Системы охлаждения силовых трансформаторов

Охлаждение  трансформатора происходит путем забора электронасосом из верхней части бака через патрубок горячего масла, которое затем нагнетается в маслоохладители. В маслоохладителях происходит теплообмен между маслом и водой. Охлажденное масло через фильтры для очистки масла от механических примесей поступает в нижнюю часть бака трансформатора.

Фильтры очистки масла от механических примесей могут, в случае засорения, отключаться от системы охлаждения для их очистки и промывки. При работе системы охлаждения адсорбционные фильтры производят непрерывную регенерацию масла путем отвода из масла влаги, кислот и перекисных соединений. Присоединение адсорбционных фильтров выполнено петлеобразными маслопроводами с запорной арматурой. Для перезарядки и включения в работу адсорбционные фильтры подключаются в верхних точках маслопровода.

Охлаждение  трансформатора по схеме с направленным движением масла через обмотки  происходит так же, как и по схеме  без направленного движения масла, за исключением того, что часть  охлажденного масла подается непосредственно в обмотки, остальная часть – идет в бак.

Охлаждающей средой в маслоохладителях является вода, которая в трубном пучке  идет навстречу маслу в межтрубном пространстве. Для исключения превышения давления воды над маслом предусмотрено устройство разрыва струи воды в маслоохладителе, т. е. переливная труба находится на 1160 мм ниже минимального уровня масла в расширителе. На сливном трубопроводе воды каждого маслоохладителя установлено устройство для визуального контроля наличия масла в воде (рисунок 1.9). Для исключения попадания воздуха в водяную полость маслоохладителя на выходном трубопроводе воды на расстоянии 0,5 метра от патрубка маслоохладителя предусмотрен вертикальный участок трубопровода высотой 0,5 м.

 
Рисунок 1.9 – Масляно-водяной охладитель серии Ц: 1 – патрубок входа воды; 2 – пробка спуска воды; 3 – водяная камера; 4 – патрубок выхода воды;  
5 – трубная доска; 6 – трубки; 7 – диафрагма; 8 – кронштейн; 9 – корпус;  
10 – патрубок входа масла; 11 – термометр; 12 – манометр; 13 – пробка выпуска воздуха; 14 – патрубок входа масла

 

На магистральных  маслопроводах в непосредственной близости от трансформатора, на маслопроводах  соединения охладителей с напорным коллектором установлены технологические  патрубки с запорной арматурой для  возможности вакуумирования и заливки дегазированным маслом системы в целом. В системе охлаждения предусмотрен резервный маслоохладитель для возможности вывода в ремонт одного из маслоохладителей и в процессе эксплуатации. Резервный электронасос предусмотрен для включения взамен аварийно выведенного из работы.

При температуре  масла в баке трансформатора ниже +15 °С циркуляцию масла в трансформаторе создает пусковой электронасос. При достижении температуры масла в баке выше +15 °С, автоматически включаются рабочие насосы, а пусковой отключается. После отключения пускового насоса его напорный трубопровод автоматически запирается обратным клапаном.

Охладители  типа Ц являются наиболее эффективными охладителями в сериях МП и МО. В гладкотрубных охладителях МП и МО коэффициент теплоотдачи со стороны масла меньше, чем со стороны воды. Для интенсификации теплообмена поверхность охлаждения со стороны масла увеличивается за счет оребрения труб. Для повышения качества охлаждающей воды в охладителях типа Ц применяются латунные трубы с медным проволочным оребрением и с продольным их обтеканием маслом. Английская фирма АЭИ изготавливает охладители, которые, в зависимости от расхода масла и воды, обеспечивают теплоотвод в диапазоне 70–950 кВт при превышении температуры масла над температурой воды 22–27 °С.

1.3 Системы охлаждения с негорючим жидким диэлектриком

 

В трансформаторах с охлаждением  типа Н, НД, ННД активную часть помещают в бак, заполненный синтетической  негорючей и неокисляющейся жидкостью  – совтолом (за рубежом это клофен, пиранол, пирохлор и др.). Совтол представляет собой смесь совола (полихлордифенила) с трихлорбензолом. Причем при использовании совтола в районах с умеренным климатом он содержит 65 % совола и 35 % трихлорбензола, а при использовании в районах с тропическим климатом соответственно 90 % и 10 % в трансформаторах это оказывает огромное влияние, и это видно мгновенно. Добавка трихлорбензола позволяет получить понижение вязкости и температуры застывания смеси. Совтол имеет такие же электроизоляционные свойства и теплопроводность, как и трансформаторное масло. Однако совтол дороже трансформаторного масла, токсичен и требует тщательной герметизации системы охлаждения.

