Для изоляции, отвода тепла, предохранения от влаги силовых трансформаторных агрегатов, реакторов применяют минеральные масляные вещества высокой чистоты и низкой вязкости.
Масляные трансформаторы типа ТМ, ТМГ, ТМГФ охлаждаются при помощи трансформаторного масла, залитого в радиатор. Их прямое назначение ‒ снизить напряжение, сгладить скачки переменного тока до рабочих показаний. Устанавливают трансформаторные магнитные системы как внутри, так и снаружи помещений в диапазоне температур от -60 до +40°C. Повышенное внимание уделяется безопасности эксплуатации.
Уровень масла в трансформаторе должен соответствовать, как и предельные температурные показатели, определённым требованиям. От соблюдения этих правил зависит полноценная работа, срок службы статических электромагнитных устройств. Они могут служить десятилетиями при правильном техническом обслуживании и обеспечении защиты от перегрузок, перегрева, прочих разрушающих факторов.
Охлаждение трансформаторов
Перегрев электротехнической системы вследствие потери энергии грозит серьезными последствиями, вплоть до выхода из строя электрооборудования. Для защиты от этого неприятного разрушительного явления применяют различные системы, активизирующие теплообмен между тепловыделяющих узлами устройства и окружающей средой. При этом при росте мощности агрегата требуется усиление степени охлаждения, которая также зависит от термостойкости изоляции и нагрузок.
Способы охлаждения трансформаторов
Чтобы обмотки изоляции не разрушались под воздействием перегрева, реализуют следующие типы охлаждения:
- воздушное (естественное и дутьевое);
- масляное (естественное и принудительное).
Естественное воздушное охлаждение осуществляют за счёт контакта с воздушной средой, пригодно для установок мощностью до 300 кВА.
Дутьевое происходит путём подачи потока воздуха вентиляторами на катушки, сердечник и выхода его в верхнее отверстие закрывающего кожуха. Эффективность теплоотдачи увеличивается наполовину по сравнению с естественным и автоматически отключается при снижении нагрузки на 50%.
Естественное масляное организуют погружением трансформатора в металлическую ёмкость с маслом, тепло от которого постепенно отводится через стенки бака. Иногда для усиления эффекта дополнительно устанавливают вентилятор, который забирает холодный воздух снизу и подаёт на нагретую часть.
Принудительное охлаждение предусматривает применение центробежных насосов для перемещения масла или воды через трубчатые приспособления в качестве охладителя, иногда на трубки еще дополнительно поступают воздушные потоки от вентилятора.
Все виды систем охлаждения с условными обозначениями приведены в ГОСТ 11677.
Основные причины перегрева
- Действие токов Фуко связано с их возникновением в обмотках вокруг сердечника. При понижении сопротивления проводов наблюдается рост токов Фуко.
- Замыкание между витками обмотки.
- Смена полярности сердечника в процессе работы, соединении его пластин между собой увеличивает количество выделяющегося тепла.
- Рост электрической нагрузки приводит к увеличению рассеивания тепла, что также повышает температуру масла.
- Высокие температурные показатели окружающей среды.
- Неработающие системы охлаждения и контроля температуры.
- Недостаточный объём масла.
Генерируемое тепло приводит к износу и старению изоляции, которая теряет механическую прочность и эластичность, а затем разрушается. В магнитопроводе и обмотках, которые нагреваются в процессе работы, происходит теплообмен от нагретых частей к внешним поверхностям. Чтобы не допустить перегрева, кроме использования различных способов охлаждения, изменяют конструкцию сердечника, подбирают оптимальное число витков в катушке, следят за электрической нагрузкой. Кроме этого, увеличивают поверхность бака при помощи волнистых стенок и трубчатых охладителей. Тепловая постоянная времени показывает, какой временной период необходим для достижения рабочей температуры и помогает эффективному управлению этим показателем.
При перегреве происходит разложение трансформаторного масла и материалов обмотки, что приводит к образованию газа. При этом включаются релейные приборы газовой защиты и подают предупреждающий сигнал или отключают подачу питания.
Допустимая температура масла в трансформаторе
Трансформаторное масло работает как диэлектрик, не допускает короткого замыкания, обеспечивает плавный ток внутри контура. Кроме того, оно поглощает и рассеивает тепло, выделение которого происходит во время протекания рабочих процессов, предотвращает перегрев системы. Поэтому так важен мониторинг температуры масла для обеспечения безопасной и надёжной эксплуатации трансформатора.
Оптимальный температурный диапазон от 25 до 50°C. Работа при более низких температурах приводит к конденсации влаги, что отрицательно влияет на изоляционные свойства. Превышение верхнего предела плохо сказывается на качестве масла, влияет на производительность и срок службы агрегата.
