Капитальный ремонт трансформаторов

В объем капитального ремонта трансформаторов кроме работ, выполняемых при среднем ремонте, входят работы, связанные с разборкой активной части. Необходимость ее разборки может быть вызвана повреждением обмоток или магнитной системы, износом их изоляции. В первом случае обмотки полностью или частично заменяют новыми или восстанавливают старые, во втором устраняют повреждение, полностью или частично переизолируют пластины магнитной системы. В технологический процесс капитального ремонта обязательно входит сушка, а при необходимости прогрев и подсушка активной части. В данной главе рассмотрен капитальный ремонт трехфазных трансформаторов II—IV габаритов без РПН; некоторые особенности ремонта более мощных трансформаторов будут рассмотрены отдельно.

Разборка трансформаторов

При капитальном ремонте полностью сливают из трансформатора и его устройств масло, демонтируют вводы, газовое реле, расширитель, выхлопную трубу, привод переключающего устройства, термосифониый фильтр, охладители (радиаторы), приборы контроля и защиты, проводку системы охлаждения, контрольно-измерительных и защитных устройств. Разболчивают крышку и, если она не скреплена с активной частью, стропят ее, снимают с бака и укладывают на заранее подготовленное место, затем стропят и вынимают из бака активную часть. Если крышка механически связана с активной частью, то их поднимают вместе. После выемки из бака активную часть устанавливают на ремонтную площадку и приступают к разборке. Разборку активной части, скрепленной с крышкой подъемными шпильками, начинают с отсоединения от переключателя и вводов регулировочных и линейных отводов. Перед отсоединением отводы нумеруют, прикрепляя к ним бирки с соответствующими обозначениями. В зависимости от конструктивного исполнения вводы и переключающее устройство демонтируют до или после демонтажа крышки с активной части.
До съема крышки мерной рейкой измеряют расстояние между ней и полкой ярмовой балки верхнего ярма. Измерение производят у каждой подъемной шпильки. Эти размеры являются контрольными при сборке. Неправильная установка крышки по высоте приводит к тому, что при установке в бак либо активная часть висит на крышке, не упираясь в его дно, либо крышка не достает до рамы. Застропив крышку за установленные на ней рымы и натянув стропы так, чтобы они не провисали, небольшим ломиком поочередно отвинчивают рымы с подъемных шпилек, после чего гаечным ключом отвинчивают и снимают с них верхние гайки и шайбы.
Затем медленно, без рывков поднимают крышку так, чтобы ни одно из отверстий не задевало за резьбу шпилек и крышка со всех шпилек снималась одновременно. Ее поднимают немного выше шпилек и транспортируют на подготовленное для нее место. Если отдельные устройства не были демонтированы с крышки до снятия ее с подъемных шпилек, то крышку кладут на козлы, позволяющие демонтировать эти устройства. Далее отвинчивают гайки, крепящие подъемные шпильки к полкам верхних ярмовых балок, укомплектовывают их снятыми гайками, шайбами, рымами и укладывают на стеллаж, предназначенный для складирования демонтируемых устройств и: крепежных деталей.
Затем приступают к демонтажу с активной части переключателей, если они закреплены на ней, например переключателей реечного и барабанного типов, отводов и их несущей конструкции. Чтобы снять реечный переключатель, от зажимов неподвижных контактов отсоединяют регулировочные отводы и отвинчиванием гаек разболчивают его крепление к ярмовым балкам. Если переключатели барабанного типа, то визуально находят места паек регулировочных отводов с ответвлениями обмоток, ножом снимают изоляцию с этих мест и, разделив соединения, отвинчивают гайки со шпилек, крепящих переключатель к вертикальным буковым планкам, извлекают шпильки из отверстий и снимают переключатель вместе с комплектом скрепляющих его бумажно-бакелитовых деталей, который называют «установкой» переключателя.
Перед демонтажом отводов, если отсутствуют чертежи, снимают эскиз их разводки и креплений планками. Далее демонтируют детали крепления отводов, раскрепляют планки и раздельно укладывают их на стеллажи для отводов ВН и НН. В местах соединения с обмотками отводы очищают от изоляции, срезая ее на конус в двух направлениях в сторону спая. Изоляцию удаляют на длине 50—200 мм в зависимости от ее толщины и диаметра провода.
Для разъединения отводов большого сечения спай нагревают электрическими клещами с угольными электродами, применяемыми для пайки. Чтобы изоляция не воспламенилась, вблизи места нагрева по обе стороны от спая оголенные отводы обкладывают мокрым тестообразным асбестом. Соединения из проводов небольшого сечения разъединяют кусачками или рычажными ножницами типа саперных. Если обмотки или отводы не предполагают заменять новыми, то места соединения разделяют аккуратно по месту спая так, чтобы не повредить их концы. Отводы, не нуждающиеся в ремонте, укладывают на стеллаж, поврежденные, у которых оплавилась, выгорела или нарушилась изоляция, откладывают отдельно.
Если все отводы имеют хорошую изоляцию и не нуждаются в замене, их не разбирают подетально, а снимают вместе с несущей деревянной конструкцией. Это позволяет значительно сократить объем работы при сборке. В процессе разборки все устройства и детали, особенно переключатели и приводной механизм, тщательно осматривают и проверяют. Устройства и детали, у которых обнаружились такие дефекты, как поломка, трещины, люфты, подгары подвижных, неподвижных контактов и зажимов, повреждения резьбы, потемнение изоляции в местах соединений, указывающие на некачественную пайку, следует заменить или восстановить. Их откладывают отдельно от исправных.
Закончив демонтаж с активной части переключающих устройств, отводов и их несущей конструкции, распрессовывают обмотки, верхнее ярмо и снимают с него ярмовые балки.
Если обмотки запрессованы кольцами (см. рис. 1), ослабляют нажимные винты 5, отвинчивая контргайки и винты, отвинчивают гайки на стяжных шпильках верхнего ярма и ослабляют его стяжку. Если обмотки запрессованы вертикальными шпильками 8 (рис. 2), то, равномерно отвинчивая гайки стяжных шпилек 9, распрессовывают ярмо, затем, отвинчивая контргайки 11 и гайки 12, распрессовывают обмотки. Следует иметь в виду, что при распрессовке ярмо может пружинить, отбрасывая крайние пакеты и ярмовые балки 10 в стороны. Поэтому ярма более мощных трансформаторов после ослабления прессующих устройств временно скрепляют П-образными скобами, расставляя их в шахматном порядке по верхней поверхности ярма.

