Техническая характеристика некоторых вакуумных насосов и агрегатов приведена в приложении 10.
9. СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ МАСЛА ОТ СТАРЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ
9.1. Во время работы в электрооборудовании эксплуатационные свойства трансформаторного масла постепенно ухудшаются. Основной причиной этого процесса является термоокислительное старение масла, интенсивность которого зависит от условий эксплуатации и изначального качества масла. Процесс старения трансформаторного масла ускоряется при повышении температуры и напряженности электрического поля, а также катализируется металлами (в основном медь и железо в твердом и растворенном состоянии).
Продукты старения накапливаются в масле, оказывая отрицательное воздействие на состояние всей изоляционной системы оборудования. На поздних стадиях образуется шлам, который не только ухудшает охлаждение активной части электрооборудования, но и разрушает твердую изоляцию. Кроме того из-за образующейся в процессе старения воды ухудшаются диэлектрические свойства масла.
Наиболее интенсивно процесс старения протекает в масле, которое эксплуатируется в электрооборудовании со «свободным дыханием», где масло соприкасается с воздухом (кислородом) во время работы.
9.2. Основными способами сохранения эксплуатационных свойств масла являются:
непрерывная регенерация крупнопористыми адсорбентами масла, залитого в оборудование, с использованием термосифонных или адсорбционных фильтров;
правильная эксплуатация воздухоосушительных фильтров;
применение специальных средств защиты масла от окисления (пленочная или азотная);
поддержание необходимой концентрации антиокислительной присадки ионол;
эффективное охлаждение масла.
9.3. Адсорбционные и термосифонные фильтры применяются для сохранения необходимых свойств масла в эксплуатации, замедления процессов его старения и увеличения срока службы масла и твердой изоляции.
9.3.1. В соответствии с требованиями ГОСТ 11677-85 масляные трансформаторы мощностью более 1 МВ · А оборудуются термосифонными фильтрами в системах охлаждения с естественной циркуляцией масла (вид «М» и «Д») и адсорбционными фильтрами в системах охлаждения с принудительной циркуляцией масла, а также фильтрами для очистки от механических примесей, с целью предотвращения попадания мелких частиц адсорбента в бак трансформатора (виды ДЦ, НДЦ, Ц, НЦ).
9.3.2. Непрерывная регенерация масла осуществляется при естественной циркуляции масла сверху-вниз через термосифонный фильтр на основе термосифонного эффекта, а в адсорбционных фильтрах - с помощью принудительной циркуляции масла, создаваемой насосами охлаждения.
9.3.3. При подготовке к эксплуатации термосифонных и адсорбционных фильтров следует особое внимание обращать на надежность крепления фильтрующей сетки на опорной решетке с тем, чтобы исключить унос потоками масла фракций адсорбента в бак трансформатора, особенно в трансформаторах с принудительной циркуляцией масла, так как, попадая в масляные каналы обмотки, адсорбент вызывает ухудшение охлаждения обмотки, ее перегревы, и как следствие, ускоренное старение твердой изоляции и масла, сопровождающееся чаще всего газовыделением.
9.3.4. Количество адсорбента, загружаемого в фильтры трансформаторов, различно и зависит от марки оборудования и количества залитого в него масла. Количество адсорбента должно составлять не менее 1,25 % массы залитого масла в трансформаторах мощностью до 630 кВ · А, 1 % для трансформаторов, масса залитого масла в которых не превышает 30 т и 0,8 % для трансформаторов, масса залитого масла в которых более 30 т.
9.3.5. Для регенерации трансформаторных масел применяются крупнопористые адсорбенты (размер пор (30 - 70) 10-10 м): силикагель марок КСКГ и ШСКГ, активная окись алюминия марок АОА-1 и АОА-2, алюмосиликатный адсорбент-катализатор и некоторые другие. Крупнопористые адсорбенты активно поглощают из масел различные продукты старения (органические кислоты, перекиси, мыла и т.д.), растворенную воду и асфальто-смолистые соединения, тем самым поддерживают эксплуатационные свойства масла в необходимых пределах. Физико-химические показатели синтетических адсорбентов приведены в приложении 11.
Не рекомендуется полная замена в фильтрах силикагеля или другого крупнопористого адсорбента на цеолит, так как цеолиты (NaA, ПЦГ-2) не адсорбируют большинство продуктов старения масла в связи с малым размером пор (3,8 ?? 10-10 - 4,5 ?? 10-10 м).
Также нерационально использование в адсорбционных и термосифонных фильтрах силикагеля - шихты марки ШСКГ, содержащего до 65 % зерен размером от 0,5 до 3 мм и уходящих в отсев.
9.3.6. Для регенерации трансформаторных масел можно использовать импортные силикагели марок TC-TROCKENPERLENTR (средний радиус пор 54 · 10-10 м) производства ФРГ. Другие импортные силикагели производства Японии и Румынии в основном следует использовать в воздухоосушительных фильтрах.
