Сушка активной части трансформатора: что это такое, как выполняют, способы сушки, меры безопасности

Изоляционный материал трансформатора при соприкосновении с атмосферой или в увлажненном баке впитывает влагу. Это приводит к более быстрому разрушению изоляции, что приводит в негодность силовое оборудование. Допустимая продолжительность пребывания активной части на воздухе ограничено, поэтому при ремонте обмотки должны подвергаться сушке.

Способы сушки трансформатора

Сушку активной части трансформатора осуществляется несколькими наиболее распространенными способами:

1. Сушка в вакуумном шкафу. Представленный метод распространен в производственных цехах специализированных заводов. Указанный вариант не применим на уже эксплуатируемых силовых установках.
2. Сушка индукционными потерями в собственном баке под вакуумом и без него. Является наиболее распространенным и популярным методом, который отличается высокой эффективностью и мобильностью.
3. Сушка в специальной камере через нагрев воздуходува. Согласно нормативным документам подобная технология запрещена к использованию, так как имеются повышенные риски пожарной опасности.
4. Сушка током нулевой последовательности. Представленное решение пользуется популярностью благодаря меньшим потерям электроэнергии. Но здесь также существуют ограничения по применению.

Рассмотрим наиболее распространенные варианты сушки подробно с учетом нюансов проведения.

Сушка трансформаторов индукционными потерями

Наиболее распространенный способ, который применим при выполнении ремонтных работ на силовом оборудовании. Предполагает наматывание намагничивающей обмотки, на которую подают переменный ток. Это приводит к формированию магнитного потока, что приводит к появлению вихревых токов. Последние нагревают бак и косвенно активную часть трансформатора. Для большей эффективности бак утепляют изоляционными материалами.

Провод подсоединяется по всей длине обмоток с отступом от 20 до 60 мм, что зависит от марки и типа трансформатора (периметр бака, толщина стенок). Последнее можно рассчитать по формуле. Большие трансформаторы часто сушат комбинированными методами, к примеру, подогревают дно воздуходувами для более быстрого прогревания. Перед запуском сушки обязательно проводятся подготовительные работы: бак очищают от остатков масла, вытирают насухо салфетками.

Сушка токами нулевой последовательности

Представленный метод основан на нагреве активной части через потери на вихревые токи, которые появляются в массивных стальных конструкциях. Силовые линии магнитного поля должны замыкаться стальными стержнями, которые и отвечают за сушку трансформатора. Существует несколько схем подключения, при этом в некоторых случаях методику применять нельзя. Запрещено использовать сушку для броневых силовых установок со стержневой магнитной системой при разных схемах соединения обмоток.

Если нулевого вывода нет, то делается временный. При соединении звезда-треугольник, последний разъединяют, оставляя звезду открытой. Как и при других методах, важно провести предварительную чистку активной части и бака от масла. Внутри обычно устанавливают приборы для измерения температуры. Наблюдающий за сушкой обязан каждый час вести журнал, в котором отражать сопротивление изоляции, температуру и напряжение.

ПБ и ТБ при сушке активной части трансформатора

При выполнении работ должны выполняться мероприятия по технике безопасности и пожарной безопасности:

На месте работ запрещает курение и огневые работы. Сварка и пайка должна осуществляться только в специально отведенном месте с учетом расстояний.

Непосредственно у трансформатора следует выставлять первичные средства пожаротушения. Сюда относятся огнетушители, ящики с песком, ведра.

На территории следует проводить уборку, на земле или в помещениях не должен находиться легковоспламеняющийся материал (дерево, бумага и так далее).

ГСМ и другие легковоспламеняющиеся жидкости должны находиться в закрытой таре или специальной посуде.

Все части электроустановки должны быть заземлены. Условия работы определяются техническими мероприятиями, которые определяются мастерами.

При работе в помещении должны соблюдаться меры по обеспечению работоспособности вентиляционной системы.

Измерение сопротивлений и проведение испытаний осуществляется только при отключении трансформатора напряжения. При работе в баке используются переносные лампы не более 24 В.

Важно назначать дежурного из числа квалифицированных рабочих. При возникновении пожара следует поднять тревогу, вызывать МЧС, а также приступить к тушению пожара. Тушение водой не допускается.

Среди прочего зона трансформатора должна быть ограждена. На ограждении вывешиваются плакаты «Стой напряжение», «За ограждение не входить».