После этого окончательно отвинчивают гайки стяжных шпилек верхнего ярма и вынимают их (если они сквозные) из отверстий ярма вместе с бумажно-бакелитовыми трубками. Если трубка свободно не извлекается из отверстия ярма, ее выбивают легкими ударами молотка по приставленной оправке. Трубки, гайки и шайбы осматривают, исправные в укомплектованном состоянии укладывают на стеллаж, а имеющие дефекты складируют отдельно.

Затем удаляют шинку 13 заземления, снимают верхние ярмовые балки и изолирующие их от ярма электрокартонные прокладки 14. Небольшие ярмовые балки снимают руками. Для съема балок более мощных трансформаторов применяют подъемные механизмы и стальные стропы. При стяжке ярм внешними шпильками или полубандажами распрессовка ярма и снятие балок упрощаются: застропив балки, их концы временно скрепляют технологическими шпильками, постепенно, до полного отвинчивания гаек основных внешних шпилек или полубандажей, ослабляют прессовку ярма, затем удаляют технологические шпильки, снимают прессующие детали и балки.
Ярмовые балки со стороны отводов ВН и НН не взаимозаменяемы, поэтому при съеме их маркируют надписями «Сторона НН», «Сторона ВН». Ярмовые балки обычно укладывают на деревянные подкладки.
Далее снимают верхнюю уравнительную изоляцию 7. Если разборке подлежит магнитная система, демонтируют вертикальные шпильки 8 и приступают к расшихтовке верхнего ярма. Ее начинают с обеих сторон (ВН и НН) от крайних пакетов к середине ярма, вынимая одновременно по две-три пластины в зависимости от их количества в позиции (слое). Вынутые пластины укладывают в порядке расшихтовки друг на друга стопами на настил или специальные переносные стеллажи. При расшихтовке проверяют состояние изоляции пластин, отсутствие или наличие на их поверхности очагов перегрева, определяемых по выжженной изоляции, цветами побежалости стали и цвету лакового покрытия, отличного от нормального.
После расшихтовки верхнего ярма распушенные пластины стержней, выступающие над обмотками, связывают веревкой или мягкой проволокой, чтобы они не препятствовали снятию обмоток. Снимают верхнюю ярмовую изоляцию 6. Если демонтированная изоляция в хорошем состоянии, ее аккуратно укладывают на стеллаж и закрывают бумагой или брезентом. Поврежденную изоляцию откладывают отдельно для замены или ремонта.
Затем приступают к съему обмоток. При повреждении хотя бы одной обмотки в большинстве случаев приходится снимать со стержней все обмотки, потому что металлические оплавления и копоть, возникающие под действием электрической дуги, осаждаются на всех обмотках и изоляции. Сначала снимают наружные обмотки 3 (ВН). Для этого верхние концы внутренних обмоток 4 (НН) выгибают так, чтобы они приняли вертикальное положение и не задевали за наружные обмотки при их снятии. Если обмотки не предполагается заменять новыми, их при съеме тщательно осматривают, проверяют на отсутствие повреждений изоляции и деформаций.
