Системы охлаждения силовых трансформаторов
Нормальная продолжительная безаварийная работа силовых трансформаторов обеспечивается при условии контроля и соблюдения допустимых пределов различных параметров, одним из которых является температурный режим. Соблюдение температурного режима в пределах установленных для того или иного типа трансформатора норм обеспечивается специально предусмотренными системами охлаждения. Рассмотрим, какие бывают системы охлаждения силовых трансформаторов.
Охлаждение типа С, СГ, СЗ, СД
Буква С в маркировке показывает, что силовой трансформатор сухой – то есть в нем не предусмотрено использование трансформаторного масла для охлаждения. В данном случае обмотки и магнитопровод трансформатора охлаждаются естественной циркуляцией воздуха. Существуют модификации данной системы охлаждения: СГ – герметичное исполнение, СЗ – защищенный корпус.
Возможно наличие принудительной циркуляции воздуха на корпус трансформатора – это охлаждение системы СД.
Системы охлаждения С и их модификации характеризуются низкой эффективностью, поэтому применяются на трансформаторах малой мощности, как правило, до 1,6 МВ*А класса напряжения 6 и 10 кВ.
На трансформаторы данной системы охлаждения монтируются датчики температуры для возможности контроля температуры по каждой из фаз трансформатора.
Система охлаждения М
Более мощные трансформаторы требуют более производительной системы охлаждения – масляной. Масло обеспечивает более эффективный отвод тепла от обмоток и магнитной системы трансформатора, обеспечивая их равномерное охлаждение.
Система охлаждения М предусматривает естественную циркуляцию масла в баке трансформатора. Тепло масла передается баку трансформатора, который охлаждается окружающим воздухом. Данная система охлаждения не предусматривает принудительной циркуляции воздуха.
Для более эффективного охлаждения на баке трансформатора устанавливаются радиаторы, состоящие из ребер или труб, по которым осуществляется циркуляция масла.
Система охлаждения М используется на силовых трансформаторах номинальной мощностью до 16 МВ*А. Отсутствие дополнительных устройств в конструкции трансформаторов данной системы охлаждения упрощает их эксплуатацию.
Обслуживающему персоналу необходимо лишь проверять уровень масла и температуру его верхних слоев. Уровень масла должен примерно соответствовать среднесуточной температуре окружающей среды с учетом нагрузки трансформатора (это актуально для всех типов охлаждения). Температура верхних слоев масла трансформаторов с охлаждением М и Д не должна превышать 95 град.
На рисунке ниже показан трехфазный двухобмоточный трансформатор с естественным масляным охлаждением (с естественной циркуляцией масла) серии ТМ-250/6-10-66 мощностью 250 кВа, предназначенный для преобразования переменного трехфазного тока напряжением 6 — 10 кВ на стороне ВН, на стороне НН 0,23; 0,40; 0,69 кВ как для внутренней, так и для наружной установки.
Силовой серии TM-250/6-10 с термосифонным фильтром для непрерывной очистки масла: 1 — катки; 2 — болт заземления; 3 — бак; 4 — съемные радиаторные охладители; 5 — крышка; 6 — селикогелевый воздухоосушитель; 7 — расширитель с маслоуказателем; 8 — выводы BH; 9 — выводы НН; 10 — ртутный термометр; 11 — пробка для заливки и взятия проб масла; 12 — переключатель; 13 — пробивной предохранитель; 14 — термосифонный фильтр очистки для непрерывной масла.
Охлаждение типа Д
Система охлаждения трансформатора Д – с дутьем и естественной циркуляцией масла. Трансформаторы данной системы охлаждения конструктивно имеют вентиляторы обдува, устанавливаемые в навесные радиаторы, по которым циркулирует трансформаторное масло.
Обдув трансформатора данной системы охлаждения включается при достижении температуры верхнего слоя трансформаторного масла 55 и более град., либо при достижении номинальной нагрузки трансформатора, не зависимо от температуры масла. Система охлаждения Д является более эффективной и используется для трансформаторов номинальной мощностью 16-80 МВ*А.
Системы охлаждения ДЦ, НДЦ
Система охлаждения ДЦ отличается от системы Д наличием принудительной циркуляции масла. Вентиляторы обдува, как и в системе Д охлаждают радиаторные трубы. По радиаторным трубам непрерывно циркулирует трансформаторное масло, которое перекачивается электрическими насосами, встроенными в маслопроводы бака трансформатора.
Быстрая циркуляция масла по радиаторам и их обдув обеспечивают высокую теплоотдачу. Благодаря данной системе охлаждения значительно снижены габариты силового трансформатора (автотрансформатора) и увеличена их номинальная мощность до пределов 63-160 МВ*А.
