Инструкция по дегазации трансформаторного масла

Масло отводит избыток тепла во время работы силового трансформатора и изолирует его элементы, поэтому это очень важное вещество при стремлении обеспечить нормальное функционирование электрооборудования. В связи с ростом цен на нефтепродукты и оптимизацией производственных процессов важна дегазация трансформаторного масла – удаление пузырьков газа и растворившихся газов.  Этот процесс продлевает срок службы преобразователей и позволяет сэкономить средства предприятия.

Характеристики масляной среды трансформатора

Масла для трансформаторов производятся из нефти. Сначала отделяется бензин, керосин, дизельное топливо, остаток перегоняется до состояния солярового дистиллята, который кипятится при 300-400 градусах без повышения давления, потом проводится доочистка.

Эксплуатационные характеристики трансформаторного масла:

• высокая устойчивость к окислению в течении длительного периода времени;
• уровень пробивного напряжения (30-65 кВ);
• тангенс угла диэлектрических потерь при 90^оС до 0,02;
• температура вспышки 90-150^оС;
• температура застывания от -45 – до -135^оС;
• вязкость 28 — 30 мм²/с при 20^оС;
• содержание воздуха до 10%.

Растворившийся в масляной среде воздух и воздух окружающей среды снижает эксплуатационные характеристики электрооборудования, так как способствует окислению.

Количество воздуха повышается одновременно с повышением температуры.

Что такое дегазация

В новом трансформаторе все элементы содержат определенный объем воздуха и влаги. Чем выше качество обработки на заводе, тем меньше примесей. В процессе эксплуатации масляная среда тоже поглощает воздух, какое-то количество растворяется.

Остальной объем сохраняется в виде пузырьков. Трансформатор может служить до 25-и лет, а маслу необходима ежегодная очистка и регенерация с периодичностью в 5 лет.

На периодичность дегазации не влияет:

• наличие фильтров, поглощающих газы;
• предотвращение перегрева;
• фильтрация;
• чистка от механических примесей;
• использование антиокислителей;
• наличие защитной подушки из инертного газа (окиси углерода, метана, сухого азота).

Несмотря на меры защиты при  реакции масляной среды с диэлектриками и проводниками она окисляется, причем состав воздуха отличается от состава в окружающей среде (30,2% кислорода и 69,8% азота). Дегазация трансформаторного масла – это один из этапов процесса регенерации, предназначенный для удаления пузырьков и растворившихся газов.

Обязательна предварительная сушка, снижающая уровень влаги до 0,001%.

Технология дегазации

Любая установка для дегазации трансформаторного масла (передвижная или стационарная) состоит из нескольких баков, в которых установлены кольца Рашига, позволяющие увеличить площадь растекания.

Распылитель равномерно распределяет нагретое до 50-60^оС масло по кольцам, в процессе лишний воздух удаляется вакуумным насосом через фильтр и цеолитовый патрон. Масло перемещается в следующий бак, процесс повторяется. Периодически проводится анализ, процесс повторяется до тех пор, пока их содержание газов снижается до 0,04%. Дегазированное масло выливается в трансформатор или бак с вакуумом. При первом варианте проводится проверка на пробой.

Процедура дегазации масла трансформатора требуется не только при техобслуживании и ремонте, но и перед установкой пленочной или подушечной защиты. В трансформатор очищенная от воздуха жидкость заливается таким образом, чтобы до крышки оставалось 15-20 см., которые заполняются сухим азотом. Бак подпитывается газом до полного насыщения масляной среды.

Виды оборудования для дегазации

Существуют различные виды дегазационных установок трансформаторного масла, отличающихся по производительности, количеству систем фильтрации, объему потребляемой энергии, объему обрабатываемого масла.

СММ (станции масляные мобильные)

Эта установка может быть использована только для дегазации или регенерации.

Состоит из:

• вакуумной колонны;
• нагревателя;
• фильтров (грубой и тонкой очистки);
• насосов масляных;
• шкафа управления;
• форвакуумных насосов.

По требованию заказчика комплектация дополняется фильтром более тонкой очистки.

Колонна – емкость из металла с датчиками уровня и смотровыми окнами, оснащенными подсветкой, предназначена для отделения влаги при помощи вакуумных насосов.

Нагреватель оснащен предохранительным клапаном и системой контроля нагрева. Для плавного регулирования емкость разделена на 3 секции.

Фильтрующие емкости оснащены различными фильтрами. При грубой очистке отделяются фракции 15 мкм, при тонкой – 5 мкм. Масляные насосы заправляют станцию, ротационные и Рутса создают вакуум. В шкафу управления установлена сигнализация состояния и элементы управления.

Перед заправкой проводится анализ масла, чтобы определить, как работать – с выключенным или включенным трансформатором. Если объем газов в пределах нормы и оборудование не аварийное, преобразователь не выключается. Для стандартной обработки требуется до 10-и циклов, производительность 50%.

Показатель зависит от:

• количества осадков;
• начального уровня кислотности;
• общего состояния трансформатора.

Производительность повышается при выключении трансформатора. Для получения максимального результата температура масляной среды должна быть 80^оС. Осадок удаляется одновременно с регенерацией, требуется 30-60 циклов.

Процесс вне преобразователя осуществляется аналогично.

Установки типа УВМ

Эти установки для регенерации трансформаторного масла используются в основном в стационарном режиме.

УВМ состоит из:

• колонны, оснащенной шаровыми кранами, перекрывающими поток, угловыми клапанами, предотвращающими перенаправление потока, вакуумным вентилем, используемым для перекрытия вакуума;
• нагревателя;
• подающего центробежного насосного оборудования;
• откачивающего центробежного насосного оборудования;
• двух насосов, создающих вакуум;

• фильтра тонкой очистки и сетчатого;
• термостата и термосопротивления (для контроля температуры);
• реле (включение нагрева, контроль потока);
• датчиков уровня;
• манометра;
• вакуумметра.

В аварийных ситуациях система разгерметизируется соленоидным клапаном.

Установка УВМ позволяет выбирать режим в зависимости от выполняемой задачи. Можно провести только дегазацию, только нагрев или вакуумирование. В режиме нагрева масло только фильтруется. При дегазации жидкость нагревается, фильтруется, под воздействием вакуума удаляется влага и растворившийся воздух.

Преимущества УВМ:

• нет необходимости в сорбентах;
• не образуются отходы и выбросы, требующие утилизации;
• простая эксплуатация и обслуживание;
• низкое потребление энергии;
• бесшумная работа;
• возможна установка на прицеп при необходимости в использовании в полевых условиях.

Существует так же более компактное оборудование, например, «Падун», УВФ (мини и микро), ВГБ.

В основном это мобильные установки, предназначенные для комплексной очистки при ремонте.

При выборе компании, оказывающей услуги дегазации, учитывается:

• наличие аттестованной лаборатории;
• возможность провести комплексную очистку, в том числе от механических примесей;
• возможность заказать отдельные виды обработки.

В лаборатории проводится физико-химический и хроматографический анализ, определение пробивного напряжения и объем антиокислительной присадки, подбирается оптимальный способ обработки. По результатам предоставляется протокол.

При регулярной дегазации сокращаются простои, снижаются затраты на утилизацию и покупку масла.

В российских условиях это особенно важно, так как большинство трансформаторного оборудования эксплуатируется 15-20 лет.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 22

Тема: Сушка, чистка и дегазация трансформаторного масла.

Цель: Изучить методы и порядок проведения сушки, чистки и дегазации трансформаторного масла.

Студент должен знать:

• требования к трансформаторному маслу;

• методы и порядок сушки, очистки и дегазации трансформаторного масла;

уметь

• производить оценку состояния трансформаторного масла;

• производить сушку, очистку и дегазацию трансформаторного масла.

Теоретическое обоснование

Заливаемое в трансформатор масло должно удовлетворять установленным стандартами и инструкциями нормам. В процессе длительной эксплуатации его характеристики ухудшаются, поэтому при ремонте трансформаторов масло подвергают обработке: удаляют механические примеси, влагу («сушат») и растворенные газы, путем регенерации восстанавливают повышенную кислотность масла. Для этих целей применяют различную маслоочистительную аппаратуру, оборудование и адсорбенты.

Центрифугирование масла. Для удаления из масла влаги и механических примесей применяют центрифуги. На рисунке 22.1 показан общий вид центрифуги. Барабан, помещенный в герметически закрытый корпус 1, состоит из большого количества конусообразных тарелок с отверстиями. Тарелки расположены параллельно одна над другой на общем вертикальном валу на расстоянии друг от друга, равном нескольким десятым долям миллиметра. Назначение тарелок — разделить жидкость на ряд тонких слоев и тем самым увеличить интенсивность очистки.

Рисунок 22.1 – Общий вид центрифуги для очистки масла

Для входа масла в центрифуге имеется центральное входное отверстие. Кроме того, имеются три выходных рукава: верхний для слива масла при внезапной остановке центрифуги или чрезмерном загрязнении барабана, средний для выхода очищенного масла и нижний для слива отделенной воды. Масло нагнетается в центрифугу и выкачивается из нее двумя шестеренчатыми насосами 2. Так как наиболее интенсивное удаление влаги из масла происходит при температуре 50… 55°С, центрифуга снабжена электрическим подогревателем 4.