Контрольный прогрев и подсушка

Перед проведением испытаний лабораторией проводится контрольный прогрев и подсушка. Длительность этого этапа составляет 48 часов при температуре не менее 80 градусов. Обычно процедура осуществляется в следующей последовательности:

1. Часть масла вливается, верхнее ярмо должно остаться закрыто.
2. Отключается система охлаждения, запускаются насосы для перемешивания масла.
3. Бак трансформатора заземляется, присоединяется выпрямительное устройство.
4. Устанавливаются приборы измерения температуры. Также заземляются обмотки, которые не подключены к выпрямителю.
5. Мегомметром проводится измерение сопротивления изоляции полученной схемы.
6. Включается охлаждение, подается напряжение на силовую установку. Включение производится каждый 1,5 минуты, измеряются технические характеристики.
7. После проверки производится включение прогрева на 1 час каждые 3-4 часа. При этом ведется контроль основных параметров.

Через 5-7 часов после завершения прогрева осуществляется измерение изоляционных свойств активной части трансформатора.

Источник

Сушка трансформаторов

В условиях эксплуатации получили распространение наиболее экономичные и удобные методы сушки трансформаторов — индукционный и токами нулевой последовательности. Сушка может проводиться при любой температуре окружающей среды, но со сливом масла из бака.

Для проведения сушки индукционным методом (рис. 1) на бак трансформатора (1) изолированным проводом наматывают обмотку (2). Чтобы получить более равномерное распределение температуры внутри бака, намагничивающую обмотку наматывают на 40 — 60 % высоты бака (снизу), причем на нижней части витки располагаются плотнее, чем на верхней.

Расчет обмотки выполняется следующим образом.

Число витков ω = UA/ l , где U — напряжение источника питания, В, l — периметр бака, м, А — коэффициент, зависящий от удельных потерь, м/В.

Рис. 1. Схема сушки трансформатора потерями в баке

Значение коэффициента А для различных удельных потерь мощности

ΔP	А	ΔP	А
0,75	2,33	1,4	1,74
0,8	2,26	1,6	1,65
0,9	2,12	1,8	1,59
1,0	2,02	2,0	1,54
1,1	1,92	2,5	1,42
1,2	1,84	3,0	1,34

Коэффициент удельных потерь определяется по формуле

ΔP = k т( F/F о)(θ-θо) ,

где k т — коэффициент теплоотдачи (для утепленного бака k т=5, для неутепленного k =12 кВт/м 2 х°С), F — площадь поверхности бака трансформатора, м2, Fо — площадь поверхности бака, занятая обмоткой, м2, θ — температура нагрева бака (обычно 105 °С), θо -температура окружающей среды, °С.

С использованием ΔP определяется ток в обмотке

Для трансформаторов с ребристым баком cos φ = 0,3, а для трансформаторов с гладкими и трубчатыми баками cos φ = 0,5 — 0,7.

Зная ток, по таблицам выбирается сечение провода. Температуру трансформатора можно регулировать изменением подводимого напряжения, изменением числа витков обмотки или периодическим отключением ее.

При сушке токами нулевой последовательности намагничивающей обмоткой служит одна из обмоток трансформатора, соединенная по схеме нулевой последовательности.

Трансформаторы, чаще всего применяемые в эксплуатации, имеют двенадцатую группу соединения обмоток. В этом случае в качестве намагничивающей удобно использовать обмотку низшего напряжения, которая имеет выведенную нулевую точку (рис. 2 ).

Рис. 2 . Схема сушки трансформатора токами нулевой последовательности

При сушке трансформатора токами нулевой последовательности нагрев происходит за счет рассеивания мощности в намагничивающей обмотке, в стали магнитопровода, в его конструктивных деталях и баке.

Параметры сушки могут быть определены следующим образом. Мощность, потребляемая намагничивающей обмоткой

где Δ Р — удельный расход мощности, кВт/м2, F — площадь поверхности бака, м2.

Для трансформатора без тепловой защиты, сушка которого протекает при температуре 100 — 110 °С, можно принять Δ Р = 0,65 — 0,9 кВт/м2.

Подводимое напряжение при соединении намагничивающей обмотки в звезду

U о = √( P о Z о/3 cosφ) ,

где Zо — полное сопротивление нулевой последовательности фазы обмотки (может быть определено опытным путем), cos φ = 0,2 — 0,7.

Фазовый ток сушки трансформаторов, необходимый для выбора измерительных приборов и сечения подводящих проводов, определяется по выражению

Io = I ном √(10/ S ном),

где S ном — номинальная мощность трансформатора.