Обмотки, имеющие большую массу, снимают специальным съемным приспособлением (рис. 3), состоящим из тяг 1 с лапами 3 и траверсы 2 с отверстием для крепления к крюку подъемного механизма. Приспособление для съема и насадки обмоток трансформаторов IV—VIII габаритов имеют три тяги, расположенные на трехлучевой траверсе под углом 120°. До заводки тяг под обмотку ее немного приподнимают приспособлениями домкратного типа, устанавливаемыми в 2—3 местах по периметру обмотки. Тяги заводят так, чтобы их лапы 5 (рис. 4) заходили под опорную изоляцию соосно со столбами дистанционных прокладок и не задевали внутреннюю обмотку и ее изоляцию. На рис. 4 показано правильное положение носка 1 лапы при жестком цилиндре 3. При мягком цилиндре носок не должен заходить дальше опорного кольца 2 (пунктирной линии). Обмотку 4 вместе с тягами туго обвязывают пеньковой веревкой вразбежку по всей высоте или специальными поясами. Вначале обмотку приподнимают на 100— 150 мм и проверяют надежность обвязки, правильность строповки, отсутствие перекоса, равномерность и плотность прижатия носков всех тяг к обмотке. Если обмотка закреплена нормально, ее снимают со стержня, опускают на деревянные подкладки и освобождают тяги. В такой последовательности поочередно снимают со стержней все фазные обмотки ВН, а затем НН. Перед съемом внутренних обмоток тяги переставляют на траверсе съемного приспособления соответственно наружному диаметру этих обмоток.

ТЕРМОВАКУУМНАЯ ОБРАБОТКА АКТИВНЫХ ЧАСТЕЙ ТРАНСФОРМАТОРОВ КЛАССА НАПРЯЖЕНИЯ 110 кВ И ВЫШЕ

Удаление влаги из изоляции при сушке под вакуумом ускоряет технологический процесс и повышает качество изоляции, что очень важно для трансформаторов высоких классов напряжения — 110 кВ и выше. Учитывая это обстоятельство и то, что при пониженном давлении температура испарения влаги ниже, активную часть трансформаторов 110 кВ и выше и класса 35 кВ большой мощности нагревают до установленной нормами температуры и создают вакуум в окружающей ее среде, т. е. подвергают ее термовакуумной обработке. Вакуумированием также удаляется воздух из пор изоляции и из промежутков между ее слоями и деталями, которые заполняются маслом при последующей их пропитке.
Термовакуумную обработку активных частей в заводских условиях производят в специальном вакуум-сушильном металлическом шкафу, утепленном снаружи теплоизоляционным материалом. Внутри его по поверхностям стенок и дну размещены трубы, по которым проходит пар, или же смонтированы электрические нагреватели.
Герметичность дверного проема или крыши обеспечивается уплотнениями. Для создания в сушильном шкафу 1 (рис. 22) вакуума к нему через охладительную (конденсационную) колонку 7 и трубы присоединен вакуумный насос 9, выкачивающий из шкафа пары влаги и воздух.
Колонка представляет собой металлический теплообменник, служащий для превращения в конденсат откачиваемых паров, а также для охлаждения отсасываемого горячего воздуха, чтобы избежать перегрева вакуум-насоса. При работе вакуум-насоса в сосуде 8 колонки создается вакуум, а так как полость этого сосуда соединена со змеевиком 6, а змеевик посредством трубы 5 — со шкафом, то при закрытых вентилях 14, 13, 3 и 17 в шкафу создается вакуум.
Отсасываемые пары, проходя через змеевик, охлаждаемый снаружи проточной водой, конденсируются и выпадают в виде осадков в сосуде 5, откачиваемый охлажденный воздух выбрасывается вакуум-насосом наружу. Чтобы не сорвать вакуум в шкафу при сливе конденсата, пользуются промежуточным бачком 10 колонки, соединенным трубой 15 через вентиль 14 с сосудом 8: при закрытых кранах 13, 12 и 11 открывают кран 14, создавая в бачке остаточное давление, такое же, как и в сосуде 8; открывают кран 13 и сливают конденсат в бачок; затем закрывают краны 14 и 13; далее для снятия в бачке вакуума открывают кран 12, после этого открывают кран 11 и сливают через него конденсат в мерный сосуд для учета его количества.