1.4 Ремонт систем охлаждения трансформаторов

 

В зависимости  от типа системы охлаждения ремонт имеет некоторые особенности.

При ремонте  системы охлаждения типа ДЦ вскрывают  коробки (коллекторы), тщательно очищают, обезжиривают и заваривают места течи в сварных швах трубок в зоне сопряжения с трубной решеткой (пластиной) или заглушают дефектные трубки (не более двух трубок на каждый ход трубной пластины), при этом для компенсации разницы в температурном удлинении рабочих и заглушённых трубок со стороны плавающей головки снимают сварной шов торца трубки на 56 мм ниже верхней кромки трубной пластины; после очистки поверхностей (наружной и внутренней) трубок устанавливают крышки (коллекторы) на новое уплотнение, а затем охладители промывают и испытывают по схеме. Схема имеет два независимых контура, присоединенных к масляному баку объемом не менее 3,5 м³: контур промывки, включающий маслонасос (типов Т, ЭТ, ЭЦТ) и сетчатый фильтр, и второй контур (нагрева и восстановления масла), в который входит маслоподогреватель и маслоочистительная установка с насосом. В схеме предусматривается нагрев до температуры 5060 °С и подача избыточного давления до 0,21 МПа. Охладитель считается герметичным, если в течение 30 мин не наблюдается течь масла, а избыточное давление практически не меняется. После 1 ч промывка заканчивается, если на фильтровальной бумаге не обнаруживаются следы ржавчины и грязи, а электрическая прочность масла по сравнению с первоначальной (до промывки) не изменяется. Одновременно могут промываться и испытываться все элементы системы охлаждения, для этого они соединяются последовательно в контуре схемы промывки.

Ремонт  бессальникового электронасоса (Т, ЭТ, ЭЦТ и МТ) производится с разборкой и с последующим осмотром и проверкой состояния подшипников. Предварительно на действующем трансформаторе путем контроля вибрации выявляются маслонасосы, имеющие дефекты. Дефектные подшипники заменяются на новые. Запрещена установка подшипников, прошедших реставрацию и имеющих значительно худшее качество и низкий срок службы. Проверяется также крепление рабочего колеса и наличие натиров на корпусе и колесе. Измеряется сопротивление изоляции статорных обмоток двигателя мегаомметром на 500 В, при этом сопротивление изоляции должно быть не менее 0,5 МОм. При необходимости производится сушка изоляции. Собранный маслонасос проверяется сначала вращением от руки (вал должен вращаться свободно без касаний), а затем в рабочем режиме путем перекачивания масла во временный бак.

Ремонт  вентиляторов обдува систем охлаждения типов Д и ДЦ предусматривает проверку правильности вращения крыльчаток, при этом выявляют и устраняют отдельные дефекты в подшипниках и крыльчатках.

Вибрацию  вентиляторов системы охлаждения типа Д (так же как и ДЦ) проверяют на специальном стенде, представляющем платформу с упругими закреплениями, обеспечивающими свободу вибрационных перемещений одновременно в трех взаимно перпендикулярных направлениях. При отсутствии специального стенда можно использовать упрощенный стендплатформу с упругим закреплением, обеспечивающим свободу вибрационных перемещений в направлении, перпендикулярном плоскости закрепления электродвигателя. В качестве упругих элементов амортизаторов допускается использовать амортизаторы любого типа. Вибрацию электродвигателя с крыльчаткой на рабочих скоростях следует измерять с помощью вибрографа ВР1 или ВР3 в трех направлениях: вертикальном, горизонтальном и осевом. Вибрация вентиляторов не должна превышать 0,06 мм. При превышении допустимой вибрации снимают крыльчатку и производят ее статическую балансировку. Если крыльчатка отбалансирована, то она находится в равновесии в любом положении. При неуравновешенности крыльчатка будет находиться в покое только в определенном положении, которое соответствует расположению ее центра тяжести ниже геометрической оси. Если крыльчатку выводить из этого положения, то она вновь возвращается в него. Этим пользуются для нахождения места положения небаланса крыльчатки и устранения ее неуравновешенности. Статически отбалансированная крыльчатка, закрепленная на предварительно динамически отбалансированном роторе электродвигателя, не должна вызывать дополнительного небаланса.

Процесс балансировки состоит из следующих  операций: определение места расположения небаланса крыльчатки, подбор места  груза для устранения небаланса, определение оставшегося небаланса.

Динамическая  балансировка по сравнению со статической  позволяет более точно выявить  и устранить небаланс, а тем  самым значительно уменьшить вибрацию и, следовательно, увеличить срок службы подшипников.

Одновременно  с применением специального приспособления проверяют углы атаки лопастей крыльчатки. В процессе балансировки при необходимости заменяют дефектные подшипники. При замене подшипника и после балансировки удаляют старую смазку и меняют ее на свежую.

