Краткие теоретические сведения

Вопрос о необходимости сушки трансформаторов перед включе­нием решается по комплексу параметров: состоянию масла; со­противлению изоляции обмоток R₆₀^о коэффициенту абсорбции

R₆₀^о/R₁₅^о; тангенсу угла диэлектрических потерь обмоток tg δ; при­ращению Δ/С; состоянию индикаторного силикагеля: соотношению C₂/C₅₀

Различают следующие виды сушки: контрольный прогрев, контрольная подсушка и сушка. Все виды сушки преследуют одну цель — привести изоляцию трансформатора в состояние, отвечаю­щее требованиям и нормам.

Бумажно-масляная изоляция в трансформаторах рассчитана на надежную работу лишь при условии ее высоких изоляционных свойств — сопротивления, электрической прочности, емкости и ма­лых диэлектрических потерь. Эти факторы прежде всего зависят от степей и увлажненности изоляции.

Благодаря своей капиллярной структуре бумажная изоляция весьма гигроскопична. Немного менее гигроскопично трансформа­торное масло. Поэтому, находясь на воздухе, активная часть, даже пропитанная маслом, увлажняется. Кроме того, у старых трансфор­маторов без воздухоосушителей изоляция увлажняется и в процессе длительной эксплуатации. Даже изоляция вновь изготовленных об­моток имеет повышенную влажность.

Термодинамический процесс сушки заключается в том, что изо­ляция нагревается и влага перемещается из ее внутренних пор к поверхности, а затем в окружающую среду. Чем выше температура нагрева изоляции, тем больше разница между парциальными давле­ниями в соседних слоях изоляции и тем интенсивнее сушка, поэтому изоляцию нагревают до температуры 100—105 С°. В то же время эффективно снижать давление в окружающем пространстве, т. е создавать вакуум.

Контрольный прогрев трансформаторов производится в одном из следующих случаев:

- характеристики изоляции не соответствуют нормам; продолжительность хранения трансформатора без доливки масла превышает установленный срок, но не более 7 мес;

- время пребывания активной части на воздухе при слитом масле превышает нормы, но не более чем вдвое;

- при наличии признаков увлажнения масла или при значениях ЛС Сto трансформаторов, транспортируемых без масла, превы­шающих нормы.

Контрольная подсушка производится в следующих случаях, характеристики изоляции после контрольного прогрева не соот­ветствуют нормам:

- наличие признаков увлажнения масла или нарушение герметич­ности .

Сушкапроизводится в следующих случаях:

-на активной части или в баке обнаружены следы воды; трансформатор хранился без масла или без доливки масла не более 1 года;

- индикаторный силикагель увлажнен, потерял голубой цвет;

- пребывание активной чисти на воздухе вдвое и более превышает установленное время;

- характеристики изоляции трансформатора после контрольной подсушки не соответствуют нормам.

Сушка активной части может производиться следующими спосо­бами: - в вакуум-сушильных шкафах или печах; - в сушильных шкафах или печах без вакуума; - в собственном баке вихревыми токами (индукционный способ); - в собственном баке токами короткого замы­кания; - в собственном баке постоянным током; - в собственном баке токами нулевой последовательности; - в собственном баке сухим горячим маслом; - в камере или в собственном баке сухим, горячим воздухом тепловоздуходувки. Каждым из этих способов можно добиться высококачественной сушки активной части. Од­нако затраты на оборудование, непосредственные энергетические затраты па нагревание, отвод излишков теплоты, циркуляцию и другое будут неодинаковы. Поэтому для каждого вида сушки применяют свои методы.

Контрольный прогрев производят с маслом без вакуума методами постоянного тока, короткого замыкания, индукционным, а так же методом циркуляции нагретого масла. Температура верхних слоев масла при контрольном прогреве не должна превышать 75С^о  и быть не более чем на 15С° выше паспортной при прогреве индукционным методом и методом циркуляции и не более чем на 5С° выше паспортной при прогреве методом постоянного тока или мето­дом короткого замыкания. Контрольный прогрев заканчивается при температуре верхних слоев масла, превышающей на 5С° температу­ру, до которой производят прогрев. Контрольный прогрев метода­ми постоянного тока и короткого замыкания запрещается про­водить до получения положительных результатов следующих изме­рений: данных холостого хода при пониженном напряжении; сопро­тивления обмоток постоянному току и коэффициента трансформации при выбранном положении переключателей; сопротивления изоля­ции обмоток, а также в случае обнаружения каких-либо дефектов активной части.

