книги из ГПНТБ / Грудинский, П. Г. Техническая эксплуатация основного электрооборудования станций и подстанций

включение резервного охлаждения или резервного источника питания) действует сигнализация.

Теплоотдача от стенки трубы к воде в масловодяиой системе охлаж­ дения Ц значительно интенсивнее, чем к воздуху в воздушном охлажде­ нии ДЦ, поэтому объем охладителя, масса, стоимость и расход электро­

за счет испарения воды. Увлажнение охлаждающих поверхностей в сочетании с обдувом значительно (не ме­

нее чем на 50%) повышает теплосъем. При обычном качестве применяе­ мой для этого воды каких-либо вредных ее влияний не обнаружено.

В ряде установок для форсировки охлаждения предусмотрены ста­ ционарные устройства. В частности, для системы ДЦ трубка с водой подводится к рамке охладителей, в рамки помещаются сопла, разбрыз­ гивающие воду.

Другим средством форсировки охлаждения типа ДЦ является со­ вместное применение ее с типом Ц. Один масловодяной охладитель

3 7 1

может заменить по теплосъему примерно пять воздушных охладителей. Поэтому в тех установках, где имеется достаточное водоснабжение, можно вместо резервного воздушного охлаждения подключить масло­ водяной охладитель для работы его в летнее время и в аварийных условиях. Эта мера может снизить температуру верхних слоев масла на 15—20° С.

10-5. Расширитель и защита масла

На всех трансформаторах, кроме самых малых и гер­ метизированных, устанавливается расширитель, назначе­ ние которого состоит в том, чтобы обеспечить полное запол­ нение бака маслом при всех тепловых режимах. При нагре­ вании расширитель принимает избытки масла, увеличив­ шегося в объеме, а при охлаждении пополняет маслом бак трансформатора. Кроме этой функции расширитель осу­ ществляет некоторую защиту масла от увлажнения, загряз­ нения и окисления.

Наиболее распространенная конструкция расширителя была показана на рис. 10-10. Для того чтобы расширитель мог выполнять свою первую функцию — компенсацию расширения масла — без его слива и долива, он должен

тура горячего и холодного масла соответственно. Коэффи­ циент расширения масла может быть принят равным 0,0007, температура горячего масла 65—70°С (по средней температуре масла в трансформаторе); температура холод­ ного масла — 35 -----40° С (по температуре наружного воздуха зимой). Если принять перепад температур в 100— 110 °С, то полезный объем расширителя будет составлять около 7—8%, а полный объем около 8—9% объема масла в баке трансформатора, поскольку в нижней части расши­ рителя имеется мертвый объем.

Для надзора за уровнем масла на расширителе имеется маслоуказатель, состоящий из стеклянной трубки и оправы. Обычно нижний конец стеклянной трубки соединяется с расширителем, верхний конец сообщается с наружным воздухом через пробку с отверстием. Предусматривается кран между маслоуказателем и расширителем на случай смены или чистки стекла. На расширителе наносятся три контрольные черты, соответствующие уровням масла при длительно отключенном трансформаторе, при температурах окружающей среды и масла: для трансформаторов по

372

ГОСТ 401-41 —35 °С; +15 °С; +35 °С; по ГОСТ 116-77-65 —45°С;. + 15°С; +40 °С. Уровень масла при указанных его температурах не должен опускаться ниже соответствую­ щей черты. Указатель уровня масла в виде масломерного стекла не надежен в работе (например, при засорении верхнего отверстия показания уровня будут неправиль­ ными, при нагреве солнцем также, так что они практически не пригодны к работе в районах с интенсивной солнечной радиацией), В последнее время начат выпуск указателей уровня стрелочного типа с магнитным приводом, с сигна­ лизацией при недопустимом изменении уровня масла.

Вторая функция расширителя — защита трансформа­ торного масла от соприкосновения с воздухом.. Масло самого расширителя, если не приняты необходимые меры, соприкасается с воздухом, а продукты окисления, увлаж­ нения и загрязнения оседают на дне расширителя и могут периодически удаляться из него через грязевик или пробку на дне расширителя. В бак трансформатора доступ этим продуктам затруднен тем, что соединительная трубка между баком и расширителем выступает над дном послед­ него примерно на одну десятую диаметра расширителя.

