Монтаж системы охлаждения трансформатора

СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ

При работе любого трансформатора, независимо от типа, происходят потери энергии, ведущие к нагреву рабочих элементов, в особенности обмоток и сердечника.

Продолжительное безаварийное функционирование всех элементов, в частности изоляции, напрямую зависит от точности соблюдения температурного режима.

При этом, чем мощнее устройство, тем эффективнее необходимы системы охлаждения трансформаторов. Основные типы охлаждения силовых трансформаторов, технические характеристики, достоинства, недостатки и область использования каждого из них.

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ «С»

Система охлаждения сухих трансформаторов маркируется в отечественных нормативах буквой «С». В таких устройствах не предусмотрено использование охлаждающего масла.

Нормализация температуры магнитопровода и обмотки происходит путем естественной циркуляцией конвекционных потоков воздуха.

Существует несколько разновидностей систем охлаждения для оборудования такого типа:

• С — открытое исполнение корпуса;
• СГ — устройство герметично;
• СЗ — корпус защищен от внешнего механического воздействия;
• СД — возможна установка дополнительных элементов для принудительной циркуляции воздушных потоков направленных на охладительный радиатор корпуса.

Воздушное охлаждение характеризуется низкой эффективностью, поэтому для контроля температуры обмоток каждой фазы в таких устройствах устанавливается термические сенсоры. Сухие трансформаторы имеют небольшую мощность, параметры большинства моделей не превышают 1600 кВА при напряжении до 15 кВ.

В соответствии с ГОСТ 11677-85 максимально допустимое превышение температуры обмотки трансформаторного оборудования разных классов серии «С» не должно превышать следующих граничных величин:

• «А» — 60°С;
• «Е» — 75°С;
• «В» — 80°С;
• «F» — 100°C;
• «Н» — 125°С.

Трансформаторы с сухой системой охлаждения имеют следующие преимущества:

1. Высокая устойчивость к ударному и переменному напряжению;
2. Возможность эксплуатации при повышенной влажности и загрязненности;
3. Высокий уровень пожарной безопасности;
4. Экологическая безопасность — нет риска загрязнения окружающей среды выбросами масла;
5. Небольшие размеры;
6. Низкий уровень шума;
7. Нет необходимости в систематическом обслуживании;
8. Высокая устойчивость коротким замыканиям и длительным тепловым нагрузкам;
9. Гибкость установки — возможна реализация различных вариантов использование внешних вентиляторов, что допускает увеличение мощности некоторых моделей до 50%.

Область применения силовых трансформаторов с сухой системой охлаждения разнообразна. Прежде всего, это системы распределения электроэнергии в зданиях и сооружениях общественного, административного, бытового и жилого назначения с повышенными требованиями пожаро- и взрывозащищенности, а также необходимостью низкого уровня шумового загрязнения.

Чаще всего они применяются в гостиницах, офисных центрах, банках, больницах высотных зданиях любого типа и электротранспорте, как наземном, так и метрополитене.

Рынок может предложить потребителю сухие трансформаторы, рассчитанные на особые условия эксплуатации: тропический или северный климат, регионы с высокой сейсмической активностью.

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ «М»

Для трансформаторного оборудования средней мощности характерно использование более эффективного – жидкостного охлаждения. Чаще всего используется трансформаторное масло. Наиболее простая схема предусматривает естественную циркуляцию охлаждающей жидкости – тип «М».

Тепло, выделяемое обмотками и магнитопроводом, передается через масло в окружающее пространство. Внешний теплообменник представляет собой совокупность трубопроводов, радиаторов и бака накопителя для масла.

Максимальная температура теплоносителя в верхней части теплообменника (наиболее разогретые слои) не должна превышать +95°С.

Для трансформаторов типа «М» применение дополнительных охлаждающих устройств типа воздушного принудительного обдува не предусмотрено. Такое оборудование применяется в устройствах мощностью не более 16 МВА.

Отсутствие подвижных частей и дополнительных приспособлений значительно упрощает использование трансформаторного оборудования. Техобслуживание сводится к контролю уровня температуры масла.

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ «Д»

Принудительное отведение тепла от обмоток и магнитопровода трансформатора реализовано несколькими способами:

Тип «Д» – естественная циркуляция масла и обдув радиаторов вентиляторами. Принудительный обдув включается автоматически при достижении в верхних слоях масла граничной температуры +55°С или при выходе оборудования в рабочий режим с номинальной нагрузкой на обмотки более 100%. Применяется для оборудования мощностью 16-80МВА.

Тип «ДЦ» – кроме обдува в предусмотрена принудительная циркуляция масла.

Масляные насосы встраиваются в бак. Быстрое перемещение жидкости дает следующие преимущества:

• существенное возрастание эффективности контроля и нормализации температуры;
• компактные размеры теплообменника;
• возможность размещения радиаторов отдельно от основного корпуса;
• увеличение номинальной мощности трансформатора до 65-160 МВА.

Системы охлаждения трансформатора тип «Д» с обдувом и циркуляцией масла должны функционировать постоянно. Отказ или выход из строя хотя бы одной подсистемы приводит к немедленному отключению все комплекса оборудования

Тип «НДЦ» – фактически повторяет конструкцию трансформаторного оборудования тип «ДЦ» с той разницей, что поток масла имеет строгую направленность. Это делает охлаждение обмоток еще более эффективным.