При испарении масляной субстанции постепенно происходит повышение температуры её вспышки за счёт улетучивания низкокипящих фракций. Значение этого показателя имеет важное значение для проведения глубокой дегазации и минимизации возможности возникновения возгораний. Допустимые пределы этого показателя 130 ‒ 150°C, для холодного климата значения этого показателя будут ниже от 90 до 115°C и зависят от упругости насыщенных паров. Самовозгорание может происходить при контакте масла с кислородом при температуре около 400°C. Испарение лёгких фракций приводит к увеличению вязкости, ухудшению качества жидкости и их скопление над поверхностью может привести к взрывам.
Контроль температуры изоляционного масла трансформатора
Температурные показатели измеряют при помощи термометров, датчиков, термопар, вставленных в верхнюю часть корпуса.
Процесс замера состоит из нескольких этапов:
- помещение измерительного устройства в специально предназначенное для этого отверстие;
- погружение на заданную глубину (до двенадцати сантиметров);
- снятие показаний.
Так, термометр манометрический стрелочный предназначен для измерения температуры масла в зависимости от давления, для дистанционной передачи результатов, подачи сигнала при достижении заданных значений и управления системой охлаждения. Данные отправляются в компьютер для мониторинга.
За перегревом масла следят также реле, контролирующие температурные показания. Когда значения превышают критические цифры, реле включает резервные системы охлаждения. Если требуемый эффект не достигается, оно отключает аппарат от сети.
Приборы контроля температуры должны проходить своевременную регулярную поверку.
Уровень масла в силовом трансформаторе
Герметичная конструкция трёхфазного агрегата включает активный и контрольно-измерительный блок, а также охлаждающие баки, заполненные маслом, обмотки с вводом /выводом обмоток, сердечник. Для слива используется задвижка или отверстие с пробкой. Через запорный вентиль берут пробы жидкости для контрольных испытаний. Вся эта начинка находится в металлическом корпусе с крышкой, который размещают на ровном, устойчивом основании.
Охладитель перед заполнением дегазируется для эффективного отведения тепла от деталей, работающих под токовыми нагрузками. Заливка под вакуумом обеспечивает удаление воздуха из активной части, не допускает микрорастрескивания поверхностей.
Уровень масла в расширительном баке трансформатора определяют при помощи маслоуказателя, выполненного в виде сосуда, сообщающегося с расширителем, с прозрачной стенкой с нанесёнными единицами объёма. Определение данного показателя имеет важное значение для нормального функционирования оборудования. Порядок работы указан в инструкции. Эксплуатация допускается, если показания не ниже отметки, соответствующей заданным нормам. Технические требования предусматривают оптимальный температурный режим. Температура в верхних слоях охладителя также контролируется и должна быть в установленных пределах. Большая разница между внутренними и внешними температурными значениями агрегата приводят также к погрешностям при замерах уровня.
Количество масла в трансформаторе, не отвечающее установленным нормам, может привести к неприятным последствиям:
- при избытке ‒ к повышению вероятности, перелива, протечкам;
- при недостатке ‒ к перегреву и разрушению обмотки.
Поэтому принципиально важно следить за изменениями объёма охладителя при помощи указателя уровня масла. При отклонении от нормы обслуживающий персонал вовремя примет необходимые меры.
Для автоматической защиты устанавливают реле уровня масла. Конструкция представляет собой дополнительную ёмкость с поплавком, соединённую с основным баком. Внизу располагается перегородка с ртутным индикатором. Если поступает масло с высоким давлением этот элемент вытесняется. Шарнирно закреплённый поплавок движется вверх/вниз и показывает уровень масла. Если он падает ниже установленной нормы, реле срабатывает, контакты замыкаются и оно отключает агрегат от электропитания. Это может происходить, если нарушилась изоляция, сломался сердечник и прочее. Газовое реле устанавливают в аппаратах дуговой плавки, в морском техническом оснащении, на понизительных подстанциях. Этот тип защиты надёжно предохраняет от последствий скачков напряжений, аномального тока.
Проверка масла при техническом обслуживании электроустановки обученным персоналом состоит из следующих шагов:
- соблюдение мер безопасности: отключение трансформатора от источника питания, использование средств индивидуальной защиты (перчаток, очков);
- обнаружение прозрачного окошка маслоуказателя на корпусе трансформатора;
- проверка уровня масла на табло манометра, нормальные значения должны находиться в допустимых границах: между указанными максимальными и минимальными отметками;
- визуальный контроль субстанции, она должна быть прозрачной, без посторонних загрязнений;
- снятие показаний температуры при помощи установленных датчиков;
- осмотр наружной поверхности агрегата на предмет протечек;
- взятие проб для периодического тестирования для своевременного обнаружения проблем и их устранения;
- занесение результатов контроля в журнал техобслуживания для фиксирования изменений состояния аппарата с течением времени;
- принятие мер при обнаружении неполадок в соответствии с инструкциями по эксплуатации с привлечением опытных сотрудников.
ООО ПКФ «ЭнергоЦентр» поставляет электрооборудование по России и в страны СНГ. Для корректной комплектации заказа заполняется и отправляется заказчиком опросный лист на сайте компании. На трансформаторы распространяется заводская гарантия.