Техническая характеристика приведена в приложении 4.
7.6. Сепараторы без вакуумирования не обеспечивают необходимую глубину осушки трансформаторного масла от влаги. Эти недостатки значительно уменьшаются в случае применения вакуумных сепараторов, поскольку при их работе происходит частичное удаление из масла растворенной влаги. Кроме того, при работе сепараторов без вакуумирования происходит насыщение горячего масла воздухом, что приводит к ухудшению его эксплуатационных свойств. Поэтому недопустима обработка трансформаторного масла при подготовке его к заливу в электрооборудование на сепараторах без вакуумирования. Оптимальной температурой при осушке масла вакуумными сепараторами является температура 50 - 60 °С.
7.7. Применение сепараторов эффективно при высоком содержании влаги в трансформаторном масле (при пробивном напряжении менее 10 кВ), так как последние следы влаги удалится с трудом, даже после многократной циркуляции. Этим объясняются трудности достижения высокого пробивного напряжения масла (60 - 80 кВ). Поэтому не рекомендуется применять схему, при которой отцентрифугированное масло возвращается в тот же бак. Целесообразно применять два бака, так как во второй бак поступает только осушенное масло. Эта схема сокращает длительность процесса осушки масла и расход электроэнергии, устраняет возможное ухудшение стабильности нагретого масла и повышает эффективность действия сепаратора.
7.8. В зависимости от степени загрязнения масла работа маслоочистительных установок может осуществляться в режиме пурификации (при значительном загрязнении масла водой и механическими примесями) или кларификации. Для подготовки масел к заливу в оборудование обработка ведется в режиме кларификации под вакуумом.
7.9. С помощью сепараторов ПСМ из масла (как свежего, так и эксплуатационного) нельзя удалить растворенную в нем воду. Поэтому для глубокой осушки трансформаторного масла следует применять цеолиты или вакуумные установки УВМ. Осушку проводят в соответствии с указаниями разд. 8. Центрифугирование трансформаторного масла следует рассматривать как предварительную ступень обработки трансформаторного масла, имеющего низкую электрическую прочность (Uпр менее 20 кВ), с целью подготовки его для залива в электрооборудование.
Сепараторы ПСМ (с обязательным вакуумированием масла) можно применять для обработки эксплуатационных трансформаторных масел непосредственно в электрооборудовании до 150 кВ включительно, с целью восстановления их электрической прочности (Uпр). Обработка масла осуществляется по замкнутой схеме (бак трансформатора → ПСМ → фильтр тонкой очистки масла → бак трансформатора) и при обеспечении надежной герметичности схемы и требований техники безопасности может осуществляться в оборудовании, находящимся под напряжением.
7.10. Очистку эксплуатационных и отработанных трансформаторных масел от механических примесей и шлама целесообразно производить методом фильтрации.
Для этой цели на энергопредприятиях наиболее широко применяются передвижные рамные фильтр-прессы ФП2-3000 и ФП4-4 производства Полтавского турбомеханического завода, а также фильтр-прессы Ф11Р-2,2-315/16У. Основные технические характеристики фильтр-прессов приведены в приложении 5.
7.11. Маслоочистительные установки ПСМ2-4 оборудуются фильтрами тонкой очистки масла типа щелевых суперфильтров. Фильтрующие элементы данных суперфильтров представляют собой пакет бумажных колец, набранных на специальном стержне и сжатых пружиной. Оптимальная сила сжатия пакета составляет 20 кГс. Установки ПСМ2-4 также могут оборудоваться фильтр-прессами вместо щелевых суперфильтров.
7.12. Тонкость очистки трансформаторных масел от механических примесей и шлама зависит от вида и свойств фильтровального материала и конструкции фильтра.
Наиболее широко применяется на энергопредприятиях фильтровальный технический картон ГОСТ 6722-75, задерживающий частицы примесей размером более 20 мкм.
В качестве фильтрующих материалов применяются современные ткани на синтетической и вискозно-штапельной основе. Основные характеристики фильтровальных материалов, применяемых для фильтр-прессов, приведены в приложении 6. В случае отсутствия указанных фильтровальных материалов можно использовать ткань Бельтинг (ГОСТ 332-69) или фильтровальную бумагу БФМ (ТУ 81-042-70).
7.13. Перед применением фильтровальный картон необходимо высушить в сушильном шкафу в течение 24 ч при температуре 80 °С. Просушенный картон до употребления хранят в баке, заполненном свежим сухим трансформаторным маслом.
7.14. При нормальной работе фильтр-пресса давление масла на фильтре должно быть не выше 0,4 МПа (4 кгс/см2). Увеличение давления масла до 0,5 МПа указывает на частичное или полное засорение фильтровального картона.