В последние годы начали придавать большое значение наличию осушителя (с силикагелем или аналогичным адсор­ бентом) на конце дыхательной трубки (см. поз. 3 на рис. 10-10), снабженного фильтром для очистки воздуха от пыли. Известно, что во многих зарубежных установках, применяющих масло с антиокислительными присадками, такой осушитель является единственной защитой масла. Правила технической эксплуатации требуют, чтобы у всех трансформаторов мощностью 160 кВ-А и более на рас­ ширителе имелся такой осушитель и, кроме того, масло подвергалось непрерывной регенерации в силикагелевых фильтрах.

Одна из наиболее распространенных конструкций для таких филь­ тров показана на рис. 10-14. Адсорбентом может служить как сили­ кагель, так и активная окись алюминия, алюмагель и др. Адсорбенты удерживают воду в своих порах, не вступая с ней в химическое соедине­ ние. При насыщении адсорбента водой он заменяется, а использован­ ный регенерируется нагреванием до определенной температуры (400— 500° С). Для индикации насыщения силикагеля в него добавляется хло­ ристый кобальт (около 3%). Примесь хлористого кобальта придает составу голубую окраску. Появление розовой окраски является призна­ ком насыщения состава водой.

Движение масла через фильтры с адсорбентом происходит под дей­ ствием тех же сил, которые обеспечивают движение масла через охлаж­ дающие радиаторы — разности плотностей горячего и холодного масла.

3 7 3

Рис. 10-14. Устройство для непрерывной регенерации масла в транс­ форматорах (а) и конструкции термосифонных фильтров {б — г).

I — бак трансформатора; 2 — расширитель; 3 — газовое реле; 4 — термоси­ фонный фильтр; 5 — воздухоосушитель.

Рис. 10-15. Воздухоосушитель и его установка на вводе.

а — конструкция; 6 — внешний вид; 1 — масло; 2 — стеклянный ци­ линдр; 3 — сетка; 4 — силикагель; 5 — внешний вид осушителя; 6 — маслоуказательное стекло на вводе.

/

Это действие иногда называют термосифонным, откуда и фильтры полу­ чили наименование термосифонных. Фильтры имеют вид цилиндров, укрепляемых на баке трансформатора, они присоединяются к нему при помощи патрубков с кранами и заполняются адсорбентом. Для того чтобы мелкие частицы адсорбента выпадали на дно фильтра и там за­ держивались, нижняя трубка присоединения выступает над дном ци­ линдра на 20—30 мм.

Количество адсорбента, засыпаемого в термосифонные фильтры трансформатора, составляет около 1% количества залитого в него масла. Для трансформаторов небольшой мощности эту нор­ му следует повысить до 1,25%, а для крупных транс­ форматоров снизить до 0,75%.

Для защиты масла в рас­ ширителях и во вводах при­ меняются воздухоосушители 5. Конструкция воздухоосушителя показана на рис. 10-15, а, а общий вид его установки на верхней части ввода — на рис. 10-15, б.

Наилучшей защитой мас­ ла является его обескисло­ роживание с последующей защитой от поступления в него кислорода. Окислитель^ ные процессы в дегазирован­ ном масле прекращаются,' при отсутствии контакта с окружающим воздухом масло останется сухим и чистым. Одним из способов подобной защиты масла является при­ менение азотной защиты.

Кислород удаляется из масла вакуумированием и

образуется равновесное состояние. После этого газовый объем над мас­ лом замещается чистым азотом путем продувки. Таких продувок должно быть три или четыре, иначе оставшегося кислорода будет достаточно для окисления работающего масла.

Схема азотной защиты масла приведена на рис. 10-16. Перед приме­ нением защиты, все пространство над маслом герметизируется: масло­ указательное стекло в верхней части соединяется с раширителем; вводы уплотняются прокладками из маслоупорной резины, таким же способом уплотняется и мембрана. Верхняя полость выхлопной трубы соединя­ ется с раширителем. Пространство над маслом расширителя соединяется с эластичной емкостью, заполненной азотом. Объем емкости выбирается

3 7 5

и емкости не превосходит нескольких процентов от атмосферного, так что данный тип азотной защиты получил название «системы низкого давления». Эксплуатация азотной защиты сводится к периодическому отбору проб из эластичной емкости и поддержанию необходимого уровня масла в расширителе. Доливка масла в случае необходимости произво­ дится через нижний кран бака трансформатора.

Эта защита, однако, имеет и свои недостатки: требуется дополни­ тельная площадь, дополнительный уход и, что самое важное, масло насыщается азотом. При внезапном нагреве масла (например, сквозным током к. з.) азот может выделяться в виде пузырьков (как и воздух при отсутствии азотной защиты), что снижает электрическую прочность масляных изолирующих промежутков.

