Методы сушки и прогрева трансформаторов

опубликовано: .

     СОДЕРЖАНИЕ:

  1. Сушка трансформатора в стационарном сушильном шкафу.
  2. Сушка активной части трансформатора в камере без вакуума.
  3. Сушка трансформатора потерями в стали бака.
  4. Расчет намагничивающей обмотки при сушке трансформатора.
  5. Сушка трансформатора током нулевой последовательности.
  6. Сушка силовых трансформаторов инфракрасным излучением.
  7. Контрольный прогрев трансформатора.
  8. Прогрев трансформатора постоянным током.

Сушка изоляции трансформаторов может быть выполнена одним из следующих способов:
- в стационарном сушильном шкафу под вакуумом 700 – 750 мм ртутного столба;
- в своем баке потерями в стали бака с вакуумом или без вакуума;
- в своем баке током нулевой последовательности;
- инфракрасным излучением вне бака.

Сушка трансформатора в стационарном сушильном шкафу

Сушка в стационарном сушильном шкафу под глубоким вакуумом весьма эффективна и дает наиболее качественные результаты. Но в условиях монтажа и эксплуатации этот метод, как правило, не применяется, так как при этом необходим дорогой стационарный вакуум – шкаф, затраты на сооружение которого могут быть оправданы только при частом его использовании.

Сушка активной части трансформатора в камере без вакуума

При этом способе сушки активную часть трансформатора помещают в хорошо утепленную камеру (рисунок 1), которая выполняется из деревянных рам и щитов, обшитых фанерными листами с воздушной прослойкой. Изнутри камера обшивается листовым асбестом и поверх него – листами кровельной стали. Стыки между щитами утепляются асбестом. Можно применить и другую конструкцию камеры. Расстояние между стенками камеры и активной частью трансформатора должно быть не менее 180 – 200 мм. Вверху камеры для удаления паров, выделяющихся при сушке, выполняется вытяжное отверстие. Нагрев активной части чаще всего производится при помощи воздуходувок. Можно применить также электропечи или змеевики с паром.

Сушка трансформаторов

Рисунок 1. Сушка трансформатора в камере при помощи воздуходувки
1 – вентилятор; 2 – нагреватель; 3 – искроуловитель; 4 – утепленная камера; 5 – регулировочный шибер; 6 – термометры; 7термопары в обмотке

Для ускорения сушки желательно применить две воздуходувки, подавая от них горячий воздух в два отверстия, расположенные в нижней части камеры, по ее диагонали. При одной воздуходувке для равномерности сушки воздух от нее следует также подавать в два отверстия по диагонали камеры. На всасывающем патрубке воздуходувки устанавливается матерчатый фильтр, а на напорном – искроуловитель (металлическая сетка). Струя горячего воздуха не должна направляться на обмотку или ярмовую изоляцию.

Количество воздуха Qв, м3, подаваемого в камеру для сушки за 1 минуту, должно быть в 1,5 раза больше объема камеры Qкам.

Мощность электропечей воздуходувки, кВт, должна быть равной:

P = 0,07 × Qв × Gр × (t2t1) ,

где Gр – удельная теплоемкость воздуха, принимаемая равной 0,273 кал/кг×град; t1 – температура окружающего воздуха, °С; t2 – температура входящего в камеру воздуха, °С.

Пример. Объем камеры 2 × 3 × 2 м = 12 м3, t1 = 20 °С, t2 = 100 °С. Определить мощность воздуходувки.

Объем воздуха подаваемого в камеру:

Qв = 1,5 × Qкам = 1,5 × 12 = 18 м3.

Мощность воздуходувки

P = 0,07 × 18 × 0,273 × (100 – 20) = 18,7 кВт.

Температура входящего воздуха и температура в камере не должна быть выше 105 °С. Температура выходящего воздуха не должна быть ниже 80 – 90 °С. При более низкой температуре выходящего воздуха следует более тщательно утеплить камеру.

При повышении температуры изоляции активной части трансформатора выше 105 °С следует снизить температуру входящего воздуха, увеличивая открытие шибера воздуходувки, а если он открыт полностью, периодически отключая ее.