7.15. На ряде энергопредприятий имеется положительный опыт применения фильтров ФГН и ФОСН для очистки трансформаторных масел от механических примесей и шлама. В качестве фильтрующих элементов в данных фильтрах применяется нетканый материал и специальные фильтрующие патроны (Реготмас 561-1), обеспечивающие тонкость фильтрации порядка 20 мкм. Данные фильтры не комплектуются насосами и следовательно их производительность будет зависеть от производительности маслонасоса, используемого для подачи масла на фильтр. Максимальная производительность фильтров по трансформаторному маслу при 20 °С будет составлять не более 40 % производительности, указанной в марке фильтра.
Например для фильтров ФГН-20-20 - 8 м3/ч; ФОСН-60 - 24 м3/ч или ФГН-120 - 48 м3/ч.
Достоинствами фильтров ФОСН и ФГН, разработанных объединениями «Вторнефтепродукт», являются:
высокая производительность при малых габаритах;
отсутствие смешения фильтруемого масла с воздухом;
простота регулирования и обслуживания.
8. ОСУШКА И ДЕГАЗАЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ МАСЕЛ
8.1. В настоящее время различными руководящими и нормативно-техническими документами, а также инструкциями заводов-изготовителей электротехнического оборудования установлены предельно допустимые значения различных показателей качества трансформаторного масла, таких как пробивное напряжение, влагосодержание и газосодержание (РД 16363-87). Масло с высокими изоляционными свойствами возможно получить лишь при условии глубокой его осушки и дегазации с применением различной вакуумной и адсорбционной техники.
8.2. Эффективная осушка трансформаторных масел достигается путем адсорбционной обработки их цеолитами (молекулярными ситами).
8.2.1. Цеолиты обладают высокой адсорбционной активностью и емкостью по отношению к воде, и поэтому могут обеспечивать удаление из масла значительной части растворенной воды, даже при малом ее содержании. Целесообразнее осушку масла цеолитами производить при пробивном напряжении масла 10 кВ и более.
Средний размер пор синтетического цеолита марки NaA и природного марки ПЦГ-2, наиболее широко используемых на энергопредприятиях, составляет 4 · 10-10 м (1 · 10-10 м = 1 Å).
Физико-химические показатели синтетических и природных цеолитов приведены в приложении 7.
Данные цеолиты обладают высоким избирательным действием по отношению к воде и практически не адсорбируют углеводородные компоненты масла и продукты его старения (размеры превышают 7 - 10-10 м), поэтому их нельзя использовать для регенерации масел.
8.2.2. При хранении цеолиты интенсивно поглощают влагу и некоторые газы из окружающей среды, поэтому перед применением их необходимо восстановить (просушить) одним из следующих способов:
сушка в тонком слое (10 - 20 мм) при температуре 350 - 400 °С в течение пяти-шести часов, которая осуществляется в сушильном шкафу, электропечи;
сушка продувкой через слой цеолита горячего сухого воздуха или инертного газа (азота) в течение трех часов при температуре 300 - 350 °С, расход воздуха (газа) составляет 0,5 - 0,6 м3/ч на 1 кг цеолита;
вакуумная сушка цеолита при температуре 250 С и остаточном давлении не выше 5332 Па (40 мм рт. ст.) в течение двух-трех часов.
Наиболее эффективны два последних способа, которые позволяют производить сушку цеолитов непосредственно в рабочих адсорберах (патронах) и тем самым предотвратить частичное увлажнение цеолита при его загрузке в адсорберы (патроны).
Перед загрузкой в адсорбер (патрон) цеолит должен быть просеян от пыли и мелких фракций (менее 2,8 мм).
Загруженный в адсорберы (патроны) цеолит, при его применении для осушки масла непосредственно в электротехническом оборудовании, должен дополнительно промываться сухим трансформаторным маслом от остатков пыли.
Хранение подготовленного цеолита осуществляется в герметичном баке под слоем сухого трансформаторного масла (Uпр более 60 кВ) без потери активности достаточно продолжительное время.
8.2.3. В настоящее время осушка масла цеолитами может осуществляться передвижными цеолитовыми установками БЦ 77-1100, ПЦУ (Н0-71) или М0.02-А, технические характеристики которых приведены в приложении 8. На рис. 1 изображена технологическая схема блока установки ПЦУ для осушки масла цеолитами. На территории маслохозяйства можно монтировать стационарные цеолитовые установки, используя штатное оборудование маслохозяйства (адсорберы, фильтр-прессы, маслонасосы), по технологическим схемам аналогичным схеме ПЦУ.
В настоящее время отечественной промышленностью выпускаются цеолитовые установки БЦ 77-1100 и М0.02-А.