Сушка трансформатора токами нулевой последовательности характеризуется существенно меньшим потреблением мощности и временем сушки (до 40 %) по сравнению с индукционным методом. Недостаток способа — необходимость иметь источник питания с нестандартным напряжением. Чаще всего для этой цели используется сварочный трансформатор.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Описание методов сушки трансформаторов, виды установок и схема подключения

В производстве сушка силовых трансформаторов является одним из важнейших этапов технологического процесса. Для удаления влаги используется ряд методов, каждый из которых имеет свои особенности. Статья расскажет о необходимости, методах и нюансах сушки трансформаторов во время их эксплуатации и монтажа.

Необходимость сушки силовых трансформаторов

В ряде случаев трансформаторы вводят в эксплуатацию без сушки. Это возможно при условии, что правила транспортировки и хранения устройства не были нарушены. Однако порой во время перевозки и использования трансформаторов не создаются надлежащие условия.

Когда нет оснований полагать, что ГОСТ не соблюден, специалисты проводят контрольную подсушку устройства. Глубокая сушка не требуется, поэтому механизм в течение суток прогревают в масле. Контрольная просушка уместна, когда активная часть трансформатора не находилась на открытом воздухе дольше положенного, что позволило бы внешним условиям отразиться на изоляции.

При нарушении правил хранения изоляционные обмотки устройства соприкасаются с влагой. Это может происходить из-за влажного воздуха, резких перепадов температур, приводящих к отпотеванию и процессов окисления в масле. Воздействие жидкости губительно сказывается на работе трансформатора: его изоляция теряет значительную часть электрической прочности.

Для сравнения, хорошо высушенный картон будет обладать гораздо большей электрической прочностью, нежели бумага, не подвергшаяся сушке. Разница составит порядка 20-25 раз.

Основные методы

Существует широкий ряд методов сушки силовых трансформаторов, которые часто используют специалисты. Рассмотрим каждый из них подробно.

Индукционный нагрев

Индукционный метод сушки получил широкое распространение благодаря хорошей результативности. В основе способа лежит нагревание активной части, находящейся в баке, теплом, образованным вихревым током. На бак наматывают специальную намагниченную обмотку, которая и является источником индукции.

1. Используется абсолютно сухой бак, отверстия в котором уплотняются.
2. Стенки бака утепляют стеклотканью.
3. В разных точках активной части размещают термопары и терморезисторы.
4. Устанавливают термометры под изоляцией.
5. Наматывают индукционную обмотку на бак.

Убедившись в правильной работе вакуумной системы, включают печи, нагревающие дно бака. Далее в ход идут насосы, которые подсасывают горячий воздух. Процесс сушки постоянно контролируется, ведутся записи показателей термометра и вакуумметра.

Токами короткого замыкания

При использовании метода КЗ нагрев идет за счет потерь тепла. Они происходят в обмотках, в проводниках обмоток, в активной стали магнитопровода. Метод заключается в том, что обмотку трансформатора, которая имеет меньшее напряжение, накоротко замыкают на зажимах вводов. Другая при этом питается источником тока. Это переменный ток промышленной частоты.

Постоянным током

Метод основан на пропускании тока, приближенного к номинальному значению, через обмотки устройства. В процессе, как правило, используются обмотки, обладающие средним и высоким напряжением.

Части, не участвующие в пропускании тока закорачивают и заземляют. К ним относится бак и другие обмотки, которые не связаны с прогреваемыми посредством электричества.

Токами нулевой последовательности

Если речь идет о трансформаторе с небольшой мощностью – 400 кВА – применяется сушка токами нулевой последовательности. Вторичные обмотки устройства необходимо подключить к сети по соответствующей схеме.

Процесс требует соблюдения мер предосторожности, ведь обмотка, обладающая высшим напряжением, разомкнута.

Теплота при этом выделяется благодаря воздействию совпадающих по фазе магнитных потоков, которые одинаковы по величине. Способ считается простым, однако он неосуществим, если вторичные обмотки соединяются в треугольник.

Перед тем, как начать сушку, нужно поставить активную часть под напряжение, которое будет использоваться в процессе. Это нужно сделать для контрольного прогрева длительностью около получаса. Если возникают перегревы конструктивных деталей магнитопровода, нужно устранить их причины и лишь после этого приступать к полноценной сушке.

Циркуляцией масла через электронагреватели

Чтобы удалить губительную влагу из трансформатора, также используют циркуляцию масла. Процесс состоит из следующих шагов:

1. Из нижней части бака удаляют масло.
2. Прогоняют вещество через систему подогрева.
3. Отправляют нагретое масло обратно в бак, но уже в верхнюю часть.