Для трансформаторов напряжением 35 кВ и выше после нагрева активной части до установившейся температуры на обмотке (105 °С) целесообразно для ускорения сушки быстро снизить температуру внешних слоев изоляции отключением электропечей воздуходувки и подачей холодного воздуха (применить так называемую термодиффузию). При быстром охлаждении камеры внутренние слои изоляции не успевают сильно остыть и их температура будет выше температуры внешних слоев. Таким образом, понижение температуры по слоям будет совпадать с направлением удаления влаги, что значительно ускорит процесс сушки. Температуру внутренних слоев можно приблизительно считать равной температуре магнитопровода. Температурный перепад между наружными и внутренними слоями изоляции должен быть не менее 15 – 20 °С и продолжаться в течение 15 – 25 часов. Рекомендуется снижать температуру на наружных слоях изоляции до 50 – 40 °С и на магнитопроводе до 70 – 65 °С. После окончания цикла термодиффузии активная часть прогревается до прежней температуры и производится сравнение значений сопротивления изоляции до и после термодиффузии. В зависимости от полученных результатов принимается решение о применении повторного цикла термодиффузии или об окончании сушки.

После сушки производится ревизия активной части (прессовка обмоток, затяжка креплений и прочее), которая затем опускается в бак и заливается маслом.

Сушка трансформатора потерями в стали бака

При этом способе на бак трансформатора наматывается намагничивающая обмотка, создающая переменный магнитный поток. От действия магнитного потока в стенках бака появляются вихревые токи, которые нагревают бак и находящуюся в нем активную часть трансформатора.

Для уменьшения потерь тепла в окружающую среду и ускорения сушки крышка и стенки бака утепляются огнестойкими материалами: листовым асбестом, асбестовым полотном, матами из стекловолокна и тому подобного. Под дно бака устанавливаются электропечи мощностью, выбираемой из расчета 1,5 – 3 кВт/м2. Утепляется также пространство между дном бака и полом помещения. Трансформаторы мощностью до 1000 кВ×А могут сушиться и без утепления баков.

В целях снижения пожароопасности из бака удаляются остатки масла.

Все отверстия в крышке и стенке бака, не используемые для вентиляции, в том числе и отверстия вводов, снимаемых на время сушки, закрываются заглушками. Для каждой обмотки должно иметься по одному измерительному вводу. Для этой цели могут быть использованы как рабочие цельнофарфоровые вводы, так и любые имеющиеся на месте вводы, в том числе и на напряжение до 1000 В.

У трансформаторов, имеющих съемные радиаторы, эти радиаторы должны быть сняты. На трубчатые баки намагничивающая обмотка может укладываться как сверху труб, так и под трубами. В последнем случае трубы должны быть тщательно утеплены, так как иначе в холодных трубах будет происходить конденсация влаги, которая, стекая в бак, значительно замедлит сушку.

Схема питания намагничивающей обмотки
Рисунок 2. Схема питания намагничивающей обмотки

Если бак не утеплен, то во избежание порчи изоляции проводов намагничивающая обмотка выполняется голым проводом, закрепляемым на асбестоцементных стойках или деревянных рейках. Между деревянными рейками и баком прокладывается тепловая изоляция. Витки голого провода располагаются на таком расстоянии друг от друга, чтобы при удлинении и провисании провода от нагрева исключить замыкание между витками. При наличии утепления бака намагничивающая обмотка, выполняемая изолированным проводом, может накладываться непосредственно на тепловую изоляцию. Витки однофазной обмотки укладываются по всей высоте бака. Для более равномерного нагрева бака витки в нижней и верхней частях бака должны располагаться более часто чем в средней части бака. Витки всех трех фаз при трехфазной обмотке намагничивания располагаются по всей высоте бака в одном направлении на одинаковом расстоянии друг от друга. Для большего эффекта средняя обмотка подключается встречно по отношению к верхней и нижней (рисунок 2). Активная часть с установленными на ней термопарами опускается в бак, который закрывается крышкой. Провода от термопар пропускаются в разъем между баком и крышкой или через отверстие в крышке между двумя уложенными друг на друга резиновыми прокладками. Каждая из обмоток присоединяется к своему измерительному выводу.