Сушка методом постоянного тока. Для прогрева трансформато­ра постоянным током необходимо пропускать через его обмотки (обычно используют обмотки ВН и СН) ток, близкий к номинальному. Для равномерного прогрева желательно обеспечить последова­тельное или параллельное соединение всех трех фаз обмоток. Иногда применяют схемы с последовательным соединением обмоток только двух фаз или схемы, в которых две фазы соединены параллельно, а третья включена последовательно.

Напряжение, подводимое для прогрева к трансформатору, в зависимости от схемы соединения его обмоток составит В:

U_пр=I_maxR_фk

- при параллельном соединении всех трехфазных обмоток;

U_пр=2 I_maxR_фk

- при двух фазах соединенных параллельно и включенных по­следовательно с третьей;

U_пр=3 I_maxR_фk

- при двух крайних фазах, включенных последовательно;

- при трех фазах, включенных параллельно.

где I_max- максимальный фазный ток прогреваемой обмотки, А;

R_ф - сопротивление фазы обмотки при 15С°, Ом;

 k= 0,8:0,9 — коэффициент, учитывающий изменения сопротивления при на­греве.

В начале прогрева до достижения температуры верхних слоев масла 40С° допускается прогрев током, равным 1,2 номинального. В процессе прогрева термосигнализаторами контролируется темпе­ратура верхних слоев масла. Температуру прогреваемой обмотки определяют по ее омическомусопротивлению R_r (которое измеряют в процессе прогрева) с помощью соотношения

t_г = , где R_х и t_х — сопротивление и температура обмотки, указанные в паспорте трансформатора

Время нагрева составляет не менее 10 часов, считая с момента вклю­чения трансформатора.

Сушка методом короткого замыкания. Для сушки токами корот­кого замыкания одну из обмоток замыкают накоротко, а на другую подают напряжение короткого замыкания, определяемое по паспортным данным трансформатора.

Схемы включения обмоток трехфазных трансформаторов при этом методе прогрева приведены на рис.1.

 

Мощность для прогрева Р_пр трехфазных трансформаторов определяется формулами, кВт:

при потерях короткого замыкания (Р_к) менее 500 кВт и темпе­ратуре обмоток 75С°

где Р_к — 500 кВт;

при Р_к> 500 кВт мощность Р_пр 0,49 Р_к

Если мощности обмоток, участвующих в прогреве, равны и не­равны и питание подается на обмотку меньшей мощности, то ток прогрева (А) определяют по формуле:

где I_ном - номинальный линейный ток питаемой обмотки, А.

Если мощности обмоток не равны и питание подается на обмотку большей мощности, то ток прогрева А определяют по формуле:

где Р_1ном - номинальная мощность (большая) питаемой обмотки, кВ×А;

Р_2ном - номинальная мощность (меньшая) обмотки замк­нутой накоротко, кВ×А.

При этом должно соблюдаться соотношение:

I_пр  0,7I_ном

Напряжение прогрева трансформатора, когда мощности обмоток равны и не равны, а питание подается на обмотку большей мощно­сти, определяют по формуле:

где U_к- напряжение к.з. (%) пары обмоток, участвующих в про­греве;

U_ном - номинальное напряжение питаемой обмотки, кВ.

Если мощности обмоток, участвующих в прогреве, не равны и пи­тание подается на обмотку меньшей мощности, то напряжение про­грева определяют по формуле:

Прогрев методом короткого замыкания (как и прогрев постоян­ным током) запрещается производить в случае обнаружен и я неис­правностей, указанных выше.

Сушка методом циркуляции нагретого масла. Этот метод допу­скается использовать для сушки активной части трансформатора без демонтажа на месте его установки и отсоединения от сети только с отключением.

Бак трансформатора соединяют двумя маслопроводами (всасы­вающим и нагнетающим) с системой принудительной циркуляции масла. В систему включают маслонагреватель, фильтры и масля­ный насос. Схема сушки может быть и незамкнутой, когда увлаж­нившееся масло, поглотившее из изоляций влагу, больше не ис­пользуют, а заменяют постепенно сухим горячим маслом до полно­го высушивания изоляции.