Для устранения этих явлений предложена пленочная защита. Расширитель выполняется разъемным, в разъемы закладывается спе­ циальная пленка, собранная в складки, чтобы не препятствовать расши­ рению масла. Масло полностью изолируется от кислорода воздуха и от паров воды. Однако и в этом виде защита не может (как и все другие) защитить изоляцию от увлажнения водой, образующейся в масле при его полимеризации с течением времени. Поэтому при всех защитах предусмат­ риваются термосифонные фильтры.

Антиокислительные присадки. Для предупреждения окисления масла кроме фильтров и азотной защиты применяются антиокислитель­ ные присадки. Они способствуют поддержанию масла д хорошем состоя­ нии длительное время и благоприятно отражаются на состоянии других изоляционных материалов трансформатора. Одной из лучших присадок является 2,6-дитретичный бутилпаракрезол, имеющий в нашей стране название ДБПК. Среди других антиокислительных присадок можно отметить пирамидон (технический) в количестве 0,032 массы масла. Опыт применения этой присадки в,Мосэнерго дал хорошие результаты. Осо­ бенно хорошие результаты получены там же при применении пирами­ дона в качестве антиокислителя для масла во вводах.

Срок службы масла с антиокислительными присадками значительно повышается, стоят они относительно недорого, уход много проще, чем за другими видами защиты масла. Добавка присадок производится раз в 4—5 лет, так как за время эксплуатации они почти не расходуются,

10-6. Переключение ответвлений у обмоток трансформаторов

Переключение при снятом напряжении. Для изменения коэффициента трансформации у трансформаторных обмо­ ток предусматриваются ответвления. Переход от одного ответвления к другому может осуществляться одним из двух видов переключателей: ПБВ, работающим при сня­ том со всех обмоток напряжении (без возбуждения), и РПН, регулирующим под нагрузкой.

Переключатель, работающий при отключенном транс­ форматоре, применяется очень давно. У трансформатора выполняются три ответвления — среднее и ±5°о. У транс­ форматоров, выпускаемых в последние годы, при тех же пределах регулирования предусматривается большее число

3 7 6

ответвлений со ступенью 2,5%; Переключатель типа ПБВ не может переключать под нагрузкой; даже в том случае, если напряжение не снято хотя бы с одной обмотки, при переключениях возможно тяжелое повреждение транс­ форматора, так как дугой могут быть замкнуты два ответв­ ления, что равносильно витковому замыканию. Из-за необходимости отключать трансформатор, переключатель ПБВ используется редко, преимущественно при сезонных изменениях нагрузки, когда потери напряжения в сети изменяются и, следовательно, изменяется уровень напря­ жения.

В эксплуатации находятся трансформаторы с различ­ ной конструкцией переключателей. У трансформаторов небольшой мощности старых выпусков переключатели не устанавливались. Три ответвления (основное и два ±5% ) каждой фазы выводились наружу через общий ввод с тремя зажимами, к одному из которых присоединялась фаза ошиновки или кабеля. Для перехода на другое ответ­ вление необходимо было перенести присоединение, не­ сколько изменяя расположение внешних проводников. В эксплуатации еще сохранились трансформаторы подоб­ ной конструкции, но новые трансформаторы выпускаются с переключателем ПБВ. Исключение составляют трансфор­ маторы мощностью 250, 400 и 600 кВ-А для напряжений 6/0,23 кВ и 10/0,23 кВ с группой соединений Y0/A -ll, обмотки ВН которых имеют ответвления без переключа­ телей.

Принципиальные упрощенные схемы переключателей показаны на рис. 10-7, б и в . Для изменения коэффициента трансформации в схеме рис. 10-7,6 необходимо ввод сое­ динить с одним от ответвлений, в схеме 10-7, в два ответвле­ ния от двух половин обмотки соединить между собой. Конструкции переключателей, применяемых для этой цели, очень различны. Переключатели могут быть одно­ фазными или трехфазными (три однофазных переключателя на общем валу), могут размещаться иод крышкой или непосредственно у обмотки, могут не иметь привода, выве­ денного наружу (выпуски прежних лет), или иметь выве­ денную рукоятку для переключений. Очень большое влияние на надежность работы переключателей оказывают конструктивное исполнение контактов и постоянство силы начатия пружины на контакты. Используются различные конструкции контактов — плоские, штепсельные, точеч­ ные, линейные (роликовые). Механизм привода к переклю­

377

чателю включает в себя фиксатор, обеспечивающий уста­ новку контактов в нужном положении. Из многочислен­ ных конструкций переключателей в настоящее время трудно выделить вполне удовлетворительную конструкцию. Как показано выше, удельный вес повреждений переключате­ лей в общем числе повреждений довольно значителен. Эти повреждения в основном относятся к переключателям ПБВ, так как число РПН по сравнению с ПБВ мало, особенно при напряжении ПО кВ и выше.