Принудительная циркуляция масла позволяет отойти от традиционной конструкции трансформаторов — бак трансформатора и охладитель могут стоять раздельно, соединенные между собой маслопроводами.
В отличие от охлаждения типа Д, вентиляторы обдува охлаждения ДЦ должны быть всегда включены в работу вместе с насосами принудительной циркуляции масла. В случае отключения одной из систем охлаждения трансформатор не может находиться в работе.
НДЦ отличается от охлаждения ДЦ наличием направленного потока масла, что позволяет повысить эффективность охлаждения и соответственно увеличить мощность трансформатора, не изменяя его размер.
Системы охлаждения Ц, НЦ
Трансформаторы и автотрансформаторы мощностью от 160 МВ*А оборудуются системами охлаждения типа Ц. Это охлаждение масляно-водяное, по радиаторам трансформатора осуществлена циркуляция не только масла, но и воды.
Вода принудительно циркулирует по трубкам охлаждающего устройства, между которыми, в свою очередь, циркулирует трансформаторное масло. Перед входом в охладитель монтируются специальные датчики температуры для контроля температуры циркулируемого масла, которая не должна превышать 70 град.
Устройства принудительной циркуляции масла и воды должны быть всегда в работе, не зависимо от температуры и нагрузки, они должны включаться в работу автоматически одновременно с подачей напряжения на трансформатор (автотрансформатор).
При наличии конструктивно нескольких охладительных устройств, количество их одновременного включения в работу определяется величиной нагрузки и температурой охлаждающей среды — трансформаторного масла.
Данная система охлаждения одна из наиболее эффективных систем, но ее основным недостатком является сложность конструктивного исполнения и эксплуатации.
Для трансформаторов (автотрансформаторов) мощностью от 630 МВ*А применяется более эффективная масляно-водяная система охлаждения с направленным потоком масла — НЦ.
Охлаждение трансформаторов в закрытых камерах
В закрытых камерах, закрытых трансформаторных подстанциях, где расположены силовые трансформаторы, должна быть предусмотрена система вентиляции, которая обеспечивает нормальную работу трансформаторов во всех нормированных режимах.
Помещение, в котором расположен силовой трансформатор, должно быть спроектировано таким образом, чтобы в процессе эксплуатации трансформатор не подвергался перегреву, что обеспечивается при наличии достаточной внутренней площади в помещении, а также наличию эффективной системы вентиляции.
Особое внимание уделяется трансформаторам системы охлаждения С, которые охлаждаются естественной циркуляцией воздуха. В камерах трансформаторов данного типа устанавливается принудительная вентиляция, осуществляющая циркуляцию воздуха для более эффективного охлаждения.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Источник
Ремонт системы охлаждения (ДЦ) трансформатора
Демонтаж и ремонт системы охлаждения ДЦ включает следующие основные операции: демонтаж и разборку трубопроводов, промывку охладителей горячим маслом (температура 60–70° С), замену прокладок, замену сорбента в адсорбционном фильтре, ревизию насосов и вентиляторов обдува, устранение течей масла, опрессовку системы охлаждения. Все эти работы производят на месте установки трансформатора только при наличии соответствующих условий и благоприятной погоды. Попадание пыли или влаги в систему охлаждения может привести к аварии трансформатора.
Система охлаждения трансформатора
Масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители (ДЦ) применяется для трансформаторов мощностью 630000 кВА и выше. Охладители состоят из тонких ребристых трубок, обдуваемых снаружи вентилятором. Электронасосы, встроенные в маслопроводы, создают непрерывную принудительную циркуляцию масла через охладители. Благодаря высокой скорости циркуляции масла, большой поверхности охлаждения и интенсивному дутью охладители обладают большой теплоотдачей и компактностью. Такая система охлаждения позволяет значительно уменьшить габаритные размеры трансформаторов. Охладители могут устанавливаться вместе с трансформатором на одном фундаменте или на отдельных фундаментах рядом с баком трансформатора.
Схема масляного охлаждения с дутьем и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители: 1 – бак трансформатора; 2 – масляный электронасос; 3 – адсорбционный фильтр; 4 – охладитель; 5 – вентилятор обдува
Система охлаждения ДЦ (ее называют масло-воздушной) состоит из нескольких параллельно работающих охлаждающих устройств. Одно из них может быть резервным и включаться автоматически в случае отключения одного из работающих устройств. Но могут работать одновременно все охлаждающие устройства независимо друг от друга. Каждое охлаждающее устройство имеет масляный электронасос, который через всасывающий маслопровод забирает горячее масло из верхней части бака трансформатора и прогоняет его через охладитель напорный маслопровод в нижнюю часть бака. На каждом охладителе установлено по два дутьевых вентилятора. Мощность электродвигателей вентиляторов и профиль крыльчаток выбраны с таким расчетом, чтобы обеспечивался необходимый теплообмен. Вентиляторы устанавливают на раме охладителя на вибропоглощающих резиновых подкладках. Масло в охладителе циркулирует по трубкам диаметром 16– 22 мм, с толщиной стенок 1,5–2 мм. Трубки в зависимости от типа охладителя применяют стальные с оцинкованной поверхностью или алюминиевые. Поверхность трубок – оребренная. Исполнение оребрения может быть различным: в виде тонких стальных пластинок, обвитой стальной ленты, проволочной стальной спирали или цельнокатаных ребер на алюминиевых трубках. Более высокой теплоотдачей обладают трубки с намотанной стальной спиралью и алюминиевые трубки с цельнокатаными ребрами.