Если сушка производится без вакуума с естественной вентиляцией, то на крышке трансформатора над одним из отверстий устанавливается вытяжная труба длиной 1 – 2 м, диаметром 25 – 75 мм.

Для предотвращения конденсации влаги в трубе и стекания ее в бак трубу необходимо утеплить. Под трубой внутри бака необходимо установит сосуд для сбора влаги на случай, если конденсация влаги все же будет происходить.

В нижней части бака по диагонали от места расположения трубы следует открыть отверстие маслосливного крана или пробку в дне бака.

При сушке с вентиляцией бака подогретым воздухом к фланцу маслосливного крана прикрепляется болтами отрезок стальной трубы с намотанной на нем индукционной обмоткой или спиралью из нихрома. Подогрев воздуха может быть осуществлен и без наложения на трубу индукционной обмотки и спирали, если эту трубу расположить под витками намагничивающей обмотки.

При сушке с принудительной вентиляцией к маслосливному крану присоединяется напорный патрубок от вентилятора или воздуходувки, часовая производительность которых должна быть не менее одного объема бака трансформатора.

Если сушка трансформатора производится под вакуумом, крышка бака устанавливается на уплотняющей прокладке и плотно притягивается к баку болтами. К одному из отверстий на крышке бака через обратный клапан или вентиль подсоединяется конденсатная колонка или вакуум-насос. Обратный клапан или вентиль необходимы для предотвращения засасывания в бак воды или масла из насоса, а также для снятия кривой подсоса воздуха. На крышке бака или вакуум-провода между крышкой и вентилем подсоединяется вакуумметр.

Целесообразно иметь вакуум-насосы большой производительности (часовая производительность насоса должна иметь не менее 50% объема бака трансформатора). В таблице 1 приведены марки и основные данные вакуумных насосов, применяемых при сушке трансформаторов.

Таблица 1

Насос Производительность при атмосферном давлении, м3 Предельный вакуум, мм рт. ст.1, не ниже Количество масла ВМ-4,см3 Размеры, мм Мощность двигателя, кВт
ВН-1, золотниковый
ВН-2, золотниковый
ВН-4, золотниковый
ВН-6, золотниковый
ВН-494, пластинчатороторный
ВН-461, пластинчатороторный
РВН-20, пластинчатороторный
РМК-1, водокольцевой
РМК-2, водокольцевой
РМК-3, водокольцевой
РМК-4, водокольцевой
66
25
212
557
0,75
3
12
90
250
690
1620
3000
3000
1000
1000
1000
1000
1000
680
700
736
736
3800
2000
17000
55000
1500
2400
2400
2400
2400
2400
2400
910 × 625 × 605
690 × 560 × 490
1635 × 875 × 1420
1905 × 960 × 1975
420 × 325 × 235
670 × 415 × 292
525 × 445 × 330
525 × 445 × 330
525 × 445 × 330
525 × 445 × 330
525 × 445 × 330
2,8
1,7
7,0
20,0
0,15
0,37
0,37
4,5
10,0
29,0
70,0

1 Для насосов типа ВН и ВЗН приведено остаточное давление; для РМК – вакуум

При сушке трансформаторов под вакуумом с подсосом воздуха желательно иметь насосы типа РМК, поскольку в таких режимах они работают надежнее, чем насосы типа ВН или РВН.

Расчет намагничивающей обмотки при сушке трансформатора

Мощность, необходимая для сушки, кВт:

P = ΔP × F0 ,

где F0 = hоб × l – поверхность бака, на которой размещена обмотка; hоб – высота боковой поверхности бака, на которую наматывается обмотка, м; l – периметр бака, м; ΔP – величина удельной мощности, выбираемая при расчете.

Примечание. Расчет намагничивающей обмотки для мощных трансформаторов целесообразно производить по книге А. Н. Шарапова и В. В. Феоктистова «Прогрев мощных трансформаторов выпрямленным током с помощью кремниевых управляемых вентилей», Энергетик, 1971, №11, с. 31.

Чем качественнее утепление, меньше размеры и выше температура окружающей среды, тем меньше значение удельной мощности выбирается при расчете.