9.3.7. Перед загрузкой в фильтры адсорбент должен быть просеян для удаления пыли и мелких фракций. Рабочей фракцией адсорбента является фракция 2,8 - 7 мм.
9.3.8. Адсорбент, загружаемый в фильтры трансформаторов, должен иметь остаточное влагосодержание не более 0,5 % массы. Метод определения остаточного влагосодержания адсорбентов приведен в приложении 12. Для достижения необходимого влагосодержания просеянные адсорбенты необходимо просушить при температуре 150 - 200 °С в течение пяти - десяти часов тонким слоем. Применение вакуумирования позволяет значительно ускорить процесс осушки и снизить температуру. Для ускорения процесса осушки адсорбентов можно также продувать через слой адсорбента горячий воздух или инертный газ. Использование вакуумирования или продувки позволяет осуществлять сушку адсорбентов непосредственно в фильтрах. После осушки остывший адсорбент загружается в фильтр или при необходимости транспортирования и хранения высыпается в герметичный бак со свежим сухим трансформаторным маслом (Uпр не менее 60 кВ). В герметичном баке под слоем масла адсорбент может храниться без потери активности длительное время. При загрузке адсорбента непосредственно в фильтр, минуя хранение в герметичном баке, необходима дополнительная отмывка его от пыли свежим, сухим маслом.
Недопустимо использование в фильтрах непросушенного адсорбента с остаточным влагосодержанием более 0,5 % массы для предотвращения увлажнения масла и твердой изоляции трансформаторов.
9.3.9. Адсорбционные и термосифонные фильтры после сборки и монтажа, загруженные подготовленным адсорбентом, должны быть заполнены маслом из маслосистемы трансформатора путем подачи масла снизу вверх при открытой воздуховыпускной пробке на верхнем патрубке фильтра или маслоохладителе. Фильтры трансформаторов напряжением 110 кВ и выше должны заполняться маслом под вакуумом, а фильтры трансформаторов напряжением 110 кВ и менее - ниже без вакуума, но с принятием мер для предотвращения попадания воздуха в бак. В этом случае фильтр следует включать в работу после длительного отстоя (не менее 12 ч) и периодического выпуска выделявшегося из пор адсорбента воздуха.
9.3.10. Заполнение фильтров трансформаторов напряжением 220 кВ и выше маслом следует проводить при остаточном давлении не выше 5332 Па (40 мм рт. ст.). Для трансформаторов напряжением 110 - 154 кВ глубина вакуумирования при заполнении фильтров маслом должна быть установлена заводами-изготовителями.
9.3.11. Для оценки работоспособности адсорбента в процессе эксплуатации необходимо использовать данные химического анализа масла. Значительное увеличение кислотного числа, содержания водорастворимых кислот и tg δ масла в сравнении с предыдущим анализом указывает на потерю активности адсорбента и необходимость его замены.
9.3.12. Адсорбент в термосифонных и адсорбционных фильтрах должен заменяться в трансформаторах мощностью более 630 кВ · А при превышении значения одного из следующих показателей;
кислотного числа масла - 0,1 мг КОН/г;
tg δ соответствующей эксплуатационной нормы для данного класса оборудования (см. табл. 5).
Для трансформаторов мощностью 630 кВ · А и менее замена адсорбента должна производиться при неудовлетворительных характеристиках твердой изоляции.
Замена адсорбента должна производиться также после капитального ремонта трансформатора и при обнаружении в эксплуатационном масле трансформаторов и реакторов напряжением 500 кВ и выше (рекомендуется также и для 220 и 330 кВ) растворенного шлама (риск появления растворенного шлама повышается при КЧ более 0,08 мг КОН/г и (или) высоком значении tg δ).
Замена адсорбента в процессе эксплуатации может осуществляться без демонтажа фильтра. Для этого необходимо перекрыть верхний и нижний запорные вентили, слить масло из фильтра в подготовленную емкость, а затем выгрузить отработанный адсорбент. Далее загрузка адсорбентом в соответствии с п. 9.3.9. Замена может производиться на работающем оборудовании.
9.3.13. Эффективность регенерации масла крупнопористым адсорбентом тем выше, чем меньше влаги содержится в эксплуатационном масле. Поэтому представляет практический интерес применение цеолита для удаления из циркулирующего масла влаги. Осушая масло, цеолит повышает эффективность использования крупнопористого адсорбента. Совместное применение цеолита и силикагеля осуществляется следующим образом:
слой цеолита следует засыпать в фильтры первым по ходу движения масла в количестве 0,3 объема фильтра;
один фильтр (из четырех-шести штук, работающих в системе охлаждения трансформатора) полностью должен быть засыпан цеолитом.
Использовать можно как синтетический цеолит марки NaA, так и природный (грузинский) марки ПЦГ-2.