Общий вид выносного охлаждающего устройства ДЦ:
1 – охладитель, 2 – вентилятор ЦАГИ типа МЦ-8, 3 – бессальниковый масляный электронасос ЭЦТ-63/10, 4 – трехжильный кабель КРПТ, 5 – опорная стойка
Параллельно с каждым охладителем включен адсорбный фильтр (на рисунке не показан). Масляные электронасосы – центробежные бессальниковые мощностью 2,6– 2,9 кВт – применяются двух типов: угловые (всасывающий и нагнетательный патрубки расположены -под углам 90°) и прямоточные (оба патрубка расположены по одной оси). Электронасосы встраивают непосредственно в верхнюю или нижнюю часть охладителя (электродвигатели погружены в масло). Контроль за циркуляцией масла в охладителе осуществляется с помощью струйного реле.
Основные элементы реле – заслонка со стрелкой, поворачивающаяся по направлению струи масла, и ртутный контакт, который при внезапном прекращении циркуляции масла замыкается, подавая сигнал на щит управления станции. Осмотр и наладку струйного реле производят в лаборатории.
Система охлаждения ДЦ по конструктивному исполнению может быть навесная, когда охлаждающие устройства укреплены на баке трансформатора и выносная. В последнем случае охлаждающие устройства укреплены на опорных стойках 5 на отдельных фундаментах на расстоянии 4–6 м от бака трансформатора и соединяются с ним маслопроводами с условном проходом 100–125 мм. Обе системы работают одинаково, однако более эффективной по теплообмену является выносная система охлаждения.
Ранее Запорожский трансформаторный завод собирал охладители ДЦ из калориферов типа КФБО-11 со спирально-ленточным оребрением стальных труб. Батарея, скомпонованная из четырех калориферов, соединенных последовательно (по маслу), имеет один общий насос 6к-12а с электродвигателем мощностью 10 кВт. На четыре калорифера установлено два вентилятора, каждый из которых продувает воздух через два сближенных между собой калорифера. Опыт работы и экспериментальная проверка показали, что такая система недостаточно эффективна. Поэтому в настоящее время (по предложению ЦКБЭНЕРГО) в трансформаторах, оборудованных батареями калориферов КФБО-11, спаренные охладители разделяются на отдельные секции и каждый калорифер обдувается отдельным вентилятором. Это позволило повысить тепловую нагрузку одного охлаждающего устройства до 245 кВт (вместо 160 кВт до модернизации), а при установке калориферов на отдельном фундаменте (вне бака трансформатора) – до 270 кВт.
Система охлаждения ДЦ управляется автоматически. Аппаратура управления смонтирована в специальных шкафах автоматического управления охлаждением трансформатора типа ШАОТ-ДЦ (в обозначении типа шкафа: ДЦ – масляное охлаждение с дутьем и ненаправленной циркуляцией масла). ШАОТ состоит из кожуха с плотно закрывающейся дверцей и деталей (аппаратуры), находящихся внутри кожуха. Для доступа к аппаратуре корпус ШАОТ имеет дверь, закрывающуюся на замок с помощью съемного ключа, первоначально находящегося в упаковке. На крышке ШАОТ предусмотрены рым-болты для строповки шкафа. На дне кожуха ШАОТ находятся сальники, предназначенные для ввода силовых и контрольных кабелей. На дне ШАОТ предусмотрены отверстия для крепления к фундаменту.
Схема автоматического управления обеспечивает включение основной группы охладителей при включении трансформаторов в сеть, увеличение интенсивности охлаждения включением дополнительного охладителя при достижении номинальной нагрузки или заданной температуры масла в трансформаторе, включение резервного охладителя при аварийном отключении любого работающего, отключение вентиляторов обдува без остановки циркуляционных насосов. Шкафы управления охлаждением оборудованы постоянно включенной сигнализацией о прекращении циркуляции масла, остановке вентиляторов дутья, включении резервного охладителя, переключении питания двигателей системы охлаждения от резервного источника при исчезновении напряжения или его понижении в основной сети. В шкафах имеются нагревательные элементы.