Для трансформаторов, начиная с мощности 750 кВ×А и выше, при положительной температуре окружающего воздуха ΔP выбирается равной 1 – 2 кВт/м2, а для трансформаторов 500 кВ×А и меньше – равной 0,5 – 1 кВт/м2.

После выбора ΔP выбирается коэффициент A:

ΔP 0,5 0,75 1,0 1,25 1,5 1,75 2,0
A 2,5 2,2 1,85 1,7 1,6 1,5 1,45

Необходимое число витков однофазной обмотки

где U – подводимое напряжение сети, В.

Ток в обмотке, А

где cos φ – выбирается равным 0,35 – 0,7.

Меньшее значение выбирается для случаев укладки витков намагничивающей обмотки с воздушным зазором, равным 20 – 40 см.

Сечение провода намагничивающей обмотки

где δ – допустимая плотность тока, принимаемая для медных проводов типов ПР, ПРГ равной 3 – 6 А/мм2, а для алюминиевых проводов типа АПР – 2 – 5 А/мм2.

Определение мощности P, необходимой для сушки, выбор удельной мощности ΔP и коэффициента A для трехфазной обмотки производится так же, как и для однофазной обмотки. Число витков определяется из выражений

где ω1, ω3 – числа витков, укладываемые в верхней и нижней частях бака; ω2 – число витков в средней части бака; Uл – линейное напряжение, В.

Если при включении обмотки окажется, что нагрев трансформатора недостаточен, то число витков необходимо уменьшить. При этом при неизменном напряжении ток в обмотке и, следовательно, магнитный поток увеличатся, увеличится и нагрев трансформатора.

Пример. Рассчитать намагничивающую обмотку для сушки трансформатора типа ТД-10000/35; 10000 кВ×А, 35/6,3 кВ. Бак утепляется асбестовым полотном в два слоя. Периметр бака l = 6,3 м; высота обмотки на боковой поверхности бака hоб = 2,2 м; площадь дна бака 2,6 м2; напряжение сети Uл = 380 В.

Удельную мощность ΔP выбираем равной 1,25 кВт/м2, которой соответствует значение A = 1,7 (смотрите выше).

Поверхность бака

F0 = 2,2 × 6,3 = 13,9 м2.

Мощность, требуемая для сушки:

P = ΔP × F0 = 1,25 × 13,9 = 17,4 кВт.

Число витков обмотки

Ток в обмотке

Сечение провода типа ПР

Выбираем ближайшее сечение по стандарту

s = 25 мм2.

Мощность электропечей, устанавливаемых под дно бака:

Pэл.печи = 2 × 2,6 = 5,2 кВт .

В таблице 2 приведены расчетные и опытные данные по сушке трансформаторов индукционными потерями с утеплением бака.

Таблица 2

Трансформатор Uсети, В ω Pнагр, кВ×А I, А
ТМ-50/6
ТМ-100/6

ТМ-180/6

ТМ-320/6
ТМ-560/10

ТМ-750/10


ТМ-1000/10


ТМ-1800/10

ТМ-2400/10

ТМ-3200/10

ТМ-5600/10


ТМ-7500/35


ТМ-10000/35

ТМ-15000/35
220
220
65
220
65
65
65
120
65
120
220
65
120
220
120
220
120
220
120
220
120
220
380
120
220
380
220
380
220
380
135
130
47
135
44
42
33
61
30
56
102
30
55
102
49
89
42
77
39
77
39
71
121
37
68
121
65
112
63
108
4,4
4,8
3
4,8
3,4
4
6,25
6,25
8,45
8,3
8,35
10
10
10
13,6
13,6
18,5
18,5
20
18,5
20,4
20,4
20,8
22
22
22
22,8
22,8
25,6
25,6
20
22
46
22
52
61
96
52
130
69
38
156
85
46
114
62
154
85
167
85
170
93
55
183
99
58
104
60
117
68

Режим и контроль сушки трансформатора в своем баке без вакуума с естественной или принудительной вентиляцией ведутся так же, как и при сушке в камере без вакуума.