Для измерения температуры к зажимам щитка 18 внутри шкафа подсоединяют проводники термометров сопротивления, установленных в отдельных точках активной части и шкафа, снаружи — проводники логометра. Для измерения сопротивления изоляции к проходным вводам 2, расположенным на стенке шкафа, внутри подсоединяют отводы обмоток и проводник от заземленного остова, снаружи — проводники мегаомметра.
Вакуум в шкафу снимают подачей воздуха через осушитель (фильтр) 16 и кран 17, масло для пропитки изоляции заливают в шкаф, открыв вентиль 3 маслопровода, подсоединенного к баку с сухим трансформаторным маслом. Вакуум в шкафу контролируют по вакуумметру 4.
Контроль за ходом термовакуумной обработки активной части ведется круглосуточно. Рабочее место дежурного оснащено: логометром, дистанционным вакуумметром с пределами измерения 0—100 кПа остаточного давления, мегаомметрами на 1000 и 2500 В, часами, мерным сосудом, журналом для ежечасной записи параметров термообработки и инструкцией обязанностей дежурного.
Рассмотрим технологический процесс термовакуумной обработки изоляции активных частей в вакуум-сушильном шкафу, который состоит из следующих режимов: повышение температуры в шкафу, прогрев активной части, сушка ее, снижение температуры в шкафу, заливка активной части трансформаторным маслом, пропитка ее маслом под вакуумом, пропитка при атмосферном давлении.
В зависимости от класса напряжения и мощности трансформатора режимы изменяются: для класса напряжения до 35 кВ включительно и мощности 16 МВ-А и ниже они несколько упрощены, для больших мощностей и напряжений они более сложные.
Загрузив активную часть в сушильный шкаф так, чтобы расстояние от нагревательных устройств до нее было не менее, 300 мм, подсоединяют провода от обмоток к проходным вводам шкафа для измерения сопротивления изоляции, устанавливают термометры сопротивления на активной части и в шкафу, в местах, предусмотренных схемой и выводят от них проводники к логометру. Герметично закрывают шкаф и вентили, сообщающие шкаф с атмосферой и вакуум-насосом.
Включают обогрев и повышают температуру в шкафу до (110±5)°С без ограничения скорости нагрева. За температуру в сушильном шкафу принимают температуру в средней его зоне по высоте активной части на расстоянии не более 100 мм от ее изоляции.
При (110±5)°С прогревают активную часть в течение времени, необходимого для нагрева всей активной части. Продолжительность прогрева зависит от класса напряжения и мощности трансформатора, определяющих массу его активной части.
Для больших мощностей и напряжений класса 35 кВ и более активную часть прогревают до температуры не ниже 90°С. Для измерения температуры в канал закладывают датчики термопар.
В процессе прогрева периодически, не реже одного раза через каждые 2 ч на 15—30 мин, в сушильном шкафу создают вакуум с остаточным давлением 25—40 кПа (200—300 мм рт. ст.).
После прогрева активной части переходят на режим сушки: при той же температуре (110±5)°С понижают остаточное давление в сушильном шкафу, не ограничивая скорость его снижения до минимально возможного, но не более 1,33 кПа (10 мм рт. ст.) для трансформаторов мощностью до 16 МВ-А, 0,667 кПа (5 мм рт. ст.) для трансформаторов мощностью более 16 МВ-А классов напряжения до 35 кВ включительно, 0,667 кПа независимо от мощности для классов напряжения 110—220 кВ.
В процессе сушки периодически сливают выделившийся конденсат и учитывают его количество, через каждый час измеряют характеристики изоляции.
Критериями окончания сушки активных частей в зависимости от мощности и класса напряжения трансформатора являются:

1) для трансформаторов классов напряжения до 35 кВ мощностью до 6,3 мВ-А включительно отсутствие выделения влаги (конденсата) в течение 3 ч, а мощностью свыше 6,3 до 16 МВ-А включительно — в течение 6 ч, продолжительностью сушки не менее 15 ч;