Ремонт системы охлаждения трансформатора
В процессе демонтажа охладителей и трубопроводов на них навешивают соответствующие бирки, чтобы после окончания ремонта трансформатора охладители и трубопроводы можно было быстро вновь скомпоновать в прежнем положении. Все фланцы охладителей и трубопроводов после их демонтажа немедленно плотно закрывают заранее подготовленными заглушками или промасленными деревянными пробками.
При ремонте охладителей учитывают их невысокую механическую прочность. При необходимости их кантовки соблюдают осторожность, так как строповка охладителей с перекосами может вызвать деформацию трубок и нарушение сварных швов. По тем же соображениям перед укладкой охладителей на подготовленный настил тщательно выравнивают горизонтальную плоскость деревянного настила. трубки сжатым воздухом и промывают их горячим маслом. Качество промывки определяют по электрической прочности промывочного масла в стандартном маслопробойнике. При установке новых трубопроводов их внутреннюю поверхность очищают с помощью ерша, изготовленного из пучка стального троса или стальной сетки, свернутой в виде рулона.
После очистки трубы продувают сжатым воздухом, дополнительно очищают тряпками, смоченными в бензине, и протирают насухо. Внутреннюю полость труб окрашивают эмалью 624с или 1201; если нет эмали, покрывают двумя слоями бакелитового лака. При сборке системы охлаждения так же, как и при разборке, принимают меры по предотвращению попадания во внутренние полости трубопроводов и охладителей пыли и влаги.
Собранную систему охлаждения заполняют маслом из отдельного специально подготовленного бака или непосредственно из бака трансформатора в соответствии с заводскими инструкциями. Для заполнения системы охлаждения слегка отвертывают задвижки, чтобы проток масла был небольшим. Воздух удаляют полностью из системы путем открывания специальных пробок в охладителях. После заполнения системы в течение часа проверяют герметичность охладителей маслом, нагретым до 50–60° С. Калориферы со стальными трубками испытывают избыточным давлением 3 ат, с алюминиевыми – 2 ат. Испытание давлением (рис. 3) производят при закрытых задвижках на баке с помощью специального, вспомогательного небольшого бака 4 с чистым горячим маслом и отдельного масляного насоса 1 (обычно ручного типа БКФ-4). Результаты гидравлического испытания считают удовлетворительными, если в течение часа давление снизится не более чем на 10%. Чтобы масло, оставшееся на стенках трубок, не воспламенилось, трещины в стальных трубках калориферов заваривают под вакуумом или в среде углекислого газа. Наиболее удобно трещины заделывать холодным способом специальной пластмассой или эпоксидной замазкой.
Особое внимание обращают на качество очистки системы охлаждения. Даже небольшое количество загрязнений или воздуха, оставшихся в системе охлаждения и проникших в бак трансформатора, могут вызвать электрический пробой между токоведущими частями. В некоторых конструкциях трансформаторов патрубки нагнетательных труб в баке расположены напротив токоотводов, иногда выполненных голыми шинами, поэтому попадание на голые шины занесенных вместе с напорной струей масла различных посторонних включений вызывает пробой изоляционного промежутка между шинами.
Чтобы воздух и другие посторонние включения не попали на части, находящиеся под напряжением, проверяют систему охлаждения заранее, до подключения трансформатора под напряжение. При этом включают на 3–6 ч все охлаждающие устройства. Одновременно проверяют, нет ли в адсорбных фильтрах воздуха, вращаются ли крыльчатки вентиляторов против часовой стрелки (если смотреть на электродвигатели со стороны крыльчатки), и нет ли вибрации охладителей. Если вибрация более 110 мм, крыльчатки вентиляторов балансируют. Чтобы устранить передачу вибрации от вентиляторов на трубки охладителя, целесообразно электродвигатели с крыльчатками устанавливать на отдельном каркасе.
Схема промывки и опрессовки охладителей на фундаменте:
1 – масляный насос, 2 – манометр, 3 – охладитель, 4 – бак с горячим маслом, 5 – задвижка, 6 – временный маслопровод, 7 – подставка
При установке новых охладителей с встроенными бессальниковыми насосами применяют для промывки системы посторонний насос. Дело в том, что в бессальниковых насосах масло проходит непосредственно через статор электродвигателя, поэтому при попадании ржавчины или других случайных металлических включений в обмотку электронасос может легко повредиться. Промывка системы с использованием собственных насосов допустима только в том случае, когда предварительно пропускают масло через фильтр- пресс или центрифугу. После испытания гидравлическим давлением и промывки всей системы вспомогательный бак отсоединяют от охлаждающего устройства, а систему охлаждающих устройств и трубопроводов подсоединяют к баку трансформатора.
Источник