При незамкнутой схеме качество сушки выше, но требуется боль­шое количество масла (примерно десятикратное от количества в баке). При замкнутой схеме масло не успевает, как следует просушиться и попадает в бак трансформатора не таким гигроско­пичным, как свежее, поэтому сушка продолжается дольше.

Рис 2 Схема контрольной под­сушки (1- бак трансформатора. 2- вакуумметр (измеритель остаточного давления);  3 — кран; 4- насос: 5- вакуум-насос

Существует также опасность, что масло в замкнутой системе придет в полную негодность, его остатки попадут в каналы обмоток и магнитопровода и будут способствовать быстрому ухудшению вновь залитого свежего масла. Этот способ сушки особо пожароопа­сен и рекомендуется к применению лишь в исключительных случа­ях, когда возможность примене­ния других методов сушки от­сутствует.

Контрольная подсушка. Она отличается от контрольного про­грева тем, что она производится с применением вакуума 46,5 кПа (350 мм рт, ст.) при температуре верхних слоев масла, равной 80С^о. Контрольная подсушка производится в том случае, если в результате контрольного про­грева характеристики изоляции не соответствуют нормам. В про­цессе контрольной подсушки через каждые 12 ч производят цир­куляцию масла через трансформатор в течение 4 ч. Подсушку пре­кращают, когда характеристики изоляции приходят в соответст­вие с нормами, но не ранее чем через 36 ч после того, как темпе­ратура верхних слоев масла достигла 80С° для трансформаторов мощностью до 80 ООО кВ  А.

Схема контрольной полсушки приведена на рис. 2.

Если в результате контрольной подсушки трансформатора в мас­ле характеристики изоляции не будут соответствовать нормам, то трансформатор подлежит сушке.

Сушка трансформаторов.Сушка активной части при наличии стационарных сушильных печей, которые имеются на всех крупных электроремонтных предприятиях, может производиться как ваку­умным, так ибезвакуумным методами. При отсутствии печей сушку производят методом индукционных потерь в стали бака.

Сушка вакуумным методом осуществляется в вакуум-сушильных шкафах и обеспечивает быструю и высококачественную сушку с небольшими энергетическими затратами. Наиболее экономичным яв­ляется паровой обогрев, менее экономичен электрообогрев. Вакуум-сушильная печь для сушки трансформаторов I—II габаритов пока­зана на рис. 3. Применяются печи как с верхней, так и с боковой за­грузкой с герметично закрывающимися дверями.

Активную часть трансформатора загружают в печь. Предвари­тельно для контроля сушки концы обмоток соединяют между собой проводником, выводят наружу через проходной изолятор. Сушку начинают с прогрева при вакууме 80-85 кПа, постепенно увеличи­вая температуру до 95-105С^о. Прогрев трансформаторов, мощно­стью до 100 кВ A длится в течение 3 ч, а большей мощностью -5ч. По окончанию прогрева, вакуум равномерно повышают и в те­чение 15 мин устанавливают остаточное давление около 40 кПа, кото­рое выдерживают 1 ч, затем в течение 15 мин вакуум повышают до максимально возможного и сушку производят до конца.

 

 

Рис. 3 Вакуум-сушильная печь для сушки активных частей трансфор­маторов 1 — II габаритов

1 - бак со съемной крышкой; 2- теплоизоляция;

3 -уплотнение; 4 - водянойохладитель (конденсатор);

5- вакуумный насос; 6 - термометр;

7 - циркуля­ционный насос;

8 - водяной котел с электронагревателями 2X10 кВт;

9 -  пита­тельная труба; 10 - проходной изолятор для измерения сопротивления изоляции;

11 - змеевик нагрева; 12 - вакуумметр;

13- конденсатосборник.

В процессе сушки влагу из колонки конденсатора отбирают каждый час, ее количество и значение сопротивления изоляции записыва­ют в журнал сушки. Когда в течение 3 ч подряд (по трем измерениям) выделения влаги из колонки не будет, а показания мегаомметра будут соответствовать нормам, обогрев отключают (закрывают пар), останавливают вакуум-насосы, вакуум постепенно снимают краном для впуска воздуха, печь разгерметизируют.

Очень эффективным с точки зрения дальнейшей эксплуатации является непосредственная заливка активной части маслом в печи. В этом случае мало заполняет поры изоляции, которые прежде были заняты влагой.

