Масло из трансформатора 12 самотеком поступает в адсорбер 6', а затем в бак 7, соединенный с атмосферой только стальной трубкой 10, верхняя точка которой должна находиться выше расширителя 13. На конце трубки установлен воздушный фильтр 8. В нижней части бака имеется штуцер, соединенный с насосом 9 для перекачки масла в расширитель трансформатора. Перед пуском установки проверяют возможность свободного выхода воздуха из расширителя, правильность сборки схемы, плотность соединения маслопроводов и заполнение маслом адсорбера и расширителя до верхнего уровня. Открывают вентили 1 и 2 и регулируют производительность адсорбера по расходу масла через вентиль 4. Производительность адсорбера, которая обычно не превышает 200—300 л/ч, окончательно регулируют вентилем 1. По окончании регулировки вентиль 4 закрывают и открывают вентиль 3 на линии подачи масла в бак. Как только масло в расширителе 13 опустится до нижнего уровня, поступление его в адсорбер прекращается. Из бака 7 после его наполнения масло перекачивают насосом в расширитель.
Если объем бака 7 больше объема масла, которое нужно слить из расширителя, то поступают следующим образом: заполняют расширитель до верхнего уровня, спускают из него до нижнего уровня масло в бак, после чего закрывают вентиль; доливают масло в бак установки через отверстие, закрытое пробкой 11, до его заполнения, после чего закрывают пробку; откачивают масло из бака в расширитель до верхнего уровня, после чего ведут регенерацию, как указано выше. Установка проста в эксплуатации, и присутствие персонала необходимо только во время перекачки масла. Непременным условием надежной работы установки является ее герметичность.

Рис. 57. Схема регенерации масла в трансформаторе, предложенная Центроэнергочермет:
1, 2, 8,4,5 — вентили; 6 — адсорбер; 7 — бак; 8 — воздушный фильтр; 9 — насос; 10— стальная трубка; 11—пробка бака, 12 — трансформатор;
13 — расширитель; а, б — нижний и верхний указатели уровня масла в расширителе.
Регенерация масла в трансформаторе с отключением напряжения производится с соблюдением указанного выше режима работы с той разницей, что в линию подачи масла до адсорбера включают подогреватель, обеспечивающий нагрев входящего в адсорбер масла до 60—70° С.