2) для классов напряжения 35 кВ мощностью свыше 16 MB-А и 110—150 кВ мощностью до 63 МВ-А: а) отсутствие выделения влаги; б) время установившегося сопротивления изоляции обмоток Rll3, расположенных у стержня остова, не менее 12 ч; в) продолжительность процесса сушки без вакуума — не менее 12 ч, под вакуумом — не менее 15 ч, общая продолжительность — не менее 25 и 35 ч в соответствии с указанными мощностями и классами напряжений.
При более высоких классах напряжения и больших мощностях трансформаторов увеличиваются продолжительность сушки, время установившихся значений сопротивления изоляции Rm и тангенса угла диэлектрических потерь изоляции обмоток (tg δ) и другие показатели качества изоляции.
По окончании сушки снижают температуру в вакуум-сушильном шкафу до (75±10)°С. Затем активную часть трансформаторов классов напряжения до 35 кВ включительно мощностью до 16 МВ-А выгружают, отделывают, устанавливают в собственный бак и пропитывают маслом при атмосферном давлении. При больших мощностях и напряжениях трансформаторов в шкаф под вакуумом заливают трансформаторное масло, имеющее температуру (60±10)°С, пробивное напряжение и физико-химические характеристики, удовлетворяющие нормам, и пропитывают им активную часть под таким же вакуумом, что и при сушке, а затем при атмосферном давлении. Продолжительность пропитки под вакуумом: для классов напряжений 35 кВ — не менее 2 ч, 110— 150 кВ — не менее 3 ч, 220—330 кВ — не менее 4 ч, для более высоких классов напряжения время пропитки увеличивается. Длительность пропитки при атмосферном давлении для этих классов напряжения соответственно равна: 1, 2 и 3 ч.
Закончив пропитку, измеряют сопротивление изоляции обмоток, сливают масло из шкафа и выгружают активную часть для последующей отделки, установки в бак и сборки всего трансформатора.
При единичном ремонте в условиях эксплуатации термовакуумную обработку активных частей производят в баке трансформатора индукционным нагревом. Помимо подготовительных работ, указанных ранее, при термовакуумной обработке в баке с индукционным нагревом выполняют ряд дополнительных работ, основными из которых являются герметизация бака и проверка его герметичности, сборка схем вакуумной сушки и заливка масла под вакуумом.
Чтобы проверить герметичность бака, закрывают все вентили на баке и крышке, включают в работу вакуумный насос, открывают вентиль вакуум-провода и равномерно, ступенями по 133 кПа через каждые 15 мин, создают в баке вакуум, соответствующий технической документации на трансформатор. Если таких данных нет, то для трансформаторов напряжением 110— 150 кВ создают вакуум 465 кПа, для трансформаторов 220— 500 кВ—1,33—2 кПа. Затем закрывают вентиль на вакуум-проводе, останавливают вакуум-насос и записывают в журнал значение вакуума в баке, первый раз сразу после перекрытия вентиля и останова насоса и второй раз через 1 ч.
Бак считают герметичным, если за 1 ч натекание не превышает 2,66 кПа. При большем натекании устанавливают его причину и устраняют ее. Если для ликвидации неплотностей, вызывающих повышенное натекание, приходится снимать вакуум, то после дополнительного уплотнения герметичность проверяют заново.
Проверив герметичность бака, утепляют его асбополотном в 2—3 слоя в зависимости от толщины теплоизоляционного материала. Толщина теплоизоляции стенок бака должна быть 10—15 мм, крышки 15—20 мм. Вертикальные балки жесткости трансформаторного бака не утепляют, так как они нагреваются на 30—40° С выше температуры стенок.

Затем приступают к намотке трехфазной индукционной обмотки. Намотку витков всей обмотки ведут в одном направлении. Для изменения направления тока в средней (по расположению на баке) фазе при сушке трехфазным током эту группу витков включают встречно. Исходя из расчета, устанавливают под дно бака нагревательные элементы закрытого типа, лучше паровые. Бак, корпуса электрического оборудования и аппаратуры заземляют. Затем проверяют мегаомметром сопротивление изоляции намагничивающей обмотки, электропечей и питающей аппаратуры относительно заземленного бака, а также правильность собранной схемы.