Для задержания крупных механических примесей и предотвращения попадания их в аппарат на входном патрубке маслопровода имеется фильтр 5 из тонкой металлической сетки. Центрифуга приводится во вращение мотор-редуктором 3 через ременную передачу. Производительность центрифуги равна 1500 л/ч при скорости барабана 6800 об/мин.

Если в масле много воды, то путем соответствующей перестановки тарелок центрифугу перестраивают на режим удаления воды. Для очистки масла с небольшим содержанием воды центрифуга должна работать в нормальном режиме, т.е. в режиме удаления влаги и механических примесей. Чтобы при центрифугировании уменьшить количество растворенного в масле воздуха, применя­ют центрифуги, в которых масло при очистке находится под вакуумом.

Фильтрование масла. Фильтрованием называется способ очистки масла продавливанием его через пористую среду, имеющую большое количество мельчайших отверстий, в которых задерживаются вода и механические примеси. В качестве фильтрующего материала применяют специальную фильтровальную бумагу, картон или специальную ткань (бельтинг). Аппарат, который служит для фильтрования масла, называется фильтр-прессом (рисунок 22.2). Он состоит из ряда чугунных рам, пластин и заложенной между ними фильтровальной бумаги. Пластины и рамы чередуются между собой. Весь комплект вместе с фильтровальной бумагой зажат двумя массивными плитами и винтом.

1 — штурвал с нажимным винтом; 2 — набор из рам, пластин и фильтровального материала; 3 — манометр; 4 — патрубок с фланцем для выхода масла; 5 — патрубок с фланцем для входа масла; 6 — насос; 7 — фильтр грубой очистки; 8 — электродвигатель; 9 — станина

Рисунок 22.2 — Фильтр-пресс:

Рамы, пластины и бумага имеют в нижних углах по два отверстия: А — для входа грязного масла и Б — для выхода очищенного масла (рисунок 22.3). Пластины с обеих сторон имеют продольные и поперечные каналы, не доходящие до краев, благодаря которым их поверхность покрыта большим количеством усеченных пирамид. Внутри рам 3 образуются камеры 1 для неочищенного масла. Камеры щелями 2 в углах рам сообщаются с общим сквозным отверстием 4, в которое нагнетается грязное масло. Просочившись сквозь фильтровальную бумагу 5 камер, очищенное масло поступает к решеткам пластин 6 и по имеющимся в них канавкам попадает в сквозное отверстие 7 и далее на выход из пресса. Параллельное включение камер создает большую фильтрующую поверхность и увеличивает производительность пресса.

А — отверстие для входа грязного масла; Б — отверстие для выхода очищенного масла

Рисунок 22.3 — Детали фильтр-пресса (а — рама; б — пластина) и схема его

работы (в):

В фильтр-пресс масло нагнетается насосом под давлением (4…6)∙10⁵ Па. Повышение давления масла в процессе работы фильтр-пресса показывает, что фильтровальная бумага засорилась и ее необходимо заменить. Для грубой очистки масла до его поступления в фильтр-пресс служит специальный сетчатый фильтр, размещенный на входном патрубке. Для отбора проб очищенного масла на выходном патрубке имеется кран.

Сушка масла в цеолитовых установках. Для сушки трансформаторного масла широко применяют цеолитовые установки. Сушка осуществляется путем однократного фильтрования масла через слой молекулярных сит — искусственных цеолитов типа NaA. Обычно цеолитовая установка (рисунок 22.4) состоит из трех-четырех параллельно работающих адсорберов 6, содержащих по 50 кг цеолитов каждый. Адсорбер представляет собой полый металлический цилиндр, полностью заполненный цеолитами. Для большей поверхности контакта цеолитов с маслом размер адсорбера подбирают так, чтобы отношение высоты засыпки гранулированных цеолитов к его диаметру было не менее 4:1. В нижней части адсорбера имеется донышко из металлической сетки, которое служит опорой для молекулярных сит. Верхняя горловина адсорбера закрыта съемной металлической сеткой. Масло через него перекачивается насосом.

Для подогрева масла имеется электронагреватель 3. Он представляет собой металлический бачок со штуцерами для присоединения маслопроводов, снабженный манометром 4, термосигнализатором и электронагревательными элементами (обычно типа ТЭН-12). Установка имеет два фильтра 5, один из которых установлен на входе в адсорбер и служит для очистки масла от механических примесей, а другой — на выходе сухого масла из адсорбера и служит для за­держки гранул и крошек цеолитов, если происходит повреждение металлической сетки в верхней горловине адсорбера.

1 — вентиль; 2 — насос; 3 — электронагреватель масла; 4 — манометры; 5 — фильтры;

6 — адсорберы; 7 верхний коллектор; 8 кран для спуска воздуха;

9 – объемный счетчик; 10 — кран для отбора проб и слива масла; 11 — нижний коллектор

Рисунок 22.4 — Цеолитовая установка для сушки масла

Для сушки трансформаторного масла требуется примерно 0,1… 0,15% синтетических цеолитов от массы обрабатываемого масла. За один цикл фильтрования пробивное напряжение трансформаторного масла повышается с 10…12 кВ до 58…60 кВ. Сушку масла производят при температуре 20…30°С и скорости фильтрации 1,1…1,3 т/ч. Практически на сушку 50 т масла через установку со 100 кг цеолитов требуется около 48 ч. Кислотное число и натровая проба масла после фильтрования остаются без изменений.

Цеолиты жадно поглощают влагу из воздуха, поэтому после окончания работы адсорберы должны оставаться заполненными маслом. Хранят цеолиты во влагонепроницаемой таре. Адсорбционные свойства цеолитов многократно восстанавливаются продувкой адсорбера с отработанными гранулами горячим воздухом (температура 300…400°С, длительность продувки 4…5 ч). Чтобы предохранить цеолиты от увлажнения, после прокаливания их заливают сухим трансформаторным маслом и плотно закрывают крышкой.

Регенерация кислых масел. Существует ряд химических способов глубокой регенерации масел, основным из которых является кислотощелочноземельный. При этом способе очистки масло обрабатывают серной кислотой, которая уплотняет и связывает все нестойкие соединения масла в кислый гудрон. Гудрон удаляют путем отстоя, а остатки серной кислоты и органических кислот нейтрализуют обработкой масла щелочью. Затем масло промыва­ют дистиллированной водой, сушат и для полной нейтрализации обрабатывают отбеливающей землей. После окончательного фильтрования получают восстановленное масло.

Для неглубокой регенерации масла в ремонтной практике применяют силикагель. Достоинством силикагеля является возможность его многократного использования. Для восстановления свойств его прокаливают при температуре 300…500°С. В нестационарных ремонтных условиях силикагелем обычно регенерируют слабоокисленные масла, не требующие глубокой химической очистки. Для этого масло многократно прогоняют через адсорбер — бачок, наполненный просушенным силикагелем. Циркуляцию масла, как правило, осуществляют при помощи насоса центрифуги или фильтр-пресса, который включают на выходной части адсорбера. Как и при других видах очистки, масло при регенерации подогревают.

Дегазация трансформаторного масла. Присутствие в масле кислорода вызывает его окисление и ухудшает диэлектрические свойства, связанные с возникновением электрических разрядов и ионизации под действием электрического поля. Обычно при атмосферном давлении масло содержит около 10% воздуха (по объему), причем растворимость воздуха растет с повышением температуры масла. Отметим, что в воздухе, растворенном в трансформаторном масле, соотношение входящих в него газов изменяется. В атмосферном воздухе содержится 78 % азота и 21 % кислорода, а в воздухе, растворенном в масле, — 69,8 % азота и 30,2 % кислорода. Определение содержания воздуха в масле производится в лаборатории при помощи специального прибора. Перед дегазацией масло осушают до влагосодержания не более 0,001 % (10 г воды на 1 м³ масла).

Для дегазации и вакуумирования масла имеются специальные дегазационные установки. Дегазатор, как правило, состоит из двух металлических баков, заполненных кольцами Рашига, которые служат для увеличения поверхности растекания масла. На крышках баков имеются распылители. Масло, проходя через распылители, равномерно распределяется по всему объему баков. Вакуум в баках создается вакуумным насосом, обычно типа ВН-6. Стекая тонкими слоями по поверхности колец, масло дегазируется до остаточного содержания газа 0,04% (по объему). Из дегазатора масло поступает в бак трансформатора, находящийся под таким же вакуумом, как и дегазатор. При ремонтах применяют как ста­ционарные, так и передвижные дегазационные установки. При переводе трансформаторов на азотную или пленочную защиту требуется вакуумирование, дегазация и доведение влагосодержания масла до указанной ранее нормы.

Трансформатор заполняется дегазированным маслом до высоты 150…200 мм от крышки. Свободное пространство над зеркалом масла заполняется сухим азотом. Подпитку азотом производят по мере его растворения в масле до полного насыщения масла азотом.