При сушке под вакуумом величину его выбирают в зависимости от прочности бака. Трансформаторы старых конструкций с ребристыми баками допускают вакуум не более 200 мм ртутного столба; трансформаторы напряжением 154 кВ и ниже не более 350 мм ртутного столба. Повышение вакуума сверх допустимого приведет к сдавливанию бака атмосферным давлением и его деформации. Сушку трансформатора под вакуумом рекомендуется производить с подсосом окружающего или нагретого воздуха, так как при этом продолжительность сушки сокращается в 3 – 4 раза против продолжительности при той же величине вакуума, но без подсоса. Объясняется это тем, что дополнительная вентиляция подсасываемого воздуха снижает относительную влажность внутри бака и тем самым резко ускоряется выделение влаги из обмоток.

Для прогрева активной части трансформатора температура воздуха внутри бака поднимается до 105 °С. Продолжительность прогрева составляет, примерно 6 – 12 часов и 4 – 8 часов для трансформаторов напряжением 35 и 6 – 10 кВ соответственно.

При прогреве активной части необходимо производить периодические продувки бака под вакуумом 200 – 300 мм ртутного столба окружающим или подогретым воздухом. Для этого следует включить вакуум-насос и при достижении вакуума 200 – 300 мм ртутного столба открыть на 2 – 3 часа маслоспускной кран настолько, чтобы вакуум не поднимался выше 200 – 300 мм ртутного столба. Затем насос отключается и прогрев ведется без вакуума в течение 2 – 3 часов, после чего снова производится продувка. По достижении температуры на изоляции 105 °С вакуум-насос включается на постоянную работу и сушка продолжается с подсосом воздуха до момента, когда скорость увеличения сопротивления изоляции замедляется, что указывает на близкое окончание сушки. После этого подсос воздуха прекращается и вакуум поднимается до предельно допустимого.

Если при подсосе воздуха со скоростью не менее 50% объема бака в час вакуум в баке понизится до 200 – 150 мм ртутного столба и поднять его не удается из-за недостаточной производительности вакуум-насоса, то сушку следует производить при пониженном вакууме, так как процесс сушки с достаточным подсосом воздуха при пониженном вакууме происходит быстрее, чем при более высоком вакууме, но практически без подсоса.

По окончании сушки трансформаторов 35 кВ и ниже вакуум снимается до нуля, температура активной части понижается до 40 – 50 °С. После этого активная часть вынимается из бака, подвергается ревизии и затем опускается в бак и заливается чистым маслом.

Сушка трансформатора током нулевой последовательности

При этом способе сушка производится за счет тепла, выделяющегося в стержнях и конструктивных деталях магнитопровода и в баке трансформатора от вихревых токов под действием переменного магнитного поля. Магнитное поле создается рабочими обмотками одного из напряжений трансформатора, соединенными таким образом, чтобы магнитные потоки во всех стержнях магнитопровода совпадали по величине и направлению.

Если в трехфазном трансформаторе для нагрева используется обмотка, соединенная в звезду, то напряжение подключается между соединенными вместе выводами фаз и нулевой точкой; если обмотка соединена в треугольник, напряжение подключается в разрыв треугольника (рисунок 3). Для этой цели треугольник распаивается в одной точке и концы разомкнутого треугольника выводятся на крышку через рабочие или специально устанавливаемые выводы.

Сушка изоляции трансформаторов Сушка силовых трансформаторов
Рисунок 3. Схема включения обмоток трехфазных трансформаторов для сушки их токами нулевой последовательности.
а – при соединении в звезду; б – при соединении в треугольник
Рисунок 4. Схемы включения обмоток однофазных трансформаторов при сушке токами нулевой последовательности.
а – обмотки с одинаковым направлением намотки; б – обмотки с разным направлением намотки

Обмотки, не используемые для создания магнитного поля, должны быть разомкнуты. Свободная обмотка, соединенная в треугольник, должна быть распаяна в одной точке. Распаянные концы следует изолировать. На рисунке 4 показаны схемы включения однофазных трансформаторов при сушке их токами нулевой последовательности. Заводские соединения между катушками распаиваются, и указанные схемы выполняются при помощи временных перемычек. При подготовке к сушке должно быть замерено сопротивление изоляции стяжных шпилек. Нарушение изоляции может привести к недопустимому перегреву их при сушке.