Для измерения изоляции обмоток на крышке бака устанавливают временные вводы с подключенными к ним внутри бака отводами обмоток; через разъем одного из фланцев крышки, уплотненном резиновой прокладкой, выводят проводники от датчиков термопар. К крышке бака подсоединяют трубы от вакуум-насоса и для заполнения трансформатора маслом. Для удаления из бака остатков масла в процессе термовакуумной обработки (при промасленных обмотках) к дну бака 5 подсоединяют бачок 4 (рис. 23) с тремя вентилями. Для слива масла в бачок открывают вентиль 1, для удаления его из бачка вентиль 1 закрывают, затем открывают вентиль 2, предназначенный для сообщения бачка с атмосферным воздухом, выравнивающим давление, далее открывают вентиль 3 и сливают через него масло. Бачок устанавливают на расстоянии 1,5—2 м от бака трансформатора для удобства пользования им при периодическом сливе остатков масла и для безопасности в пожарном отношении. К вентилю бака подключают фильтр 16 (см. рис. 22), для очистки подсасываемого воздуха. Он представляет собой металлический сосуд емкостью 5—6 л, заполненный стеклянной ватой и сообщающийся с атмосферным воздухом через металлическую сетку, установленную на его входном патрубке. В остальном схема подключения оборудования и технологический процесс термовакуумной обработки активной части в собственном баке с индукционным нагревом не отличаются от ранее описанных.
Более подробно технологический процесс термовакуумной обработки и пропитки активной части маслом приведен в соответствующих инструкциях, которыми следует руководствоваться при выполнении этих работ. После термовакуумной обработки и пропитки маслом активную часть вынимают из бака для отделки.
В последнее время в заводских условиях начинает применяться термовакуумная обработка активной части в парах керосина, которая сокращает продолжительность этого процесса.

Прогрев и подсушка трансформаторов - Капитальный ремонт трансформаторов


Прогрев.

За время сборки трансформатора после сушки активная часть остывает, поэтому перед испытанием его прогревают без вакуума до температуры верхних слоев масла 60—70° С. Такой прогрев часто называют контрольным.
Наиболее распространенным и рациональным способом контрольного прогрева полностью собранного и залитого маслом трансформатора является нагрев постоянным током. Через обмотки трансформатора, соединенные между собой в той или иной комбинации (исходя из расчета), пропускают постоянный ток. Выделяющаяся при прохождении по обмоткам тока теплота нагревает обмотки, масло и всю активную часть. Схему соединения, а следовательно, эквивалентное сопротивление обмоток выбирают так, чтобы в любой из обмоток трансформатора ток не превышал номинального значения. Этот способ проще индукционного, так как на стенках бака не нужна индукционная обмотка, и более экономичен — потребляет сравнительно мало электроэнергии.

Подсушка.

В ряде случаев за время нахождения на воздухе поверхность изоляции активной части незначительно увлажняется, при этом искажаются изоляционные характеристики при испытаниях. Тогда делают подсушку, при которой для трансформаторов класса 110 кВ и выше выполняют следующие технологические операции: сливают из трансформатора масло до уровня 150—200 мм ниже крышки; создают в трансформаторе вакуум до остаточного давления не более 20 ГПа; пропускают постоянный ток через обмотки и доводят температуру масла до 80° С (если постоянного тока нет, трансформатор нагревают индукционной обмоткой). Температуру масла контролируют с помощью двух термометров сопротивления или термопарами, установленными в верхних слоях масла. В процессе подсушки осуществляют непрерывную циркуляцию масла насосом — забирают его из верхней части бака и подают в нижнюю часть через кран (забирают и нагнетают масло в противоположных сторонах бака). В трансформаторах напряжением 110—150 кВ при подсушке поддерживают температуру верхних слоев масла 80° С под вакуумом с остаточным давлением 7—15 ГПа при мощности трансформатора не менее 80 МВ-А в течение 36 ч, а при мощности от 80 до 400 МВ-А —54 ч, более 400 МВ-А —72 ч. Далее отключают обогрев, сливают масло из бака и охлаждают трансформатор под вакуумом не менее 20 ч до температуры в баке 20—25° С; не снимая вакуум, заполняют трансформатор маслом, доливают его до соответствующего уровня в расширителе и производят электрические испытания и измерения. При положительных результатах трансформатор включают в работу.