Наиболее частыми повреждениями являются наруше­ ния контактной системы, в основном из-за ослабления силы нажатия пружин. Возникающий при этом нагрев влечет за собой разложение масла и появление следов углерода. Отложение углерода на вводах может вызвать, их перекрытие. Встречаются случаи неправильного при­ соединения ответвлений к переключателю и неправильной сборки их. Правильность сборки переключателя прове­ ряется измерением сопротивления обмоток постоянному току в каждом положении переключателя и проверкой соответствия результатов измерения положениям пере­ ключателя.

Переключатели для регулирования под нагрузкой. Кон­ струкция переключателя для регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) значительно сложнее, чем переклю­ чателя ПБВ. Такое регулирование может выполняться в двух вариантах: в виде выносных регулируемых вольто­ добавочных автотрансформаторов и в виде встроенных в бак трансформатора устройств.

При встроенном РПН переключатель ответвлений раз­ мещается в самом баке трансформатора или автотрансфор­ матора. Устройства РПН выполняются на значительно больший диапазон регулирования (до ±20% ), чем ПБВ, и на ббльшее число ступеней. Увеличение числа ступеней повышает плавность регулирования и облегчает работу контакторов, коммутирующих ток нагрузки. Возможные схемы включения регулирующей части обмотки с ответвле­ ниями показаны на рис. 10-17. Схема а применяется редко из-за необходимости предусматривать вдвое большие числа ответвлений, чем в схемах б и в. В схеме б применена гру­ бая ступень регулирования, присоединяемая или отключае­ мая переключателем П к нескольким тонким ступеням. При наиболее низком значении напряжения в сети ВН переключатель находится в положении а', а избиратель тонкой ступени — в положении 1. При наиболее высоком

3 7 8

напряжении переключатель и избиратель находятся в по­ ложении б' и 5 соответственно.

В схеме в с реверсированием регулирующей обмотки переключатель и избиратель при наиболее высоком напря­ жении на стороне ВН находятся в положении б и 7, при наиболее низком — в а и 1. В первом случае напряжение регулировочной обмотки вычитается из напряжения основ­ ной, во второй — суммируется с этим напряжением.

Потери короткого замыкания (потери в обмотке) в схеме в с реверсом при напряжениях ниже номинальных будут

ляции. При схеме с реверсом воздействия импульсного ис­ пытательного напряжения в два раза меньше, что позволяет уменьшить изоляцию и соответственно габариты регули­ рующего устройства. Кроме того, у схемы с реверсом на­ пряжение к. з. меньше зависит от положения переключате­ ля ответвлений.

Требование обеспечения широкого диапазона регули­ рования (рис.10-17, в) ставит перед конструкторами обмоток задачу повышения электродинамической стойкости. Это достигается специальным расположением обмоток в виде ряда концентрических цилиндров, в одном из которых располагаются ступени тонкой регулировки, выполненные параллельными проводниками.

V

Пример такой обмотки приведен на рис. 10-18. Главная обмотка (внутренняя) выполнена спиральной катушечной; такой же средний концентрический цилиндр служит грубой ступенью регулирования; внешняя винтовая обмотка, выполненная из параллельных проводников,

3 7 9

представляет собой ряд регулировочных ступеней тонкой регулировки. Каждый из параллельных проводников этой обмотки имеет число вит­ ков, соответствующих одной ступени тонкой регулировки.

Регулирование напряжения под нагрузкой у трехобмоточных транс­ форматоров имеет некоторые особенности. При расположении регули­

ном магнитопроводе (на отдельном стержне), возбуждаемом компенса­ ционной обмоткой КО, включаемой параллельно обмотке НН. Схема такого расположения показана на рис. 10-20 для однофазного автотранс­ форматора. Из-за автономного расположения регулировочной обмотки РО индуктивное сопротивление ее велико и динамическая стойкость обеспечивается без каких-либо дополнительных мероприятий.

При расположении регулировочной обмотки у ввода среднего на­ пряжения она подвергается воздействиям больших перенапряжений, чем при расположении в нейтрали. Для ограничения этих воздей­

3 8 0