В таблице 3 приведены опытные данные по сушке трансформаторов токами нулевой последовательности.

Таблица 3

Трансформатор Подводимое напряжение U0, В Ток I0*, А Мощность нагрева Примечание
Тип Напряжение, кВ кВт кВ×А
ТМ-50/6

ТМ-100/6

ТМ-180/6

ТМ-180/10

ТМ-320/6

ТМ-320/6

ТМ-5600/35

ОДТГ-20000/110

ТМГ-7500/110
6/0,38

6/0,38

6/0,38

10/0,38

6/0,38

6/0,38

35/3

110/35/10

110/35/6
43

36

380

36

25

220

345

230

380
72

136

12,2

216

240

27

96

200

85
1,5

2,4

2,36

3,5

3,3

3,3

15,12

26

3,1

4,9

4,64

7,8

6

5,94

33,12

46

32,4
Питание со стороны НН по схеме рисунка 3, а
Питание со стороны НН по схеме рисунка 3, а
Питание со стороны ВН по схеме рисунка 3, а
Питание со стороны НН по схеме рисунка 3, а
Питание со стороны НН по схеме рисунка 3, а
Питание со стороны ВН по схеме рисунка 3, а
Питание со стороны НН по схеме рисунка 3, а
Питание со стороны НН по схеме рисунка 3, б
Питание со стороны НН по схеме рисунка 3, а

* приведены величины токов, протекающих по подводящим проводам

Перед началом сушки, до опускания активной части в бак, ее следует поставить под напряжение, при котором будет производиться сушка, для контрольного прогрева на 30 минут с целью выявления местных перегревов конструктивных деталей магнитопровода. При обнаружении недопустимых перегревов следует обязательно устранить вызвавшую их причину (ликвидировать короткозамкнутый контур и тому подобное).

Вертикальные стяжные шпильки, поскольку они шунтируют магнитный поток, могут иметь в средней части высокую температуру около 140 – 180 °С. Но для изоляции обмоток это не опасно, так как шпильки находятся от изоляции на достаточно большом расстоянии. Бак трансформатора должен быть тщательно утеплен. Под дно бака следует установить электропечи.

Режим сушки вести, как и при сушке потерями в стали бака.

При проведении сушки токами нулевой последовательности необходимо принять меры, исключающие возможность прикосновения к вводам, на которые подается напряжение, а также к вводам, к которым присоединена вторая, свободная, обмотка. Для этого выводы должны быть ограждены. При измерении сопротивления изоляции питание с обмоток должно сниматься.

Сушка силовых трансформаторов инфракрасным излучением

Для сушки инфракрасным излучением активную часть следует установить в помещении под колпаком вытяжной вентиляции. На выемной части устанавливаются термопары. Для исключения погрешностей из-за непосредственного облучения термопары должны быть закрыты киперной или тафтяной лентой. Вокруг активной стали устанавливаются штативы с лампами так, чтобы равномерному облучению подвергались как обмотки, так и не закрытые обмотками сердечники.

В качестве источника инфракрасного излучения для сушки трансформаторов применяются специальные лампы типов ЭС-1, ЭС-2, ЭС-3. Указанные лампы имеют мощность 250 и 500 Вт при напряжении 120 и 220 В. У этих ламп 80 – 90% подводимой электроэнергии преобразуется в энергию теплового излучения. При отсутствии специальных ламп могут быть использованы обычные лампы накаливания. Для направления потока излучения на обмотку эти лампы помещают в отражатели. При сушке лампами мощностью 250 Вт они должны располагаться друг от друга на расстоянии 190 мм и от выемной части на расстоянии 300 – 320 мм.

Для ускорения сушки рекомендуется периодически, через каждые 30 минут производить в течение 15 минут обдув активной части наружным холодным воздухом, в результате чего получается большой температурный перепад и более быстрое удаление выделяющихся паров воды.

В таблице 4 приведены опытные данные по сушке трансформаторов инфракрасными лучами.