Ход работы

1. Внимательно изучите инструкцию.

2. Ознакомьтесь с порядком и объемом проведения очистки, фильтрования, сушки, регенерации и дегазации трансформаторного масла.

3. Опишите порядок и проведение очистки, фильтрования, сушки, регенерации и дегазации трансформаторного масла.

4. Ответьте на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Назначение трансформаторного масла.

2. Что характеризует пробивное напряжение масла?

3. Какие изменения происходят в трансформаторном масле в условиях эксплуатации?

4. Как измеряют кислотное число в масле?

5. Какие последствия влечет наличие в масле влаги?

6. Причины образования шлама и кислоты в масле.

Содержание отчета

1. Номер, тема и цель работы.

2. Описание порядка очистки, фильтрования, сушки, регенерации и дегазации трансформаторного масла.

3. Ответы на контрольные вопросы.

Литература

1. Анисимова Н.А., Котеленец Н.Ф., Сентюрихин Н.И. Монтаж, техническая эксплуатация и ремонт электрического и электромеханического оборудования – М.: Академия, 2012, с.241…246..

Масло отводит избыток тепла во время работы силового трансформатора и изолирует его элементы, поэтому это очень важное вещество при стремлении обеспечить нормальное функционирование электрооборудования. В связи с ростом цен на нефтепродукты и оптимизацией производственных процессов важна дегазация трансформаторного масла – удаление пузырьков газа и растворившихся газов.  Этот процесс продлевает срок службы преобразователей и позволяет сэкономить средства предприятия.

Характеристики масляной среды трансформатора

Масла для трансформаторов производятся из нефти. Сначала отделяется бензин, керосин, дизельное топливо, остаток перегоняется до состояния солярового дистиллята, который кипятится при 300-400 градусах без повышения давления, потом проводится доочистка.

Эксплуатационные характеристики трансформаторного масла:

• высокая устойчивость к окислению в течении длительного периода времени;
• уровень пробивного напряжения (30-65 кВ);
• тангенс угла диэлектрических потерь при 90^оС до 0,02;
• температура вспышки 90-150^оС;
• температура застывания от -45 – до -135^оС;
• вязкость 28 – 30 мм²/с при 20^оС;
• содержание воздуха до 10%.

Растворившийся в масляной среде воздух и воздух окружающей среды снижает эксплуатационные характеристики электрооборудования, так как способствует окислению.

Количество воздуха повышается одновременно с повышением температуры.

Что такое дегазация

В новом трансформаторе все элементы содержат определенный объем воздуха и влаги. Чем выше качество обработки на заводе, тем меньше примесей. В процессе эксплуатации масляная среда тоже поглощает воздух, какое-то количество растворяется.

Остальной объем сохраняется в виде пузырьков. Трансформатор может служить до 25-и лет, а маслу необходима ежегодная очистка и регенерация с периодичностью в 5 лет.

На периодичность дегазации не влияет:

• наличие фильтров, поглощающих газы;
• предотвращение перегрева;
• фильтрация;
• чистка от механических примесей;
• использование антиокислителей;
• наличие защитной подушки из инертного газа (окиси углерода, метана, сухого азота).

Несмотря на меры защиты при  реакции масляной среды с диэлектриками и проводниками она окисляется, причем состав воздуха отличается от состава в окружающей среде (30,2% кислорода и 69,8% азота). Дегазация трансформаторного масла – это один из этапов процесса регенерации, предназначенный для удаления пузырьков и растворившихся газов.

Обязательна предварительная сушка, снижающая уровень влаги до 0,001%.

Технология дегазации

Любая установка для дегазации трансформаторного масла (передвижная или стационарная) состоит из нескольких баков, в которых установлены кольца Рашига, позволяющие увеличить площадь растекания.

Распылитель равномерно распределяет нагретое до 50-60^оС масло по кольцам, в процессе лишний воздух удаляется вакуумным насосом через фильтр и цеолитовый патрон. Масло перемещается в следующий бак, процесс повторяется. Периодически проводится анализ, процесс повторяется до тех пор, пока их содержание газов снижается до 0,04%. Дегазированное масло выливается в трансформатор или бак с вакуумом. При первом варианте проводится проверка на пробой.

Процедура дегазации масла трансформатора требуется не только при техобслуживании и ремонте, но и перед установкой пленочной или подушечной защиты. В трансформатор очищенная от воздуха жидкость заливается таким образом, чтобы до крышки оставалось 15-20 см., которые заполняются сухим азотом. Бак подпитывается газом до полного насыщения масляной среды.

Виды оборудования для дегазации

Существуют различные виды дегазационных установок трансформаторного масла, отличающихся по производительности, количеству систем фильтрации, объему потребляемой энергии, объему обрабатываемого масла.

СММ (станции масляные мобильные)

Эта установка может быть использована только для дегазации или регенерации.

Состоит из:

• вакуумной колонны;
• нагревателя;
• фильтров (грубой и тонкой очистки);
• насосов масляных;
• шкафа управления;
• форвакуумных насосов.

По требованию заказчика комплектация дополняется фильтром более тонкой очистки.

Колонна – емкость из металла с датчиками уровня и смотровыми окнами, оснащенными подсветкой, предназначена для отделения влаги при помощи вакуумных насосов.

Нагреватель оснащен предохранительным клапаном и системой контроля нагрева. Для плавного регулирования емкость разделена на 3 секции.

Фильтрующие емкости оснащены различными фильтрами. При грубой очистке отделяются фракции 15 мкм, при тонкой – 5 мкм. Масляные насосы заправляют станцию, ротационные и Рутса создают вакуум. В шкафу управления установлена сигнализация состояния и элементы управления.

Перед заправкой проводится анализ масла, чтобы определить, как работать – с выключенным или включенным трансформатором. Если объем газов в пределах нормы и оборудование не аварийное, преобразователь не выключается. Для стандартной обработки требуется до 10-и циклов, производительность 50%.

Показатель зависит от:

• количества осадков;
• начального уровня кислотности;
• общего состояния трансформатора.

Производительность повышается при выключении трансформатора. Для получения максимального результата температура масляной среды должна быть 80^оС. Осадок удаляется одновременно с регенерацией, требуется 30-60 циклов.

Процесс вне преобразователя осуществляется аналогично.

Установки типа УВМ

Эти установки для регенерации трансформаторного масла используются в основном в стационарном режиме.

УВМ состоит из:

• колонны, оснащенной шаровыми кранами, перекрывающими поток, угловыми клапанами, предотвращающими перенаправление потока, вакуумным вентилем, используемым для перекрытия вакуума;
• нагревателя;
• подающего центробежного насосного оборудования;
• откачивающего центробежного насосного оборудования;
• двух насосов, создающих вакуум;

• фильтра тонкой очистки и сетчатого;
• термостата и термосопротивления (для контроля температуры);
• реле (включение нагрева, контроль потока);
• датчиков уровня;
• манометра;
• вакуумметра.

В аварийных ситуациях система разгерметизируется соленоидным клапаном.

Установка УВМ позволяет выбирать режим в зависимости от выполняемой задачи. Можно провести только дегазацию, только нагрев или вакуумирование. В режиме нагрева масло только фильтруется. При дегазации жидкость нагревается, фильтруется, под воздействием вакуума удаляется влага и растворившийся воздух.

Преимущества УВМ:

• нет необходимости в сорбентах;
• не образуются отходы и выбросы, требующие утилизации;
• простая эксплуатация и обслуживание;
• низкое потребление энергии;
• бесшумная работа;
• возможна установка на прицеп при необходимости в использовании в полевых условиях.

Существует так же более компактное оборудование, например, «Падун», УВФ (мини и микро), ВГБ.

В основном это мобильные установки, предназначенные для комплексной очистки при ремонте.

При выборе компании, оказывающей услуги дегазации, учитывается:

• наличие аттестованной лаборатории;
• возможность провести комплексную очистку, в том числе от механических примесей;
• возможность заказать отдельные виды обработки.

В лаборатории проводится физико-химический и хроматографический анализ, определение пробивного напряжения и объем антиокислительной присадки, подбирается оптимальный способ обработки. По результатам предоставляется протокол.

При регулярной дегазации сокращаются простои, снижаются затраты на утилизацию и покупку масла.

В российских условиях это особенно важно, так как большинство трансформаторного оборудования эксплуатируется 15-20 лет.

В процессе длительной эксплуатации характеристики масла ухудшаются, поэтому при ремонте его подвергают обработке: удаляют механические примеси, влагу («сушат») и растворенные газы, путем регенерации восстанавливают повышенную кислотность масла.
Очистка масла от влаги и механических примесей. Для удаления из масла влаги и механических примесей применяют центрифуги. Барабан, помешенный в герметически закрытый корпус 1, состоит из большого количества конусообразных тарелок с отверстиями. Тарелки расположены параллельно одна над другой на общем вертикальном валу на расстоянии друг от друга, равном нескольким десятым долям миллиметра. Назначение тарелок — разделить жидкость на ряд тонких слоев и тем самым увеличить интенсивность очистки.