Рис. 1. Технологическая схема блока установки ПЦУ для осушки трансформаторного масла цеолитом:
1 - маслонасос; 2 - подогреватель масла; 3, 5 - фильтры тонкой очистки масла; 4 - адсорберы (патроны); 6 - манометр; 7, 8 - коллекторы; 9 - краны; 10 - вентили
8.2.4. В качестве цеолитовых адсорберов (патронов) целесообразнее применять адсорберы, в которых отношения высоты слоя цеолита к внутреннему диаметру адсорбера составляет не менее 4:1. Расход цеолита марки NaA при осушке трансформаторного масла составляет приблизительно 0,2 % массы осушаемого масла (расход природного цеолита ПЦГ-2 выше примерно в два раза).
Оптимальная производительность цеолитовой установки с четырьмя адсорберами (по 50 кг цеолита каждый), работающих по параллельной схеме, составляет 1,6 - 2,5 м3/ч. Осушка масла идет достаточно эффективно при температуре 15 - 25 °С, то есть не требуется дополнительный подогрев масла. За один цикл осушки пробивное напряжение масла поднимается с 10 - 20 до 60 кВ, а содержание воды может снижаться в 10 раз.
8.2.5. В настоящее время наряду с дефицитным и дорогим синтетическим цеолитом марки NaA возможно использовать природный грузинский цеолит марки ПЦГ-2, который значительно дешевле и доступнее синтетического и его применение не требует какого-либо изменения существующих технологических схем и оборудования.
8.2.6. Рационально совместное применение цеолита и силикагеля при регенерации трансформаторных масел.
Предварительная осушка масла цеолитами перед регенерацией масла силикагелем (или другим крупнопористым адсорбентом) позволяет повысить адсорбционную емкость силикагеля по отношению к продуктам старения масла.
8.3. Эффективную осушку и дегазацию трансформаторного масла обеспечивает вакуумная обработка масла.
8.3.1. Вакуумная обработка масла позволяет выделить из масла растворенную воду и газ (воздух).
Наиболее эффективными способами вакуумной обработки трансформаторных масел являются вакуумирование:
распылением масла в вакуумных камерах большого объема;
в тонком слое при медленном перетекании масла по поверхности специальных насадок (кольца Рашипа, хордовые насадки, спиральные кольца и др.) в вакуумных колоннах.
Учитывая, что при атмосферном давлении в трансформаторном масле может содержаться до 10 % объема воздуха, для подготовки масла к заливу в герметичное оборудование (трансформаторы с азотной или пленочной защитой, герметичные вводы) необходима дегазация масла.
При вакуумировании масла достигается определенное равновесие между содержанием воды и воздуха (растворенных в масле газов) в жидкой и газовой фазах, которое зависит от температуры и степени разрежения (остаточного давления). Чем ниже остаточное давление и выше температура при вакуумировании, тем полнее и быстрее происходит удаление воды и газов из масла.
Оптимальными параметрами вакуумирования для осушки и дегазации масла следует считать температуру 80 °С и остаточное давление около 133 Па (1 мм рт. ст.).
8.3.2. В настоящее время осушка и дегазация масла может осуществляться на передвижных установках УРТМ-200 М, УВМ-1, УВМ-2.
Установки УВМ-1 и УВМ-2 предназначаются для сушки, дегазации, очистки от механических примесей, азотирования и нагрева трансформаторного масла, заливаемого в силовые трансформаторы и другое электротехническое оборудование. Установки могут применяться при ремонте, изготовлении, монтаже маслонаполненного высоковольтного оборудования.
Установки УВМ оборудованы электроподогревателями, масляными и вакуумными насосами, фильтрами тонкой очистки. Они могут использоваться для подготовки масел для залива в оборудование после их регенерации крупнопористыми адсорбентами с применением адсорберов непосредственно на действующем оборудовании.
Совместное применение адсорберов и вакуумных установок УВМ может обеспечивать весь необходимый комплекс мероприятий по восстановлению и поддержанию качества эксплуатационных трансформаторных масел.
Техническая характеристика передвижных установок вакуумной обработки трансформаторных масел УВМ приведена в приложении 9.
Установки типа УВМ желательно иметь каждому центральному маслохозяйству.
8.3.3. При необходимости дегазации масла в процессе эксплуатации (например для долива герметичных трансформаторов с пленочной или азотной защитой) и отсутствии вакуумных установок типа УВМ на предприятии или энергосистеме можно осуществлять дегазацию масла разбрызгиванием его при вакууме в герметичной емкости, выдерживающей остаточное давление до 13,3 Па (0,1 мм рт. ст.).
8.3.4. Современные требования к эксплуатации трансформаторных масел создают необходимость широкого использования вакуумной и адсорбционной техники, поэтому на энергопредприятиях необходимо иметь вакуумные насосы серии ВН, НВЗ, АВР, АВМ, 2ДВН, АВЗ и т.д. (при отсутствии вакуумных установок типа УВМ).