Таблица 4

Мощность трансформатора, кВ×А Расстояние, мм, между Количество ламп на 250 Вт, шт. Мощность установки, кВт Время сушки, ч Примечание
лампами и активной частью соседними лампами
100
180
320
560
1000
350
320
320
320
320
190
190
190
190
190
24
30
42
50
50
6
7,5
10,5
12,5
12,5
18
20
22
28
34


С обдувом
С обдувом
С обдувом

Сравнивая рассмотренные методы можно сделать следующие выводы.

Сушка в специальной камере без вакуума неэкономична из-за больших потерь тепловой энергии с нагретым воздухом, уходящим в атмосферу, более продолжительна по сравнению с другими методами и применяется, главным образом, для трансформаторов мощностью до 5000 кВ×А и напряжением до 35 кВ включительно.

Сушка в своем баке нагревом потерями в стали бака несколько продолжительнее способов нагрева токами нулевой последовательности или инфракрасными лучами. Однако при этом способе питание намагничивающей обмотки производится от сети стандартного напряжения и исключена опасность местных перегревов, поскольку больше всего нагревается бак, контроль температуры которого легко осуществим. Сушка может производится как при атмосферном давлении, так и при вакууме, тогда как при сушке инфракрасными лучами вакуум исключается. Благодаря универсальности этот способ сушки получил наибольшее распространение в условиях монтажа и эксплуатации. Сушка в своем баке с нагревом токами нулевой последовательности экономична, не требует выполнения намагничивающей обмотки, имеет меньшую продолжительность по сравнению с методом потерь в баке, так как нагрев обмотки идет от магнитопровода к наружным слоям обмотки, то есть в направлении удаления влаги, что ускоряет процесс сушки. Недостатками способа являются необходимость иметь нестандартное напряжение для получения нужных по величине токов нулевой последовательности и возможность появления местных перегревов внутри трансформатора.

Сушка инфракрасными лучами применяется главным образом для трансформаторов небольшой мощности.

Контрольный прогрев трансформатора

Контрольный прогрев или подсушка трансформаторов могут быть выполнены индукционными потерями в стали бака, постоянным током, коротким замыканием или током нулевой последовательности.

Для прогрева средних и крупных трансформаторов чаще других применяется метод прогрева постоянным током.
По сравнению с методом индукционных потерь он менее трудоемок, более экономичен по расходу электроэнергии и позволяет постоянно контролировать температуру обмоток.

Прогрев трансформатора постоянным током

При прогреве постоянным током трансформатор во избежание перегрева изоляции внутренних слоев обмоток должен быть заполнен маслом. Кроме того, до прогрева следует провести опыт холостого хода при пониженном напряжении для проверки отсутствия дефектов в магнитопроводе; замерить активное сопротивление обмоток в том положении переключателя, при котором будет производиться прогрев, и убедиться при этом в отсутствии дефектных контактов; проверить изоляцию обмоток мегомметром; замерить коэффициент трансформации при выбранном положении переключателя. При отрицательном результате измерений прогрев постоянным током запрещается.

Для прогрева двухобмоточных трансформаторов используется обмотка ВН, а в трехобмоточных, кроме того, может быть использована и обмотка СН. Обмотка НН и обмотка СН, если они не используется для прогрева, закорачиваются и заземляются.

Ток прогрева принимается равным или близким к Iном обмотки, используемой для прогрева. В начале, пока температура верхних слоев масла в трансформаторе не достигнет 40 °С, разрешается увеличить ток до 1,2 × Iном. Желательно ток прогрева во всех трех фазах обмотки иметь одинаковым. Для этого все фазы необходимо соединить последовательно (рисунок 5, а) или параллельно (рисунок 5, б). Но на собранном трансформаторе выполнить такие схемы не всегда возможно. Поэтому приходится применять схему последовательного соединения только двух фаз (рисунок 5, в) или схему последовательного соединения одной фазы с двумя параллельно соединенными фазами (рисунок 5, г).

Прогрев трансформатора

Рисунок 5. Схема прогрева трансформаторов постоянным током

Напряжение источника прогрева должно быть равно: Iном × R75 °С, 3 × Iном × R75 °С, 2 × Iном × R75 °С и 1,5 × Iном × R75 °С для схем рисунков 5, аг соответственно.