Центрифуга для очистки масла: 1 — корпус; 2 — насос; 3 — мотор- редуктор; 4 — подогреватель; 5 — фильтр

Для входа масла в центрифуге имеется центральное входное отверстие. Кроме того, имеются три выходных рукава: верхний — для слива масла при внезапной остановке центрифуги или чрезмерном загрязнении барабана, средний — для выхода очищенного масла и нижний — для слива отделенной воды. Масло нагнетается в центрифугу и выкачивается из нее двумя шестеренными насосами 2. Так как наиболее интенсивное удаление влаги из масла происходит при температуре 50…55 С. то центрифуга имеет электрический подогреватель 4.
Для задержания крупных механических примесей и предотвращения попадания их в аппарат на входном патрубке маслопровода установлен фильтр 5 из тонкой металлической сетки. Центрифуга приводится во вращение мотор-редуктором 3 через ременную передачу. Производительность центрифуги при скорости барабана 6800 об/мин составляет 1500 л/ч.
Если в масле много воды, то путем соответствующей перестановки тарелок центрифугу перестраивают на режим удаления воды. Для очистки масла с небольшим содержанием воды центрифуга должна работать в нормальном режиме, т.е. в режиме удаления влаги и механических примесей. Чтобы при центрифугировании уменьшить количество растворенного в масле воздуха применяют вакуум-центрифуги, в которых масло при очистке находится под вакуумом.

Фильтр-пресс:
1 — штурвал с нажимным винтом; 2 — набор из рам, пластин и фильтровального материала; 3 — манометр; 4 — патрубок с фланцем для выхода масла; 5— патрубок с фланцем для входа масла; 6 — насос; 7— фильтр грубой очистки; 8 — электродвигатель; 9 — станина

Другим способом очистки является фильтрование масла, при котором оно продавливается через пористую среду, имеющую большое количество мельчайших отверстий (в них задерживается вода и
механические примеси). В качестве фильтрующего материала применяют специальную фильтровальную бумагу, картон или специальную ткань — бельтинг. Фильтрование осуществляется в фильтр-прессе, который состоит из ряда чугунных рам, пластин и заложенной между ними фильтровальной бумаги. Пластины и рамы чередуются между собой. Весь комплект вместе с фильтровальной бумагой зажат двумя массивными плитами и винтом.
Рамы, пластины и бумага имеют в нижних углах по два отверстия: А — для входа грязного масла и Б — для выхода очищенного масла. Пластины с обеих сторон имеют продольные и поперечные каналы, не доходящие до краев, благодаря которым их поверхность покрыта большим количеством усеченных пирамид. Внутри рам J образуются камеры / для неочищенного масла. Камеры щелями 2 в углах рам сообщаются с общим сквозным отверстием 4У в которое нагнетается грязное масло. Просочившись сквозь фильтровальную бумагу 5, очищенное масло поступает к решеткам пластин 6 и по имеющимся в них канавкам попадает н сквозное отверстие 7 и далее на выход из пресса. Параллельное включение камер создает большую фильтрующую поверхность и увеличивает производительность пресса.

Детали фильтр-пресса (а — рама, 6 пластина) и схема его работы (в):
А отверстие для входа грязного масла; Б — отверстие для выхода очищенного масла; I — камеры; 2 — щели; 3 — рамы; 4 и 7 — сквозные отверстия; 5 — фильтровальная бумага; 6 — пластина

В фильтр-пресс масло нагнетается насосом под давлением (4…6)-10-6 Па. Необходимость повышения давления масла в процессе работы фильтр-пресса показывает, что фильтровальная бумага засорилась и ее необходимо заменить. Для грубой очистки масла до его поступления в фильтр-пресс служит специальный сетчатый фильтр, размешенный на входном патрубке. Для отбора проб очищенного масла на выходном патрубке имеется кран.

Сушка масла в цеолитовых установках.

При этом широко распространенном способе сушка масла осуществляется путем однократного фильтрования масла через слой молекулярных сит, выполненных из искусственных цеолитов. Обычно цеолитовая установка   состоит из трех-четырех параллельно работающих адсорберов 6, содержащих по 50 кг цеолитов каждый. Адсорбер представляет собой полый металлический цилиндр, полностью заполненный цеолитами. Для увеличения поверхности контакта цеолитов с маслом размер адсорбера подбирают так, чтобы отношение высоты засыпки гранулированных цеолитов к его диаметру было не менее 4:1. В нижней части адсорбера имеется донышко из металлической сетки, которое служит опорой для молекулярных сит. Верхняя горловина адсорбера закрыта съемной металлической сеткой. Масло через него перекачивается насосом.
Для подогрева масла имеется электронагреватель J, представляющий собой металлический бачок» снабженный манометром термосигнализатором, электронагревательными элементами (обычно типа ТЭН-12) и штуцерами для присоединения маслопроводов.

Цеолитовая установка для сушки масла:
1 — вентиль; 2 насос; 3 — электронагреватель; 4 — манометры; 5 — фильтры: б — адсорберы; 7 — верхний коллектор; Я — кран лля спуска воздуха; 9 — объемный счетчик; 10 — кран для отбора проб и слива масла; II — нижний коллектор

Установка имеет два фильтра 5, один из которых установлен на входе в адсорбер (служит для очистки масла от механических примесей), а другой — на выходе сухого масла из адсорбера (служит для задержки гранул и крошек цеолитов, если происходит повреждение металлической сетки в верхней горловине адсорбера).
Для сушки требуется примерно 0,1…0,15% синтетических цеолитов от массы обрабатываемого масла. За один цикл фильтрования пробивное напряжение масла повышается с 10… 12 до 58… 60 кВ. Сушку масла производят при температуре 20…30 С и скорости фильтрации 1,1… 1,3 т/ч. Практически на сушку 50 т масла через установку со 100 кг цеолитов требуется около 48 ч. Кислотное число и натровая проба масла после фильтрования остаются без изменений.
Цеолиты весьма гигроскопичны, поэтому после окончания работы адсорберы должны оставаться заполненными маслом. Хранят цеолиты во влагонепроницаемой таре. Адсорбционные свойства цеолитов можно многократно восстанавливать продувкой адсорбера с отработанными гранулами горячим воздухом температурой 300…400 С (длительность продувки 4…5 ч). Чтобы предохранить цеолиты от увлажнения, после прокаливания их заливают сухим трансформаторным маслом и плотно закрывают крышкой.

Регенерация кислых масел.

Существует ряд химических способов глубокой регенерации масел, основным из которых является кислотно-щелочно-земельный. При этом способе очистки масло обрабатывают серной кислотой, которая уплотняет и связывает все нестойкие соединения масла в кислый гудрон. Гудрон удаляют путем отстоя, а остатки серной кислоты и органических кислот нейтрализуют обработкой масла щелочью. Затем масло промывают дистиллированной водой, сушат и для полной нейтрализации обрабатывают отбеливающей землей. После окончательного фильтрования получают восстановленное масло.
Для неглубокой регенерации масла в ремонтной практике применяют силикагель. Достоинством силикагеля является возможность его многократного использования путем прокаливания при температуре 300…500 С. В нестационарных ремонтных условиях силикагелем обычно регенерируют слабоокисленные масла, не требующие глубокой химической очистки. Для этого масло многократно прогоняют через адсорбер — бачок, наполненный просушенным силикагелем. Циркуляцию масла, как правило, осуществляют при помощи насоса центрифуги или фильтр-пресса, который включают на выходной части адсорбера. Как и при других видах Q4истки, масло при регенерации подогревают.

Дегазация трансформаторного масла.

Присутствие в масле кислорода вызывает его окисление и ухудшает диэлектрические свойства, связанные с возникновением электрических разрядов и ионизации под действием электрического поля. Обычно при атмосферном давлении масло содержит около 10% воздуха (по объему), причем растворимость воздуха растет с повышением температуры масла. Отметим, что в воздухе, растворенном в трансформаторном масле, соотношение входящих в него газов изменяется. В атмосферном воздухе содержится 78 % азота и 21 % кислорода, а в воздухе, растворенном в масле, — 69,8 % азота и 30,2 % кислорода. Перед дегазацией масло осушают, чтобы содержание влаги не превышало 0,001 % (10 г воды на 1 м масла).
Для дегазации и вакуумирования используются специальные дегазационные установки. Дегазатор, как правило, состоит из двух металлических баков, заполненных кольцами Рашига, которые служат для увеличения поверхности растекания масла. Вакуум в баках создается вакуумным насосом (обычно типа ВН-6). На крышках баков установлены распылители, проходя через которые масло равномерно распределяется по всему объему баков. Стекая тонкими слоями по поверхности колец, масло дегазируется. Процесс продолжается, пока остаточное объемное содержание газа не будет превышать 0,04 %. Из дегазатора масло поступает в бак трансформатора, находящийся под таким же вакуумом, как и дегазатор. При ремонтах применяют как стационарные, так и передвижные дегазационные установки.
При переводе трансформаторов на азотную или пленочную защиту требуется вакуумирование, дегазация и доведение влагосодержания масла до указанной ранее нормы. Трансформатор заполняется дегазированным маслом до высоты 150…200 мм от крышки. Свободное пространство над зеркалом масла заполняется сухим азотом. Подпитку азотом производят по мере его растворения в масле до полного насыщения масла азотом.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 22

Тема: Сушка, чистка и дегазация трансформаторного масла.