Последний способ предпочтителен для систем охлаждения с принудительной циркуляцией масла (адсорбционные фильтры).
9.3.14. Срок службы (продолжительность эффективной регенерации эксплуатационного масла) силикагеля марки КСКГ составляет не менее пяти лет (в оборудовании без дефектов).
9.4. Воздухоосушительные фильтры применяются:
для осушки от влаги воздуха, поступающего в надмасляное пространство расширителя трансформаторов со «свободным дыханием». Сухой воздух защищает масло, а следовательно и твердую изоляцию трансформатора от увлажнения. Расширители трансформаторов мощностью 25 кВ · А и более оборудуются воздухоосушительными фильтрами с масляными затворами в соответствии с требованием ГОСТ 11677-85;
для предохранения от увлажнения масла в резервуарах на маслохозяйстве. Наличие сухого воздуха над маслом предохраняет резервуар от коррозии, а масло от загрязнения ржавчиной;
для предохранения масла и изоляции от увлажнения и загрязнений во вводах напряжением 110 - 500 кВ негерметичного исполнения.
9.4.1. Общий вид наиболее часто применяемого воздухоосушительного фильтра конструкции ОРГРЭС показан на рис. 2. Заводами изготавливаются четыре типоразмера фильтров - на 1, 2, 3 и 5 кг адсорбента. Трансформаторы с массой масла свыше 60 т должны оборудоваться двумя фильтрами по пять кг адсорбента каждый. Использование для трансформаторов воздухоосушительных фильтров конструкций «Энергосетьпроект» и «Гидропроект», которые применяются на резервуарах склада маслохозяйства, не рекомендуется, так как их конструкция несовершенна (не контролируется наличие масла в маслозатворе, трудно менять силикагель-осушитель, нет патрона для индикаторного силикагеля).
Рис. 2. Общий вид воздухоосушительного фильтра конструкции ОРГРЭС:
1 - дыхательная трубка к расширителю трансформатора; 2 - стенка трансформатора; 3 - соединение фильтра с дыхательной трубкой; 4 - смотровое окно; 5 - масляный затвор; 6 - указатель уровня в масляном затворе; 7 - силикагель-индикатор; 8 - силикагель-осушитель; 9 - кронштейн
9.4.2. В качестве поглотителя в воздухоосушительных фильтрах наиболее целесообразно использовать крупнопористые силикагели (КСКГ, ШСКГ по ГОСТ 3956-76), обработанные хлористым кальцием.
Возможно использование в качестве осушителя воздуха природного и синтетического цеолитов, мелкопористых силикагелей (КСМГ, ШСМГ по ГОСТ 3956-76, импортных силикагелей производства Японии, Румынии, ФРГ), специально предназначенные для осушки газов.
9.4.3. Осушитель перед загрузкой в фильтр должен быть просеян от пыли и просушен для достижения необходимой остаточной влажности (не более 0,5 % массы). Условия подготовки осушителей приводятся в пп. 8.2.2 (для цеолитов) и 9.3.8 (для силикагелей).
9.4.4. Фильтры должны быть заполнены осушителем через верхний патрубок или через люк в дне. При этом между уровнем осушителя и крышкой фильтра должно оставаться 15 - 20 мм свободного пространства. Для удобства обслуживания фильтр присоединяется к «дыхательному трубопроводу» на высоте 1,5 м от земли.
9.4.5. Для контроля качества осушителя в фильтре применяется индикаторный силикагель, который помещается в патрон напротив смотрового окна фильтра.
В качестве индикаторного силикагеля следует применять силикагель-индикатор ГОСТ 8984-75. Этот силикагель изменяет свою окраску (от синей до розовой) при повышении относительной влажности осушенного воздуха, проходящего через фильтр, до 50 %, что свидетельствует о необходимости замены силикагеля-осушителя в фильтре.
9.4.6. Для изоляции осушителя от окружающего воздуха и очистки воздуха от механических примесей фильтры снабжены масляным затвором. Затвор следует заливать сухим трансформаторным маслом.
9.4.7. Контроль за осушителем в эксплуатации заключается в наблюдении за окраской индикаторного адсорбента и уровнем масла в масляном затворе. При посветлении отдельных зерен следует усилить надзор за фильтром, а когда зерна индикаторного адсорбента примут розовую окраску, следует заменить осушитель в фильтре. Если нельзя осуществлять регулярный контроль за цветом индикаторного силикагеля, то осушитель в фильтре следует заменять не реже одного раза в шесть месяцев.
9.4.8. При замене адсорбента в воздухоосушителе следует сменить и масло в масляном затворе. Замену следует производить в сухую погоду, отключая воздухоосушитель из работы не более чем на три часа. Целесообразно замену производить путем демонтажа воздухоосушителя с отработанным адсорбентом и установкой вместо него подготовленного к работе нового фильтра.