Восстановление трансформаторного масла - Капитальный ремонт трансформаторов


Масло, заливаемое в трансформатор, должно соответствовать нормам на эксплуатационное или свежее — сухое. Если масло поступающего в ремонт трансформатора кислое (снижающее качество всей изоляции трансформатора), не соответствует нормам на характеристики, например, имеет пониженную температуру вспышки, большую зольность, низкую температуру застывания, завышенные диэлектрические потери, то оно должно быть подвергнуто глубокой регенерации. Для этого существует несколько способов химической регенерации, основным из которых является кислотно-щелочноземельный. При этом способе масло вначале обрабатывают серной кислотой, которая уплотняет и связывает все нестойкие соединения масла в кислый гудрон. Отстоявшийся гудрон удаляют, а остатки серной кислоты и органических кислот нейтрализуют, обрабатывая масло щелочью. Далее масло промывают дистиллированной водой, центрифугированием удаляют воду и для полной нейтрализации обрабатывают специальной отбеливающей землей, обладающей хорошей адсорбцией — свойством поглощать из раствора составные части и удерживать их на своей поверхности. После окончательного фильтрования получают восстановленное масло.
При ремонте трансформатора в стационарных трансформаторных мастерских — в заводских условиях — для регенерации масла имеются соответствующее оборудование и материалы, поэтому трансформатор заполняют восстановленным маслом или маслом из обменного фонда. В случае индивидуального ремонта на месте установки трансформатора его обычно заливают свежим сухим маслом. Если характеристики масла ремонтируемого трансформатора ухудшены, но не настолько, чтобы его подвергать глубокой регенерации, например присутствуют механические примеси, занижено пробивное напряжение, несколько завышены кислотное число и диэлектрические потери, его восстанавливают механическими способами — центрифугированием и фильтрованием с использованием сорбентов: силикагеля и цеолитов.
Основным конструктивным элементом центрифуги является барабан (рис. 32), помещенный в герметически закрытый кожух и состоящий из корпуса барабана 1 с крышкой 6 и набора конусообразных металлических тарелок 3 с отверстиями. Тарелки расположены параллельно одна над другой и находятся намеси под действием центробежных сил распределяются по слоям соответственно удельным массам каждой составной части. Масло нагнетается в центрифугу и выкачивается из нее с помощью двух шестеренных насосов. Наиболее интенсивная очистка масла происходит при температуре 50—60° С, поэтому центрифуга снабжена электрическим нагревателем. Для задержки крупных механических примесей и предотвращения попадания их в барабан на входном патрубке маслопровода центрифуги установлен фильтр, состоящий из металлической сетки с мелкими ячейками. Для поступления масла в центрифугу имеется центральное входное отверстие, для выхода — три: одно для слива при внезапной остановке центрифуги или чрезмерном загрязнении барабана, второе для слива очищенного масла и третье для спуска воды.

 


Если в масле имеются механические примеси и незначительное количество воды, центрифугу настраивают на так называемый режим кларификации: устанавливают нижнюю 2, не имеющую отверстий, и верхнюю 5 тарелки. Эти тарелки имеют утолщенные стенки и называются тарелками-кларификаторами. При большом содержании воды в масле (более 0,5%) центрифугу перестраивают на режим кларификации: удаляют из бараба общем валу 4 с зазором между ними, равным десятым долям миллиметра. Назначение тарелок — разделить масло на тонкие слои и тем самым увеличить интенсивность его очистки. При вращении барабана с частотой 6000—7000 об/мин и насаженных на него тарелок более тяжелые частицы (механические) отбрасываются центробежной силой и откладываются в грязевике барабана, а жидкость разделяется на слои: тяжелая (вода) перемещается дальше от центра вращения, а менее тяжелая (масло) — ближе. Таким образом масло и при-
на нижнюю и верхнюю тарелки-кларификаторы и вместо верхней устанавливают специальное разделительное кольцо. Диаметр кольца подбирают в зависимости от степени обводнения масла, о которой судят по удельной его массе. Механические примести при центрифугировании собираются в корпусе барабана; недопустимо их отложение на тарелках. Во избежание загрязнения тарелок барабан периодически разбирают и чистят. Для этого отвинчивают гайку 7, снимают крышку барабана 6 и извлекают тарелки. Чтобы устранить вспенивание и перемешивание масла с кислородом воздуха, снижающего его устойчивость к старению, применяют вакуум-центрифуги, т. е. центрифуги, в которых масло при очистке находится под вакуумом. Центрифуги приводятся в действие электродвигателем с помощью зубчатых и ременных передач; их пропускная способность 0,5—5 м3 масла/ч. За один пропуск через центрифугу пробивное напряжение масла повышается примерно на 5 кВ.
Центрифугированием зачастую не удается очищать масло от мельчайших частиц угля и копоти, которые могут появиться в нем при повреждениях в трансформаторе, связанных с возникновением электрической дуги. В этом случае масло очищают фильтр-прессом. Его работа основана на продавливании масла через специальную фильтровальную бумагу, картон или ткань, обладающие большой пористостью. Достоинством фильтр-пресса является его способность работать без подогрева масла при температуре до 20° С и ниже, а недостатками — низкая производительность при содержании в масле большого количества воды и необходимость частой замены фильтрующего материала и его сушки.
Фильтр-пресс состоит из набора чугунных рам (рис. 33, а), пластин (рис. 33, б) и заложенной между ними фильтровальной бумаги. Пластины и рамы чередуются между собой. Весь комплект вместе с фильтровальной бумагой зажат между двумя массивными плитами винтом. Рамы, пластины и бумага имеют в нижних углах по два отверстия: А — для входа грязного масла и Б — для выхода очищенного масла. В пластинах с обеих сторон находятся продольные и поперечные каналы, не доходящие до краев, таким образом их поверхность покрыта большим количеством усеченных пирамид.