Продолжительность вакуумной сушки зависит от степени увлаж­ненности изоляции обмоток, емкости печи, мощности вакуумных насосов и герметичности уплотнений. Она должна продолжаться не менее 14 ч. Характерный график вакуумной сушки представлен на рис. 4.

Достоинствами вакуумной сушки являются быстрота, высокое качество и стабильная технология, а недостатками — необходи­мость постоянно поддерживать в исправном состоянии сложное и до­рогостоящее оборудование и в связи с этим высокие эксплуатаци­онные расходы (в сушильном отделении должно быть организовано круглосуточное дежурство); необходимость поддержания очень глубокого вакуума, который трудно поддерживать, так как уплот­нения печи изнашивают­ся быстро, а замена их сложна и дорога.

Рис. 4. Кривые сушки изоляции обмоток тран­сформатора:

Безвакуумная сушка осуществляется в ста­ционарных тупиковых печах с электрическим, паровым, индукционным или калориферным по­догревом. Активную часть трансформатора загружают на тележку, вкатывают в печь, печь закрывают и включают обогрев. Сушка ведется естественно дольше, чем в вакуумной печи. Критерий окончания сушки одни—сопротивление изоляции, соответст­вующее нормам, должно иметь установившееся значение в течение 3- 4 ч. Измеряют сопротивление изоляции на трех изоляционных участках: обмотки ВН по отношению к обмоткам НН, присоеди­ненным к корпусу; обмотки НН по отношению к обмоткам ВН, присоединенным к корпусу; соединенных между собой обмоток ВН и НН по отношению к корпусу. Для возможных замеров все вывод­ные концы обмоток ВН соединяют между собой, концы обмоток НН также соединяют между собой. От этих соединений, а также от ярмовых балок (корпуса) выводят наружу провода.

При безвакуумном методе сушки не требуются уплотнения, а используются электрическая и тепловая изоляция выводных про­водов от горячих металлических частей печи. Контроль температу­ры в печи осуществляется термопарами или другими термодатчиками. Для ускорения процесса сушки ближе к ее окончанию, рекомендует­ся проводить одну-две 20-минутные продувки печи теплым или окру­жающим сухим воздухом для удаления скопившихся в ней паров. При калориферном обогреве печей этого не требуется, так как в пе­чи воздух постоянно циркулирует.

Сушка активной части в баке токами нулевой последовательно­сти. Этот метод заключается в том, что к одной из обмоток трехфаз­ного трансформатора подводят пониженное однофазное переменное напряжение и обмотки соединяют так, чтобы возбуждаемые в стержнях магнитные потоки имели одинаковые значения и направления во всех стержнях. Замыкаясь через воздух, металлические детали и бак, они вызывают в них потери от вихревых токов, чем и соз­дается нагрев.

При этом способе сушки, как и при индукционном, теплота идет от металлических частей через бумажную изоляцию к проводам, поэтому способ неэкономичен.

Необходимость подбора на­пряжения при других схемах соединения обмоток опытным путем, а также необходимость распайки обмоток при соедине­нии одной из обмоток в треуголь­ник или зигзаг — серьезные не­достатки метода. Поэтому об­ласть применения его крайне ограничена.

Сушка методом индукционных потерь в стали бака - самый рас­пространенный способ сушки активных частей трансформаторов.

Бак трансформатора утепляют, обматывают намагничивающей обмоткой. Она может быть однофазной (что вполне достаточно для трансформаторов I-II габаритов) или трехфазной.  

 

К обмотке под­ключают источник переменного тока от силовой сборки 220 или 380/220 В через двух - или трехполюсной автомат или рубильник.

При прохождении тока по обмотке в стальных стенках бака воз­буждается магнитный поток, который, замыкаясь по периметру бака, вызывает

в нем вихревые токи, нагревающие бак.

Теплота от бака передается активной части.

Предварительными расчетами по эмпирическим формулам опре­деляют количество витков намагничивающей обмотки, а при сушке в зависимости от фактической температуры изменяют количество витков. Для этого намагничивающая обмотка может быть выполне­на с одним-двумя регулировочными ответвлениями (рис. 5).

Сушку активной части можно производить как с маслом, так и без масла, и в зависимости от этого механизм сушки действует по-разному. Масло является теплоносителем и одновременно гигро­скопичной средой, отбирающей влагу из изоляции. В масле целе­сообразно сушить активную часть с промасленными обмотками, т.е. при ремонте без замены обмоток. Новые обмотки сушат без масла.