Цель: Изучить методы и порядок проведения сушки, чистки и дегазации трансформаторного масла.

Студент должен знать:

• требования к трансформаторному маслу;

• методы и порядок сушки, очистки и дегазации трансформаторного масла;

уметь

• производить оценку состояния трансформаторного масла;

• производить сушку, очистку и дегазацию трансформаторного масла.

Теоретическое обоснование

Заливаемое в трансформатор масло должно удовлетворять установленным стандартами и инструкциями нормам. В процессе длительной эксплуатации его характеристики ухудшаются, поэтому при ремонте трансформаторов масло подвергают обработке: удаляют механические примеси, влагу («сушат») и растворенные газы, путем регенерации восстанавливают повышенную кислотность масла. Для этих целей применяют различную маслоочистительную аппаратуру, оборудование и адсорбенты.

Центрифугирование масла. Для удаления из масла влаги и механических примесей применяют центрифуги. На рисунке 22.1 показан общий вид центрифуги. Барабан, помещенный в герметически закрытый корпус 1, состоит из большого количества конусообразных тарелок с отверстиями. Тарелки расположены параллельно одна над другой на общем вертикальном валу на расстоянии друг от друга, равном нескольким десятым долям миллиметра. Назначение тарелок — разделить жидкость на ряд тонких слоев и тем самым увеличить интенсивность очистки.

Рисунок 22.1 – Общий вид центрифуги для очистки масла

Для входа масла в центрифуге имеется центральное входное отверстие. Кроме того, имеются три выходных рукава: верхний для слива масла при внезапной остановке центрифуги или чрезмерном загрязнении барабана, средний для выхода очищенного масла и нижний для слива отделенной воды. Масло нагнетается в центрифугу и выкачивается из нее двумя шестеренчатыми насосами 2. Так как наиболее интенсивное удаление влаги из масла происходит при температуре 50… 55°С, центрифуга снабжена электрическим подогревателем 4.

Для задержания крупных механических примесей и предотвращения попадания их в аппарат на входном патрубке маслопровода имеется фильтр 5 из тонкой металлической сетки. Центрифуга приводится во вращение мотор-редуктором 3 через ременную передачу. Производительность центрифуги равна 1500 л/ч при скорости барабана 6800 об/мин.

Если в масле много воды, то путем соответствующей перестановки тарелок центрифугу перестраивают на режим удаления воды. Для очистки масла с небольшим содержанием воды центрифуга должна работать в нормальном режиме, т.е. в режиме удаления влаги и механических примесей. Чтобы при центрифугировании уменьшить количество растворенного в масле воздуха, применя­ют центрифуги, в которых масло при очистке находится под вакуумом.

Фильтрование масла. Фильтрованием называется способ очистки масла продавливанием его через пористую среду, имеющую большое количество мельчайших отверстий, в которых задерживаются вода и механические примеси. В качестве фильтрующего материала применяют специальную фильтровальную бумагу, картон или специальную ткань (бельтинг). Аппарат, который служит для фильтрования масла, называется фильтр-прессом (рисунок 22.2). Он состоит из ряда чугунных рам, пластин и заложенной между ними фильтровальной бумаги. Пластины и рамы чередуются между собой. Весь комплект вместе с фильтровальной бумагой зажат двумя массивными плитами и винтом.

1 — штурвал с нажимным винтом; 2 — набор из рам, пластин и фильтровального материала; 3 — манометр; 4 — патрубок с фланцем для выхода масла; 5 — патрубок с фланцем для входа масла; 6 — насос; 7 — фильтр грубой очистки; 8 — электродвигатель; 9 — станина

Рисунок 22.2 — Фильтр-пресс:

Рамы, пластины и бумага имеют в нижних углах по два отверстия: А — для входа грязного масла и Б — для выхода очищенного масла (рисунок 22.3). Пластины с обеих сторон имеют продольные и поперечные каналы, не доходящие до краев, благодаря которым их поверхность покрыта большим количеством усеченных пирамид. Внутри рам 3 образуются камеры 1 для неочищенного масла. Камеры щелями 2 в углах рам сообщаются с общим сквозным отверстием 4, в которое нагнетается грязное масло. Просочившись сквозь фильтровальную бумагу 5 камер, очищенное масло поступает к решеткам пластин 6 и по имеющимся в них канавкам попадает в сквозное отверстие 7 и далее на выход из пресса. Параллельное включение камер создает большую фильтрующую поверхность и увеличивает производительность пресса.

А — отверстие для входа грязного масла; Б — отверстие для выхода очищенного масла

Рисунок 22.3 — Детали фильтр-пресса (а — рама; б — пластина) и схема его

работы (в):

В фильтр-пресс масло нагнетается насосом под давлением (4…6)∙10⁵ Па. Повышение давления масла в процессе работы фильтр-пресса показывает, что фильтровальная бумага засорилась и ее необходимо заменить. Для грубой очистки масла до его поступления в фильтр-пресс служит специальный сетчатый фильтр, размещенный на входном патрубке. Для отбора проб очищенного масла на выходном патрубке имеется кран.

Сушка масла в цеолитовых установках. Для сушки трансформаторного масла широко применяют цеолитовые установки. Сушка осуществляется путем однократного фильтрования масла через слой молекулярных сит — искусственных цеолитов типа NaA. Обычно цеолитовая установка (рисунок 22.4) состоит из трех-четырех параллельно работающих адсорберов 6, содержащих по 50 кг цеолитов каждый. Адсорбер представляет собой полый металлический цилиндр, полностью заполненный цеолитами. Для большей поверхности контакта цеолитов с маслом размер адсорбера подбирают так, чтобы отношение высоты засыпки гранулированных цеолитов к его диаметру было не менее 4:1. В нижней части адсорбера имеется донышко из металлической сетки, которое служит опорой для молекулярных сит. Верхняя горловина адсорбера закрыта съемной металлической сеткой. Масло через него перекачивается насосом.

Для подогрева масла имеется электронагреватель 3. Он представляет собой металлический бачок со штуцерами для присоединения маслопроводов, снабженный манометром 4, термосигнализатором и электронагревательными элементами (обычно типа ТЭН-12). Установка имеет два фильтра 5, один из которых установлен на входе в адсорбер и служит для очистки масла от механических примесей, а другой — на выходе сухого масла из адсорбера и служит для за­держки гранул и крошек цеолитов, если происходит повреждение металлической сетки в верхней горловине адсорбера.

1 — вентиль; 2 — насос; 3 — электронагреватель масла; 4 — манометры; 5 — фильтры;

6 — адсорберы; 7 верхний коллектор; 8 кран для спуска воздуха;

9 – объемный счетчик; 10 — кран для отбора проб и слива масла; 11 — нижний коллектор

Рисунок 22.4 — Цеолитовая установка для сушки масла

Для сушки трансформаторного масла требуется примерно 0,1… 0,15% синтетических цеолитов от массы обрабатываемого масла. За один цикл фильтрования пробивное напряжение трансформаторного масла повышается с 10…12 кВ до 58…60 кВ. Сушку масла производят при температуре 20…30°С и скорости фильтрации 1,1…1,3 т/ч. Практически на сушку 50 т масла через установку со 100 кг цеолитов требуется около 48 ч. Кислотное число и натровая проба масла после фильтрования остаются без изменений.

Цеолиты жадно поглощают влагу из воздуха, поэтому после окончания работы адсорберы должны оставаться заполненными маслом. Хранят цеолиты во влагонепроницаемой таре. Адсорбционные свойства цеолитов многократно восстанавливаются продувкой адсорбера с отработанными гранулами горячим воздухом (температура 300…400°С, длительность продувки 4…5 ч). Чтобы предохранить цеолиты от увлажнения, после прокаливания их заливают сухим трансформаторным маслом и плотно закрывают крышкой.

Регенерация кислых масел. Существует ряд химических способов глубокой регенерации масел, основным из которых является кислотощелочноземельный. При этом способе очистки масло обрабатывают серной кислотой, которая уплотняет и связывает все нестойкие соединения масла в кислый гудрон. Гудрон удаляют путем отстоя, а остатки серной кислоты и органических кислот нейтрализуют обработкой масла щелочью. Затем масло промыва­ют дистиллированной водой, сушат и для полной нейтрализации обрабатывают отбеливающей землей. После окончательного фильтрования получают восстановленное масло.

Для неглубокой регенерации масла в ремонтной практике применяют силикагель. Достоинством силикагеля является возможность его многократного использования. Для восстановления свойств его прокаливают при температуре 300…500°С. В нестационарных ремонтных условиях силикагелем обычно регенерируют слабоокисленные масла, не требующие глубокой химической очистки. Для этого масло многократно прогоняют через адсорбер — бачок, наполненный просушенным силикагелем. Циркуляцию масла, как правило, осуществляют при помощи насоса центрифуги или фильтр-пресса, который включают на выходной части адсорбера. Как и при других видах очистки, масло при регенерации подогревают.