Поток масла движется интенсивно и распределяется пульверизаторами под каждой фазой. Это позволяет равномерно просушить обмотки трансформатора, не допустив перегрева. Горячее вещество подхватывает лишнюю влагу и удаляет ее. После того, как масло сделало свое работу, что происходит довольно быстро, его выпускают и снова заливают в бак под вакуумом.

Нагревом бака инфракрасным излучением

Инфракрасные лучи для нагрева уместно использовать, когда трансформатор обладает мощностью до 1000 кВА. Специальные лампы позволяют преобразовать более 80% подводимой электроэнергии в энергию теплового излучения.

Во время сушки температуру активной части регулярно измеряют. Для этого на ней закрепляют термометры и термопары, причем термопары используются чаще.

В процессе используются лампы типов ЭС-3, ЭС-2 и ЭС-1. Они обладают мощностью 250 и 500Вт при напряжении в 120 и 220В соответственно. Если ламп этих типов нет в наличии, могут использоваться лампы накаливания.

Чтобы поток излучения был направлен на обмотку, применяют отражатели.

Обдувом горячим воздухом

Метод сушки горячим воздухом применяется редко. Однако используемую в процессе воздуходувку применяют и в других методах. Суть сушки состоит в продувании активной части горячим сухим воздухом.

Температура воздуха должна доходить до 100 . Тепло подается на активную часть, тем самым прогревая обмотки трансформатора. Рекомендуется такой расход воздуха, при котором возникает небольшая разница между температурой входящего и выходящего потока.

В камере без вакуума

Воздуходувки используются при сушке в камере без вакуума. Процесс состоит из следующих этапов:

1. Активную часть помещают в камеру.
2. К двум отверстиям камеры подносят воздуходувки.
3. Подают горячий воздух, температура которого не должна превышать 105
4. Внимательно следят за показателями термометра.
5. После нагрева активной части применяют термодиффузию. Она заключается в снижении температур внешней изоляции посредством подачи холодного воздуха.
6. Завершив сушку, проводят ревизию активной части, после чего опускают ее в бак с маслом.

Главную роль в прогреве трансформатора таким способом играет камера, к созданию которой нужно подойти с особым вниманием.

Сооружают камеру из деревянных щитов и рам, хорошо утепляют изнутри. Внутренние стены обшиваются асбестом, поверх которого крепят кровельную сталь. Стыки также утепляют при помощи асбеста.

Важно, чтобы расстояние между стенками камеры и находящейся в ней активной части составляло примерно 200 миллиметров. Сверху должно быть вытяжное отверстие для воздуха.

В стационарном сушильном шкафу

Стационарный сушильный шкаф, использующийся для удаления влаги из основных частей трансформатора, отличается высокой эффективностью и гарантированным качеством результата. Проблема в том, что стоимость шкафа велика, поэтому в ремонте и монтаже трансформаторов эта полезная вещь используется редко. В покупке конструкции будет смысл лишь в том случае, если сушку приходится проводить регулярно.

Применение специальных установок для сушки

Помимо вышеперечисленных методов сушки трансформаторов, для этой же цели используются специальные установки. Например, широко распространено применение масляной мобильной станции (СММ).

Существуют особые технические требования, делающие работу установки эффективной и безопасной:

• напряжение трансформатора должно составлять 110-1150 Кв;
• бак устройства способен выдержать давление 26 Па.

В основе установки – металлический вагон, в котором находятся насосы, вакуумные вентили, холодильный агрегат и другие приспособления, делающие работу механизма эффективной. Чтобы подсоединить СММ к трансформатору, используется гибкий вакуумпровод.

Схема подключения электроосмотической сушки трансформаторов

Не все существующие методы сушки благоприятно отражаются на составных частях трансформатора. К примеру, широко распространенное применение сушильных печей влечет за собой ряд трудностей.

Во-первых, такие печи потребляют огромное количество электроэнергии. Во-вторых, процесс сушки занимает много времени – вплоть до десяти суток. Затраченное на просушку время зависит от размера трансформатора и может увеличиваться.

Помимо всего прочего, сушка при помощи печи негативно сказывается на состоянии устройства. Срок службы трансформатора существенно сокращается за счет того, что высокая температура негативно сказывается на его элементах.

Спасительной технологией для сохранности устройства стало использование принципа электроосмоса. Он основан на движении жидкости сквозь пористые диафрагмы или капилляры посредством наложения внешнего электрического поля. Не допуская нагрева, устройство устраняет влагу, генерируя небольшие электрические импульсы.

При достаточно малом весе устройства (некоторые весят чуть больше килограмма), процесс сушки существенно упрощается.

Источник