3.2. Сушка трансформатора

Цель сушки – удаление влаги из изоляции, которая перемещается из внутренних слоев к поверхностным, а затем в окружающую среду под действием разности давлений на поверхности материала и в окружающей среде. Чем ниже давление пара, тем интенсивнее удаляется влага, поэтому необходимо снижать давление в окружающей среде и повышать на поверхности материала. Первое достигается созданием вакуума в сушильном шкафу, второе – нагревом активной части. Зависимость влажности от времени при сушке изображена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. График сушки

На участке АБ в начале сушки происходит нагрев материала, и его температура еще недостаточна для интенсивного перемещения влаги из внутренних слоев на поверхность. На участке БВ проходит сушка: влажность сначала уменьшается быстро, затем медленнее. В точке В сушка заканчивается: влажность материала снизилась до значения влажности окружающей среды, обозначенной пунктирной линией. Сушку активных частей трансформаторов третьего и четвертого габаритов производят в вакуумных сушильных печах. Для сушки активных частей трансформаторов первого и второго габаритов вакуум не обязателен. Для них вполне удовлетворительные результаты дает сушка в обычных печах при 105 – 110 градусах Цельсия в течение 12 – 14 часов. Об окончании сушки судят по стабилизации сопротивления изоляции, которое замеряют каждый час. В первый период сушки сопротивление изоляции снижается. По мере того как из изоляции удаляется влага, сопротивление ее растет. В конце сушки в течение трех – четырех часов необходимо убедиться, что сопротивление устойчиво. Процесс вакуумной сушки длится 18 – 24 часа при 100 – 110 градусах Цельсия. Время, необходимое для полного прогрева активной части, зависит от массы, отсчитывается с момента установления в сушильном шкафу 100 градусов Цельсия. Сушку продолжают до тех пор, пока в конденсатосборнике не окажется влага при трех измерениях через каждый час, а для трансформаторов выше 6300 кВ·А – в течение шести измерений. В журнал сушки ежечасно заносят: температуру, определяемую по термометру сопротивления, давление пара, количество конденсируемой влаги, сопротивление изоляции обмоток высшего и низшего напряжений, измеренное мегаомметром 2500 В. После сушки время пребывания активной части на воздухе ограничено: 16 часов при влажности воздуха до 65 %, 8 часов – при влажности выше 75 %. После сушки осевые размеры обмоток уменьшаются, их выравнивают электрокартонными прокладками, выполняют отделку активной части, включающую подпрессовку обмоток. В процессе прессовки не допускаются перекосы и неравномерная затяжка обмоток. Возможность самоотвинчевания винтов исключают установкой гайки. Лишнюю длину болтов после подтяжки болтовых соединений у болтовых креплений срезают. Концы болтов запиливают и закругляют. Кернение шпилек и гаек производят в трех точках по окружности. Проверяют состояние изоляции обмоток относительно корпуса и между собой. Сопротивление изоляции обмоток должно быть не менее 100 МОм.

3.3. Нагрев и охлаждение трансформатора

Во время работы трансформатор нагревается за счет потерь электроэнергии, выделяемой в виде тепла в обмотках, магнитопроводе и других частях трансформатора. Металлические части трансформатора могут длительно греться, а изоляция обмоток не может, поэтому для отечественных трансформаторов принимается такая длительно допустимая температура нагрева изоляции, при которой обеспечивается срок службы 20 – 25 лет. Исходя из этого, ГОСТ 11677-75 установил, что у трансформаторов, предназначенных для мест с температурой окружающего воздуха 40 °С, превышение средней температуры обмоток над температурой воздуха не должно быть более 65 °С.

Потери электроэнергии в трансформаторах по мере увеличения их мощности растут пропорционально их массе. С ростом мощности трансформаторов потери увеличиваются быстрее, чем поверхность, отводящая тепло. Действенным средством для отвода тепла трансформатора является применение трансформаторного масла. Выемную часть трансформатора погружают в маслонаполненный стальной бак. Слои масла, соприкасающиеся с обмоткой и магнитопроводом, нагреваются. Нагретые частицы, имея меньшую плотность, поднимаются вверх, их место занимают поступающие снизу более холодные частицы масла. Поднявшиеся вверх нагретые частицы, соприкасаясь со стенками и крышкой бака, отдают им тепло, рассеивающееся затем в окружающую среду. Охладившиеся частицы масла опускаются вниз, а их место занимают нагревшиеся частицы. Происходит процесс естественной циркуляции масла. Температура масла не остается одинаковой по высоте бака: внизу она самая низкая, верхние слои нагреты до наибольшей температуры. Если трансформаторы герметизированного исполнения (с азотной подушкой, без расширителя), то в верхних слоях масла допустимо превышение температуры над температурой воздуха на 60 °С, во всех остальных случаях – на 75 °С. Стандарт нормирует не значение температуры верхних слоев, а ее превышение, т.е. разницу между температурой верхних слоев масла, измеренную по термометру, и температурой воздуха. Теплоотдача от единицы поверхности при масляном охлаждении трансформатора в 6 – 8 раз больше, чем при отдаче тепла непосредственно воздуху, что позволяет сделать поверхности магнитопровода и обмоток значительно меньше. Естественная циркуляция масла применяется у трансформаторов до 6300 кВ·А. Для трансформаторов большей мощности применяют искусственное принудительное охлаждение: дутьевое (Д), с использованием принудительного ускорения частиц как воздуха, так и масла (ДЦ), при прогонке масла через охладители, которые, в свою очередь, омывают водой (масло-водяное – Ц).