Для ускорения сушки предусматривают принудительную цирку­ляцию воздуха в полости бака, для чего на одном из отверстий в крышке бака устанавливают вытяжной вентилятор, включаемый пе­риодически.

Температуру изоляции на разных высотах обмоток, верхнего и нижнего ярма, стенки бака и воздуха в верхней части бака контро­лируют термопарами. Температура изоляции поддерживается в пре­делах 95—105С°, а стенок бака в пределах 110—130С°.

В начале сушки, после того как температура обмоток достигнет 85—100С°, в баке создают вакуум 200 мм рт. ст. (27 кПа) для уда­ления паров из бака. В дальнейшем вакуум уменьшают и к оконча­нию сушки доводят до предельно допустимого для дайной конструк­ции. Обычный диапазон рабочего вакуума 40—50 кПа.

В процессе сушки измеряются температуры и сопротивления изоляции. В начале сушки измерения проводят каждые 4 ч, а к окончанию сушки - каждый час. Параметры записывают в журнал сушки.

Сушка заканчивается, когда установившееся значение сопротив­ления изоляции, соответствующее нормам, продолжает оставаться неизменным в течение 6 ч. После этого отключают индукционную об­мотку, дают остыть активной части до 60—70С°, уплотняют все от­верстия нижней части бака, и заливают активную часть в баке су­хим трансформаторным маслом.

Расчет параметров индукционной обмотки ведут следующим об­разом. Мощность индукционной обмотки нагрева, кВт

Р_обΔplh

где Δp — удельный расход мощности, кВт/м², определяемый по табл. 3.1; l— периметр бака, м; h—высота бака,

Число витков намагничивающей обмотки при питании однофаз­ным током частотой 50 Гц

ω = AU× l.

гдеА - коэффициент, зависящий от удельного расхода мощности, определяемый по табл.2; (U— напряжение питания обмотки намагничивания; l - периметр бака трансформатора, м.

 

Удельный расход мощности Δр, кВт/м2	А	Удельный расход мощности Δр, кВт/м2	А	Удельный расход мощности Δр, кВт/м2	А
0,75	2,33	1,35	1,77	2,4	1,44
0,8	2,26	1,4	1,74	2,5	1,42
0,85	2,18	1,45	1,71	2,6	1,41
0,9	2,12	1,5	1,68	2,7	1,39
0,95	2,07	1,6	1,65	2,8	1,38
1,0	2,02	1,7	1,62	2,9	1,36
1,05	1,97	1,8	1,59	3,0	1,34
1,1	1,92	1,9	1,56	3,25	1,31
1,15	1,88	2,0	1,54	3,5	1,28
1,2	1,84	2,1	1,51	3,75	1,25
1,25	1,81	2,2	1,49	4,0	1,22
1,3	1,79	2,3	1,46	-	-

 

Ток в обмотке, А

где Р_об — мощность обмотки нагрева бака, кВт;

U - напряжение питания, В;

cos  выбирают равным 0,5—0,6.

Сечение провода намагничивающей обмотки, мм²,

S = l /i

где l- ток в обмотке, А;

i- допустимая плотность тока, А/мм² ;

Для медных неизолированных проводов i = 6 А/мм²;

для изо­лированных проводов i= 3 3,5 А/мм²;

для алюминиевых неизо­лированных проводов i = 5 А/мм²;

для изолированных i= 2 2,5 А/мм².

 

 

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с краткими теоретическими сведениями.

2. Рассчитать ток первичной обмотки трансформатора необходимый для его сушки.

3. Собрать схему включения обмоток трансформатора при сушке методом короткого замыкания

4. При помощи термометра контролировать температуру обмоток трансформатора, в случае необходимости добавить или убавить ток. Показания температур при различном токе занести в таблицу

5. Ответить на контрольные вопросы

6. Написать вывод о проделанной работе

Контрольные вопросы

1. В чем сущность процесса сушки?

2. Какие виды сушки применяют и в каких случаях?

3. В чем сущность различных методов сушки, их достоинства и недостат­ки.

4. В каких случаях запрещается производить контрольный прогрев методами постоянного тока и короткого замыкания?

Практическая работа 9

Тема работы: Изучение способов центровки валов электрических машин

Цель работы:Изучить способы соединения и цент­ровки валов. Научить выверке валов. Научиться измерять биение волов микрометром

---

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 524; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!