В нестационарных ремонтных условиях слабоокисленные масла, не требующие химической обработки, обычно регенерируют пропусканием их через просушенный силикагель, помещенный в адсорбере — баке цилиндрической формы, имеющем на входе и выходе масла сетки. Для более эффективного использования силикагеля и соответственно интенсивной очистки масла бак в процессе регенерации периодически опрокидывают. Для этих целей он в средней части имеет оси, которыми опирается на раму, служащую его основанием. Циркуляцию масла, как правило, осуществляют с помощью насоса центрифуги или фильтр-пресса, который включают на выходной части адсорбера. Масло при регенерации подогревают до 50—60° С.
Масло пропускают через силикагель обычно не менее трех раз. Силикагель, используемый в адсорбере, в основном поглощает из масла смолообразующие кислоты и влагу. Однако при сильно увлажненном масле обезводить его он не способен. Поэтому при обработке масел с большим содержанием влаги последовательно с адсорбером включают в работу центрифугу, а при значительных механических примесях, содержащих уголь,— фильтр-пресс. Отработанный силикагель восстанавливают прокаливанием в специальных установках.

Одним из самых эффективных и высокопроизводительных методов обезвоживания (осушки) масла является фильтрация его через молекулярные сита — искусственные цеолиты типа NaA.

Для этих целей применяют цеолитовую установку (рис. 34). Она состоит из трех-четырех параллельно работающих адсорберов 6 (металлических цилиндров), содержащих обычно по 50 кг цеолитов каждый. Для большего контактирования цеолитов с маслом размер адсорбера подбирают так, чтобы отношение высоты засыпки гранулированных цеолитов к его диаметру было не менее 4:1. В нижней части адсорбера имеется донышко из металлической сетки, которое служит опорой для молекулярных сит; верхняя часть закрыта съемной металлической сеткой. Масло из адсорбера перекачивается насосом. Для осушки трансформаторного масла требуется примерно 0,1—0,15% цеолитов от массы обрабатываемого масла. За один цикл фильтрования пробивное напряжение масла повышается с 10—12 до 58—60 кВ. Сушку масла производят при 20—30° С и скорости фильтрации 1,1—1,3 т/ч. Адсорбционные свойства цеолитов восстанавливают продувкой адсорбера с отработанными цеолитами воздухом, нагретым до (300—350)° С, длительность продувки 4—5 ч. Присутствие в масле кислорода воздуха вызывает его окисление и ухудшение диэлектрических свойств, связанное с возникновением электрических разрядов и ионизации его под действием электрического поля. Обычно при атмосферном давлении масло содержит около 10% воздуха (по объему). При этом в воздухе, растворенном в трансформаторном масле, соотношение входящих в него газов изменяется. Как известно, воздух содержит 78% азота и 21% кислорода. Воздух же, растворенный в масле, содержит 69,8% азота и 30,2% кислорода. Кроме того, растворимость воздуха растет с повышением температуры масла.
Масло, предназначенное для герметизированных трансформаторов и трансформаторов с пленочной защитой, во избежание ухудшения характеристик и преждевременного старения до заливки дегазируют и насыщают азотом в специальных установках. Перед дегазацией масло осушают до влагосодержания не более 0,001% (10 г воды на 1 м3 масла); после дегазации газосодержание в масле не должно превышать 0,04% по объему.