Омическое сопротивление фазы обмотки, Ом, приведенное к температуре 75 °С (R75 °С) определяется по формуле

 

где Rx и tx – сопротивление и температура фазы обмотки до прогрева.

Прогрев трансформаторов может быть выполнен от резервного возбудителя, сварочных генераторов или выпрямительной установки.

В таблице 5 приведены паспортные данные выпрямителя типа КВТМ-280/0,5, применяемого для прогрева средних и мощных трансформаторов, а на рисунке 6 дана его схема.

Таблица 5

Соединение в нулевую точку выводов P U, В I, А
переменного тока, кВ×А выпрямленного тока, кВт линейное источника переменного тока выпрямленное каждого моста переменный выпрямленный на каждом мосту
x1y1z1
x2y2z2
x3y3z3
241
272
310
4 × 54
4 × 61
4 × 70
380
380
380
120
135
155
367
414
470
450
450
450

Способы сушки трансформаторов

Рисунок 6. Схема выпрямителя типа КВТМ-280/0,5

Изменяя схему соединения выпрямителя, можно получить различные значения выпрямленного напряжения в пределах 120 – 620 В и выпрямленного тока в пределах 450 – 1800 А.

Выпрямительная установка может быть собрана на месте из силовых диодов ВК-200-7 (Т-200-7) или ВКВ-350-7 (рисунок 7). Величины допустимого тока в зависимости от схемы и способа охлаждения диодов приведены ниже.

Методы сушки трансформаторов

Рисунок 7. Схема выпрямительных блоков

Вентили ВК-200-7 или Т-200-7 с воздушным охлаждением при скорости охлаждающего воздуха, м/с Ток, А для схем рисунка 7
а б
0
5
12
Вентили ВК-350-7 с водянным охлаждением при расходе воды 4л/мин
100
300
400

100

150
450
600

1050

Используя сварочный трансформатор 1 как вольтодобавочный (рисунок 8) и применяя схему рисунка 7, а, при питании установки от сети 220 В, можно получить выпрямленное напряжение 60, 175, 190, 215, 240, 250 В, а при питании от сети 400 В – 305, 335, 360, 390, 415 В (по схеме рисунка 8, б – 540 В).

Схема прогрева трансформатора с применением сварочного трансформатора

Рисунок 8. Схема прогрева трансформатора с применением сварочного трансформатора как вольтодобавочного

На рисунке 9 дана схема установки с применением кремниевых управляемых вентилей Т2-200-7. Достоинство схемы состоит в том, что она позволяет плавно регулировать выходное напряжение и величину тока прогрева при помощи потенциометров.

Схема установки для прогрева трансформатора с управляемыми кремниевыми выпрямителями

Рисунок 9. Схема установки для прогрева трансформатора с управляемыми кремниевыми выпрямителями.
R1 = 3 кОм; R2 = 10 кОм (тип ППБ-25Г); R3 = 200 Ом; C – МБГО 10мкФ, 600 В; Д3 – Д226Б – диод; Д2 – Т2-200-7; 1 – к прогреваемому трансформатору

Скорость нарастания температуры верхних слоев масла при нагреве трансформатора не должно превышать 8 – 5 °С/ч при нагреве масла от минусовой температуры до +20 °С; 5 – 3 °С/ч при нагреве масла от +20 до +50 °С и  3 – 2 °С/ч при нагреве масла от +50 до +70 °С.

Продолжительность прогрева для средних и крупных трансформаторов должна быть не менее 10 часов.

Прогрев трансформатора заканчивается, когда температура верхних слоев масла превысит на 5 °С температуру до которой производится нагрев. Если верхние слои масла нагреваются до необходимой температуры меньше чем за 10 часов, следует продолжить прогрев при этой температуре до истечения 10 часов. Температура поддерживается уменьшением напряжений или периодическим отключением питающей установки.

Источник: Алякртский И. П., Мандрыкин С. А., "Сушка электрических машин и трансформаторов" – Москва: Энергия, 2-ое издание, 1974 – 72с.

1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса -ов)