Используя мегаомметр 500 кВ, производят проверку электрического сопротивления изоляции как статорной обмотки электродвигателя, так и всех электрических цепей относительно заземленных частей. Сопротивление должно быть не менее 0,5 МОм.

При ремонте  вентиляторов и крыльчаток системы  охлаждения типа ДЦ проверяют зазор  между крыльчатками вентиляторов и  диффузором по всему периметру, который должен быть равномерным и не превышать 1,5 % диаметра рабочего колеса. Проверяют также правильность установки электродвигателей на охладителе. При необходимости заменяют амортизационные прокладки под лапками электродвигателей. Эта операция не менее важна, так как при недостаточной амортизации возникает недопустимый шум при работе вентилятора. Крыльчатка, насаженная на вал, должна легко без заеданий проворачиваться вручную и при разгоне свободно вращаться. Измеряют электрическое сопротивление изоляции статорных обмоток электродвигателей мегаомметром 500 В. Оно не должно превышать 0,5 МОм.

Если  крыльчатка отбалансирована, то при включении двигателя значение вибрации, измеренное вибрографом ВР1, не превышает 0,06 мм. При превышении вибрации производят статическую и при необходимости динамическую балансировку крыльчатки, при этом проверяют биение лопастей вентилятора в осевом направлении: лопасти при осевом вращении должны описывать одинаковую поверхность вращения. Для этого на внутренней стороне диффузора наносят желательно цветным карандашом проекцию произвольно выбранной лопасти вентилятора в виде кривой; проверяют последовательно степень совпадения проекций остальных лопастей вентилятора с проекцией первой лопасти. Расхождение проекций должно быть не более  
3 мм; при больших расхождениях необходимо подогнуть лопасти вентилятора и повторно измерить вибрацию электродвигателей до получения допустимого расхождения.

Ремонт  расширителей, адсорберов, маслопроводов, а также арматуры системы охлаждения производят с разборкой на составляющие элементы с последующей их очисткой или протиркой. Промывают внутренние поверхности и при необходимости покрывают их маслостойким лакокрасочным покрытием (эмаль ФП 0,3 К), а наружные поверхности покрывают эмалью ПФ113. Возможно применение и других эмалей, заменяющих указанные. Перед покраской поверхности обезжиривают.

Очистку наружной поверхности от пыли и загрязнений  производят сжатым воздухом. Загрязнения  с промасленной поверхности удаляют  раствором едкого натра (25 % в воде), подогретым до 70–80 °С, путем окунания или смывания.

Ремонт  системы охлаждения типа Ц имеет схожие технологические операции с ремонтом системы ДЦ и отличаются объемом работ, выполняемых на охладителе. После проверки охладителя внешним осмотром проверяют его течи масла в водяной камере (по масляным пятнам на воде), а затем производят слив масла и демонтаж системы охлаждения. Комплектующие узлы (маслонасосы, адсорбные фильтры, маслопроводы) ремонтируют на ремонтной площадке. При невозможности транспортировки ремонт охладителя производят на собственном фундаменте. У охладителя отворачивают крышки. Трубки и трубные плиты очищают мягкими металлическими ершами, заменяют дефектные трубки. Места течи устраняют развальцовкой трубок и при необходимости заливают эпоксидной смолой. В случае обнаружения ржавчины и прикипания шлама трубный пучок втягивают и прочищают, а затем межтрубное пространство продувают сухим воздухом, нагретым до  
60–70 °С. Полностью собранный охладитель промывают нагретым сухим, желательно свежим (или эксплуатационным с допустимыми для использования показателями) трансформаторым маслом, а затем испытывают на герметичность (по масляной стороне) при температуре масла 60 °С и давлении 
0,6 МПа в течение 30 мин. Для обнаружения протечек при испытании на герметичность у расположенных вертикально охладителей снимают верхнюю крышку и наполняют водяную камеру водой, а у горизонтально расположенных охладителей сливают воду после заполнения в специальную емкость с открытой поверхностью. По появлению масляных пятен определяют негерметичность и наличие протечек. В этом случае сливают масло из охладителя и испытывают охладитель без воды, предварительно забелив торцы трубок мелом. При замене дефектных трубок повторяют испытания на герметичность. 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

 

В работе представлены технические характеристики трансформаторов, принципы действия систем охлаждения, технические данные охлаждающих устройств, а также особенности ремонта систем охлаждения трансформаторов.

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

 

1 http://ru.wikipedia.org.

2 http://forca.ru.

3 ГОСТ 839-80. Системы охлаждения трансформаторов. Введён 06.03.1980.