Дегазация трансформаторного масла. Присутствие в масле кислорода вызывает его окисление и ухудшает диэлектрические свойства, связанные с возникновением электрических разрядов и ионизации под действием электрического поля. Обычно при атмосферном давлении масло содержит около 10% воздуха (по объему), причем растворимость воздуха растет с повышением температуры масла. Отметим, что в воздухе, растворенном в трансформаторном масле, соотношение входящих в него газов изменяется. В атмосферном воздухе содержится 78 % азота и 21 % кислорода, а в воздухе, растворенном в масле, — 69,8 % азота и 30,2 % кислорода. Определение содержания воздуха в масле производится в лаборатории при помощи специального прибора. Перед дегазацией масло осушают до влагосодержания не более 0,001 % (10 г воды на 1 м³ масла).

Для дегазации и вакуумирования масла имеются специальные дегазационные установки. Дегазатор, как правило, состоит из двух металлических баков, заполненных кольцами Рашига, которые служат для увеличения поверхности растекания масла. На крышках баков имеются распылители. Масло, проходя через распылители, равномерно распределяется по всему объему баков. Вакуум в баках создается вакуумным насосом, обычно типа ВН-6. Стекая тонкими слоями по поверхности колец, масло дегазируется до остаточного содержания газа 0,04% (по объему). Из дегазатора масло поступает в бак трансформатора, находящийся под таким же вакуумом, как и дегазатор. При ремонтах применяют как ста­ционарные, так и передвижные дегазационные установки. При переводе трансформаторов на азотную или пленочную защиту требуется вакуумирование, дегазация и доведение влагосодержания масла до указанной ранее нормы.

Трансформатор заполняется дегазированным маслом до высоты 150…200 мм от крышки. Свободное пространство над зеркалом масла заполняется сухим азотом. Подпитку азотом производят по мере его растворения в масле до полного насыщения масла азотом.

Ход работы

1. Внимательно изучите инструкцию.

2. Ознакомьтесь с порядком и объемом проведения очистки, фильтрования, сушки, регенерации и дегазации трансформаторного масла.

3. Опишите порядок и проведение очистки, фильтрования, сушки, регенерации и дегазации трансформаторного масла.

4. Ответьте на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Назначение трансформаторного масла.

2. Что характеризует пробивное напряжение масла?

3. Какие изменения происходят в трансформаторном масле в условиях эксплуатации?

4. Как измеряют кислотное число в масле?

5. Какие последствия влечет наличие в масле влаги?

6. Причины образования шлама и кислоты в масле.

Содержание отчета

1. Номер, тема и цель работы.

2. Описание порядка очистки, фильтрования, сушки, регенерации и дегазации трансформаторного масла.

3. Ответы на контрольные вопросы.

Литература

1. Анисимова Н.А., Котеленец Н.Ф., Сентюрихин Н.И. Монтаж, техническая эксплуатация и ремонт электрического и электромеханического оборудования – М.: Академия, 2012, с.241…246..

Характеристика, технология и оборудование для дегазации трансформаторного масла

Масло отводит избыток тепла во время работы силового трансформатора и изолирует его элементы, поэтому это очень важное вещество при стремлении обеспечить нормальное функционирование электрооборудования. В связи с ростом цен на нефтепродукты и оптимизацией производственных процессов важна дегазация трансформаторного масла – удаление пузырьков газа и растворившихся газов. Этот процесс продлевает срок службы преобразователей и позволяет сэкономить средства предприятия.

Характеристики масляной среды трансформатора

Масла для трансформаторов производятся из нефти. Сначала отделяется бензин, керосин, дизельное топливо, остаток перегоняется до состояния солярового дистиллята, который кипятится при 300-400 градусах без повышения давления, потом проводится доочистка.

Эксплуатационные характеристики трансформаторного масла:

• высокая устойчивость к окислению в течении длительного периода времени;
• уровень пробивного напряжения (30-65 кВ);
• тангенс угла диэлектрических потерь при 90 о С до 0,02;
• температура вспышки 90-150 о С;
• температура застывания от -45 – до -135 о С;
• вязкость 28 – 30 мм 2 /с при 20 о С;
• содержание воздуха до 10%.

Растворившийся в масляной среде воздух и воздух окружающей среды снижает эксплуатационные характеристики электрооборудования, так как способствует окислению.

Количество воздуха повышается одновременно с повышением температуры.

Что такое дегазация

В новом трансформаторе все элементы содержат определенный объем воздуха и влаги. Чем выше качество обработки на заводе, тем меньше примесей. В процессе эксплуатации масляная среда тоже поглощает воздух, какое-то количество растворяется.

Остальной объем сохраняется в виде пузырьков. Трансформатор может служить до 25-и лет, а маслу необходима ежегодная очистка и регенерация с периодичностью в 5 лет.

На периодичность дегазации не влияет:

• наличие фильтров, поглощающих газы;
• предотвращение перегрева;
• фильтрация;
• чистка от механических примесей;
• использование антиокислителей;
• наличие защитной подушки из инертного газа (окиси углерода, метана, сухого азота).

Несмотря на меры защиты при реакции масляной среды с диэлектриками и проводниками она окисляется, причем состав воздуха отличается от состава в окружающей среде (30,2% кислорода и 69,8% азота). Дегазация трансформаторного масла – это один из этапов процесса регенерации, предназначенный для удаления пузырьков и растворившихся газов.

Обязательна предварительная сушка, снижающая уровень влаги до 0,001%.

Технология дегазации

Любая установка для дегазации трансформаторного масла (передвижная или стационарная) состоит из нескольких баков, в которых установлены кольца Рашига, позволяющие увеличить площадь растекания.

Распылитель равномерно распределяет нагретое до 50-60 о С масло по кольцам, в процессе лишний воздух удаляется вакуумным насосом через фильтр и цеолитовый патрон. Масло перемещается в следующий бак, процесс повторяется. Периодически проводится анализ, процесс повторяется до тех пор, пока их содержание газов снижается до 0,04%. Дегазированное масло выливается в трансформатор или бак с вакуумом. При первом варианте проводится проверка на пробой.

Процедура дегазации масла трансформатора требуется не только при техобслуживании и ремонте, но и перед установкой пленочной или подушечной защиты. В трансформатор очищенная от воздуха жидкость заливается таким образом, чтобы до крышки оставалось 15-20 см., которые заполняются сухим азотом. Бак подпитывается газом до полного насыщения масляной среды.

Виды оборудования для дегазации

Существуют различные виды дегазационных установок трансформаторного масла, отличающихся по производительности, количеству систем фильтрации, объему потребляемой энергии, объему обрабатываемого масла.

СММ (станции масляные мобильные)

Эта установка может быть использована только для дегазации или регенерации.

• вакуумной колонны;
• нагревателя;
• фильтров (грубой и тонкой очистки);
• насосов масляных;
• шкафа управления;
• форвакуумных насосов.

По требованию заказчика комплектация дополняется фильтром более тонкой очистки.

Колонна – емкость из металла с датчиками уровня и смотровыми окнами, оснащенными подсветкой, предназначена для отделения влаги при помощи вакуумных насосов.

Нагреватель оснащен предохранительным клапаном и системой контроля нагрева. Для плавного регулирования емкость разделена на 3 секции.

Фильтрующие емкости оснащены различными фильтрами. При грубой очистке отделяются фракции 15 мкм, при тонкой – 5 мкм. Масляные насосы заправляют станцию, ротационные и Рутса создают вакуум. В шкафу управления установлена сигнализация состояния и элементы управления.

Перед заправкой проводится анализ масла, чтобы определить, как работать – с выключенным или включенным трансформатором. Если объем газов в пределах нормы и оборудование не аварийное, преобразователь не выключается. Для стандартной обработки требуется до 10-и циклов, производительность 50%.

• количества осадков;
• начального уровня кислотности;
• общего состояния трансформатора.

Производительность повышается при выключении трансформатора. Для получения максимального результата температура масляной среды должна быть 80 о С. Осадок удаляется одновременно с регенерацией, требуется 30-60 циклов.

Процесс вне преобразователя осуществляется аналогично.

Установки типа УВМ

Эти установки для регенерации трансформаторного масла используются в основном в стационарном режиме.

• колонны, оснащенной шаровыми кранами, перекрывающими поток, угловыми клапанами, предотвращающими перенаправление потока, вакуумным вентилем, используемым для перекрытия вакуума;
• нагревателя;
• подающего центробежного насосного оборудования;
• откачивающего центробежного насосного оборудования;
• двух насосов, создающих вакуум;

• фильтра тонкой очистки и сетчатого;
• термостата и термосопротивления (для контроля температуры);
• реле (включение нагрева, контроль потока);
• датчиков уровня;
• манометра;
• вакуумметра.

В аварийных ситуациях система разгерметизируется соленоидным клапаном.

Установка УВМ позволяет выбирать режим в зависимости от выполняемой задачи. Можно провести только дегазацию, только нагрев или вакуумирование. В режиме нагрева масло только фильтруется. При дегазации жидкость нагревается, фильтруется, под воздействием вакуума удаляется влага и растворившийся воздух.

• нет необходимости в сорбентах;
• не образуются отходы и выбросы, требующие утилизации;
• простая эксплуатация и обслуживание;
• низкое потребление энергии;
• бесшумная работа;
• возможна установка на прицеп при необходимости в использовании в полевых условиях.

Существует так же более компактное оборудование, например, «Падун», УВФ (мини и микро), ВГБ.

В основном это мобильные установки, предназначенные для комплексной очистки при ремонте.

При выборе компании, оказывающей услуги дегазации, учитывается:

• наличие аттестованной лаборатории;
• возможность провести комплексную очистку, в том числе от механических примесей;
• возможность заказать отдельные виды обработки.

В лаборатории проводится физико-химический и хроматографический анализ, определение пробивного напряжения и объем антиокислительной присадки, подбирается оптимальный способ обработки. По результатам предоставляется протокол.

При регулярной дегазации сокращаются простои, снижаются затраты на утилизацию и покупку масла.

В российских условиях это особенно важно, так как большинство трансформаторного оборудования эксплуатируется 15-20 лет.

Источник

Оборудование для дегазации трансформаторного масла и подачи в трансформатор

Дегазация трансформаторного масла — процесс удаления растворённых газов (в том числе воздуха) из масла, чтобы увеличить его диэлектрическую стойкость и защитить систему от пробоя.

Дегазация трансформаторного масла тем самым позволяет защитить трансформатор от поломки и увеличить срок его службы.

В конце 2018 года к нам обратились компания с просьбой изготовить систему для дегазации трансформаторного масла. Основными требованиями к которой было низкая стоимость и высокая скорость изготовления, так как оборудование необходимо было уже запускать в работу. С помощью оборудования планировалось осуществлять дегазацию масла и заправлять 3 трансформатора одновременно или попеременно.

Общий вид разработанной и поставленной системы можно увидеть на картинке.

Система включает

1. Вакуумный насос для удаления воздуха из масла (дегазации). Вакуумный насос для использования был взят Value Vi2120, так как он обеспечивает необходимое остаточное давление для дегазации — 0,2 Па и и высокую скорость (340 л/мин) откачивания для ускорения процесса.
2. Вакуумная камера для дегазации масла объемом 15 л. Камеру в разрезе можно увидеть на рисунке 2.
3. Вакуумные камеры объемом 25 л (2 штуки) и 35 литров одна штука. Вакуумные камеры предназначены для установки в них трансформаторов для заправки дегазированным маслом.
4. Вакуумный ресивер с разветвительным коллектором. Предназначен для аккамулирования вакуума и распределения по камерам.
5. Вакуумные и проводящие трубки с цангами. Трубки двух видов, синим выделены трубки вакуумные, а желтым трубки для подачи масла в трансформаторы.

Краткий принцип работы системы:

В камеру 15 литров заливается масло для дегазации. Включается вакуумный насос. Начинается дегазация масла.

После этого в камеры заправки помещаются трансформаторы и к ним присоединяются трубки с подачей.

Когда масло дегазировалось, то в камере дегазации выравнивается давление до атмосферного, а в камере заправки наоборот создается разряжение путем открытия соответствующего крана и соединения с ресивером. После этого открывается кран на камере дегазации для подачи масла в трансформатор. Масло по трубке подается в трансформатор. Когда трансформатор заправлен, то давление выравнивается и трансформатор достается.

Таким образом за раз можно заправлять до 3х трансформаторов маслом.

Источник

Дегазация трансформаторного масла

Окисление трансформаторного масла происходит не только за счет воздуха окружающей среды, но и за счет воздуха, растворенного в масле. Поэтому дегазация трансформаторного масла имеет огромное значение. Кроме того, растворенный в масле и находящийся в твердой изоляции воздух снижает электрическую прочность изоляционной конструкции трансформатора, так как газовые включения являются центрами развития электрических разрядов.

С повышением напряжения мощных силовых трансформаторов вопрос дегазации трансформаторного масла и вакуумирования трансформаторов приобрел большое практическое значение. Для продления срока службы и надежности работы изоляции заводы-изготовители выдвигают определенные требования по вакуумированию трансформаторов и дегазации масла в процессе монтажа. Так, например, вакуумирование трансформаторов напряжением 750 кВ должно производиться при остаточном давлении в баке трансформатора не более 200 Па (1,5 мм рт. ст.) в течение не менее 72 ч, при остаточном давлении 133 Па (1 мм рт. ст.); продолжительность вакуумирования может быть уменьшена до 48

Скорость насыщения масла газом зависит от высоты столба масла и поверхности соприкосновения с ним газа. Скорость обратного процесса также зависит от высоты слоя и поверхности масла.

При вибрации в масле возможно появление местных зон пониженного давления, в которых растворенный в масле газ начинает выделяться в виде пузырьков, поэтому для повышения надежности работы изоляции необходимо снижать до минимума вибрацию в работающих трансформаторах.

Состояние газа, при котором давление его меньше 0,1 МПа, называется вакуумом. Наименьшее достигнутое остаточное давление равно примерно 133-10_12Па; в промышленных установках удается достичь вакуума 133-10 — 133-10-10 Па. Весь диапазон давлений от атмосферного до наинизшего делится на области: низкого (1-10 — 6 — 133 Па), среднего (133-0,1 Па), высокого (0,1 — 0,1 • 10″4 Па) и сверхвысокого (0,1-10-4 Па и ниже) вакуума.

Газ состоит из отдельных молекул, которые находятся в постоянном движении. Результаты ударов молекул о стенки сосуда, в котором находится газ, воспринимаются как давление газа. Энергия перемещения всех молекул газа выражается его температурой. Температура газа — это мера средней скорости движения его молекул, поэтому движение молекул газа называют тепловым движением.

В вакуумной технике сорбция газов и паров поверхностью твердого тела имеет важное значение из-за необходимости удалять газы и пары со стенок вакуумных аппаратов, а кроме того, это явление используется для откачки газов сорбционными насосами. Сорбция газа всегда сопровождается выделением тепла, десорбция — его поглощением. Как правило, газ содержится внутри и на поверхности металла. Если металлическую вакуумную аппаратуру предварительно не обезгазить, то из нее будет выделяться газ в вакуумное пространство, что особенно заметно при разогреве металлических частей.

Количество газа, проходящего через единицу поверхности при давлении Р и постоянной температуре газа Т, равно 0=РV, где 0 — поток газа; V — объем газа, проходящего через любое сечение системы в единицу времени; Р — давление в этом сечении.

Расход газа может выражаться различно: массовый расход — масса газа, которая проходит через сечение в единицу времени; действительное число молекул газа, проходящее через сечение в единицу времени; объемный расход – объем газа, проходящего через сечение в единицу времени (объемный расход меняется при изменении давления в данном сечении); объемный расход, приведенный к атмосферному или другому характерному для данной системы давлению.

Течение газа в трубопроводе указывает, что на газ действует сила, вызывающая перепад давления р\ и рг на концах трубопровода. Объем газа, протекающего через поперечное сечение в единицу времени, пропорционален разности давлений Р\ — Яг- Сопротивление потоку газа W представляет собой отношение перепада .давления в данном участке вакуумной системы к потоку газа 6, проходящему через этот участок: W=(P\ — Рг)/0.

Сопротивление системы зависит от геометрических размеров трубопровода и от режима течения газа. При вязкостном течении (вязкостным называется такое течение, при котором длина свободного пробега молекулы значительно меньше размера аппарата) определяющим фактором является внутреннее трение газа. При переходе к молекулярному режиму (при молекулярном режиме молекулы газа сталкиваются со стенками сосуда; столкновений молекул друг с другом практически не происходит) роль внутреннего трения снижается, определяющим становится число ударов молекул газа о стенки трубопровода.

Пропускная способность трубопровода и скорость откачки имеют одну и ту же размерность и могут численно равняться, но смысл их различен. Понятие «пропускная способность» выражает сопротивление трубопровода потоку газа и подразумевает наличие градиента давления. «Скорость откачки» — это способность системы удалять газ. При этом подразумевается присутствие внешнего источника энергии. Скорость откачки газа s при давлении Р — это объем газа, удаляемый из системы в единицу времени, измеренный при давлении P:s=Q/P.

Любой вакуумный насос имеет предельное давление, при котором скорость его откачки падает до нуля. Давление это зависит от качества примененного в насосе масла, от утечек в самом насосе и т. п. Если Во — поток газа за счет натекания в насосе, то для любого насоса в=хнр — Оо. При достижении предельного давления р0 скорость откачки будет равна нулю, когда Uo=sHp.

Скорость откачки насоса определяется по формуле:

где sT — теоретически определенная скорость откачки; ри – предельное давление; р — давление, при котором определялась скорость откачки.

Во время откачки в вакуумную систему непрерывно выделяется некоторое количество газа. Это газовыделение зависит от природы тел, находящихся внутри вакуумной системы; для каждого данного тела, кроме того, от предварительного насыщения его газом; от размеров поверхности тела. С увеличением температуры газовыделение увеличивается и постепенно уменьшается с течением времени.

Вакуумирование силовых трансформаторов

В технике для проведения процессов вакуумирования применяют аппараты, называемые колоннами. Распространение в промышленности получили в основном колонны следующих типов: с колпачковыми тарелками, с сетчатыми тарелками и с насадками. Последние имеют значительно меньшее сопротивление потоку газа или жидкости, чем тарельчатые колонны, что является их существенным преимуществом. Внутри насадочной колонны имеется решетка, на которую укладываются насадки. Для успешного проведения процесса насадки должны иметь возможно большую поверхность на единицу объема и оказывать малое сопротивление потоку. Как наиболее простые и отвечающие этим требованиям получили распространение так называемые «кольца Рашига», представляющие собой кольца, диаметр которых равен высоте. Они могут изготовляться из металла, фарфора, керамики и др. Чтобы облегчить вес передвижных дегазационных установок, можно рекомендовать синтетические кольца из нейлона, тефлона и т. п. Применение таких колец безопасно в случае попадания внутрь трансформатора обломков колец, если часть колец будет повреждена и по каким-либо непредвиденным обстоятельствам целость выходного фильтра нарушится.

К применяемым в вакуумной технике материалам предъявляются специальные требования. Сосуд, который выдерживает давление в несколько сот атмосфер, может оказаться не вакуумплотным. Например, если из баллона емкостью 40 л, который содержит газ при избыточном давлении 15 МПа, вытечет количество газа, имеющее при 0,1 МПа объем 1 см3, то давление в баллоне упадет на 0,000017%. Если же давление в баллоне будет равно 0,1 МПа и в него проникнет то же количество газа (0,1 см3 при 0,1 МПа), то давление внутри баллона возрастет в 19 000 раз. Материалы, из которых изготовляются вакуумные системы, должны быть возможно менее газопроницаемы и легко выделять адсорбированные на поверхности и растворенные в них газы. При прогреве и непрерывной откачке выделение газов происходит быстрее. К установкам низкого и высокого вакуума предъявляются разные требования. Низковакуумные установки проще в изготовлении, подборе материала и конструкции уплотнений. Хорошим материалом для вакуумных установок является стекло, которое практически газонепроницаемо. Стеклянные детали легко сплавляются друг с другом, а при необходимости и с металлами. Кроме того стекло является хорошим диэлектриком, что позволяет подводить высокое напряжение к электродам электровакуумных приборов.

Стекла делятся на две группы: легкоплавкие с температурой размягчения 490 — 610°С (сплавляются с платиной и ее заменителями); тугоплавкие с температурой размягчения выше 610° С (сплавляются с вольфрамом). Однако из-за хрупкости стекла промышленные вакуумные установки изготовляют из металла, хотя через металлы из-за их кристаллической структуры, наличия пор и трещин, особенно в литых деталях, всегда идет процесс диффузии газа. Недостаток этот уменьшается тем, что металлические вакуумные установки, как правило, работают при непрерывной откачке натекающего в систему газа. Наиболее пригодны для изготовления вакуумных систем малоуглеродистые и нержавеющие стали, медь, алюминий и разного рода сплавы. Металлические трубопроводы вакуумных систем должны быть бесшовными, цельнотянутыми из меди, латуни или стали. Наиболее удобным материалом является красная медь. Из красной меди легко изгибать трубки и спаивать их. Кроме того, этот металл стоек на воздухе. Существенное значение имеет обработка внутренней поверхности деталей вакуумной системы. Чем лучше обработаны внутренние стенки системы, тем меньше будет на них адсорбировано газа.

Вакуумные уплотнения и смазки должны при остывании иметь гладкую, без трещин поверхность и не давать большой усадки. Для устранения течи в редко разъединяемых нешлифованных соединениях можно применить шеллачный, шеллачно-дегтярный, бакелитовый и глифталевый лаки и эмалевые краски. Растворителем для эмалевых красок является бензол (рабочая температура 30е С), для шеллачного лака — спирт и ацетон (рабочая температура 40° С), для глифталевого лака смесь спирта с бензином (рабочая температура 200° С). Шеллачный лак со временем растрескивается, поэтому его можно применять только как временное уплотнение. Несколько прочнее шеллачно-дегтярный лак (смесь шеллака с дегтярным маслом).

Для уплотнения шлифованных соединений и кранов употребляются смазки (битум, пицеин, универсальный воск, высококанифольная смесь и менделеевская замазка). Нельзя допускать увлажнения смазок, поэтому хранить их надо в закрытой таре.

В качестве рабочей жидкости для пароструйных насосов, уплотнений для механических насосов, смазки трущихся частей аппаратов и для заполнения жидкостных вакуумметров и затворов применяются масла. Вакуумное масло должно иметь высокую техническую стойкость и быть химически инертным по отношению к откачиваемым газам. Изготовляются вакуумные масла в основном из тяжелых фракций нефти.

Неразъемные части металлических вакуумных систем соединяются сваркой или пайкой. Пайку можно применять только для трубок небольшой длины и малого диаметра. Для пайки применяются следующие припои: оловянно-свинцовый с точкой плавления 180 — 200° С; оловянно-серебряный с точкой плавления 400° С; твердый (ПМЦ-54 или ПФ-45) с точкой плавления 700° С; медно-цинковый с точкой плавления 875° С. Если необходима подвижность частей вакуумной системы, то соединения производят с помощью резиновых вакуумных шлангов.

Рис. 1. Типы вакуумных насосов и охватываемый ими диапазон давлений

Для изготовления вакуумных шлангов требуется резина с малым содержанием серы (1,5 — 2%), обладающая большой гибкостью и способностью к растяжению. Вакуумные шланги изготовляются диаметром 3, 6, 9, 12, 15 и 30 мм и имеют толщину стенок, равную внутреннему диаметру. Применяя вакуумные шланги, необходимо учитывать, что резина со временем стареет (трескается и делается негерметичной). Этот процесс идет особенно быстро под действием света, кислорода и нагревания.

В вакуумных системах применяются специальные краны и запорные устройства. Краны с притертыми пробками (стеклянные и металлические) служат для присоединения манометррв и на небольших лабораторных установках. Такие краны состоят из пробки с отверстиями и муфты с отростками, при помощи которых кран присоединяется к системе. Пробки крана делаются конусообразные (конусность 1:5 или 1:10) и тщательно притираются. Краны смазываются полужидкой смазкой. В промышленных установках применяются сильфонные вентили. В установках низкого и среднего вакуума можно применять вентили с литыми чугунными или бронзовыми корпусами и крышками и резиновые уплотнения. Вакуумные вентили, работающие при остаточном давлении до 133-10^7 — 133-10^8 Па, должны изготовляться из прокатанного металла, уплотнения могут быть из резины или фторопласта. Вентили для сверхвакуумных систем (давление ниже 133-10^8 Па) изготовляются из нержавеющей стали с металлическими уплотнениями, допускающими прогрев вентиля для его дегазации.

Вакуумные насосы характеризуются следующими параметрами: предельным (максимальным) давлением, создаваемым насосом; производительностью насоса (количеством газа, удаляемого в единицу времени, г/с. Па); скоростью откачки — отношением производительности к давлению, измеренному во впускном сечении насоса (см3/с; л/с; м3/с); допускаемым выпускным давлением (для насосов, работающих с пониженным давлением по сравнению с атмосферным); выпускным давлением срыва. Максимально допустимым выпускным давлением называется давление, при котором выпускное давление повышается не более чем на 10% по сравнению с нормальным. Выпускное давление срыва соответствует повышению выпускного давления на порядок по сравнению с нормальным. На рис. 1 показано, какие диапазоны давлений охватываются различными типами насосов.

По выпускному давлению вакуумные насосы делятся на три группы: выбрасывают откачиваемый газ в атмосферу; требуют предварительного разрежения; не выбрасывают газ наружу, а связывают внутри самого насоса. Для насосов, требующих предварительного разрежения, последовательно с ними устанавливают форвакуумные насосы.

В практике электромонтажных работ, как правило, применяются вращательные насосы, у которых весь внутренний объем заполнен вакуумным маслом. К этим насосам относятся пластинчато-роторные, пластинчато-статорные и золотниковые (рис. 2). Надежность работы насоса зависит, в основном, от качества примененного масла. Вакуумное масло должно иметь низкую упругость пара, не должно содержать механических примесей и не должно вступать в химическую реакцию с откачиваемым газом. На каждые 10 л/с откачиваемого объема газа требуется около 0,75 кВт электроэнергии. Скорость откачки вращательных масляных насосов изменяется от 0,6 до 1300 м3/ч. Для откачки больших объемов газа от атмосферного давления применяются насосы типов ВН-4Г и ВН-6Г. Эти насосы могут длительное время работать при давлении у впускного патрубка около 0,013 МПа благодаря наличию у них масло- отбойного устройства.

Ниже приведено время откачки 100 л газа от 0,1 МПа до 13,3 Па различными насосами при непосредственном присоединении их к объему:

Источник