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ «Ц»

Трансформаторное оборудование мощностью более 160МВА комплектуется масляно-водяной системой отвода тепла. Водяной контур располагается между пластинами радиатора, что помогает более эффективно выводить тепло.

Маслопроводы располагаются в непосредственном контакте с трубами воды. Это повышает коэффициент теплопередачи. Практикуется применение как однотрубного так и двухтрубных контуров.

Такие конструкции устанавливаются, как правило, в закрытых помещениях оборудованных системой отопления, чтобы вода не замерзла при отрицательных температурах. Область применения включает сталелитейные предприятия, обогатительные комбинаты и другие производства с агрессивной средой.

Гибридные масляно-водяные охладители имеют компактные размеры. В них используются как трубчатые или радиаторные, так и плоские (мембранные) контуры. Максимальная рабочая температура в верхних слоях масла не должна превышать +70°С. Оба охлаждающих контура функционируют непрерывно и включаются в работу автоматически, при подаче электроэнергии на обмотку.

Протечки воды в маслопровод может вывести из строя все электрооборудование. Поэтому давление в масляном контуре немного превышает аналогичный показатель в водяном.

Тип «НЦ» – для систем такого типа характерно применение направленного движения охлаждающих жидкостей.

ОХЛАЖДЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ В ПОМЕЩЕНИИ

Независимо от специфики использования и типа системы охлаждения масляного трансформатора при его расположении внутри здания, помещение нуждается в вентиляции, так как отсутствие интенсивной циркуляции воздуха может стать причиной снижения номинальной мощности.

Как правило, на предприятиях помещения для трансформаторного и сервисного оборудования предусмотрены заранее и имеют вентиляционные отверстия: в нижней части для притока холодного воздуха и в верхней части для оттока теплого воздуха.

Если помещение для трансформаторной подстанции представляет собой отдельно стоящее здание, при большинстве режимов эксплуатации, вполне достаточно естественной циркуляции воздуха.

Принудительная циркуляция необходима следующих случаях:

1. Помещение имеет небольшую площадь;
2. Работа оборудования характеризуется частыми перегрузками;
3. Расположение оборудования в помещении приводит к нарушению естественной циркуляции воздушных потоков;
4. Температура внешней среды превышает 20 о С;
5. Эксплуатируются трансформаторы типа С.

МАРКИРОВКА СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ ПО МЕЖДУНАРОДНОЙ КЛАССИФИКАЦИИ

В международных нормативах принята четырёхбуквенная маркировка систем охлаждения трансформаторов:

1. Первый символ — обозначение типа охлаждающей жидкости, которая находится в непосредственном контакте с электро несущими обмотками:

• «О» — минеральные масла или синтетические хладагенты с температурой воспламенения около 300 o С;
• «К» — синтетические хладагенты и изоляционные жидкости с температурой воспламенения более 300 o С;
• «L» — изоляционные жидкости и масла с неопределяемой точкой воспламенения.

2. Второй символ — режим циркуляции теплоносителя:

• «N» — естественно-принудительная;
• «D» — принудительная;
• «F» — принудительная в системе охлаждения и термосифонная в обмотках.

3. Третий символ — тип внешнего охлаждающего вещества;

• «А» — воздушное;
• «W» — водяное.

4. Четвертый символ — способ циркуляции внешних охлаждающих веществ;

• «N» — естественный;
• «F» — принудительный.

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Системы охлаждения силовых трансформаторов могут включать следующее дополнительное оборудование:

Защитное газовое реле.

При повреждениях масляной системы охлаждения или иных нарушениях функционирования маслопровода, масло начинает разлагаться, выделяя некоторое количество газов.

Газовое реле, в зависимости от заложенной функциональности, может подавать сигнал тревоги (при незначительном количестве газа) или отключать трансформатор, при скачкообразном возрастании объема газа.

Индикатор уровня масла.

Может быть выполнен, как в виде стеклянного патрубка (работает по принципу сообщающихся сосудов), так и в виде аналогового циферблата соединенного с поплавковой системой измерения.

Индикаторы на основе термопар установленные в точках с максимальной температурой масла.

Устанавливаются в емкостях для масла и поглощают образующийся конденсат, препятствуя попаданию влаги в охлаждающую жидкость.

Система регенерации масла.

Используются термосифонные фильтры, наполненные крупнофракционным абсорбентом. Регенерация производится непрерывно, без снятия рабочей нагрузки.

Устройства сброса давления.

Механический предохранительный клапан многоразового срабатывания с возможностью регулировки граничной величины.

Как правило, конечный пользователь, будь то небольшой объект или крупное предприятие, в таких случаях обращается к представителям энергетической компании, которые и порекомендуют организацию, осуществляющую монтаж, подключение и последующее обслуживание трансформаторного оборудования.

© 2014-2022 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.

Источник

Монтаж силовых трансформаторов напряжением до 110 кВ — Монтаж установок для охлаждения

Содержание материала

9. МОНТАЖ УСТАНОВОК ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Монтаж радиаторов и их дутьевого охлаждения.

Установка радиаторов разрешается после их предварительной проверки (см. § 5) и при наличии масла, необходимого для доливки трансформаторов.
При помощи автомобильного крана типа К-32 (3 тс) радиатор поднимают тросом за приваренную к верхней части радиатора скобу, устанавливают на шпильки верхнего радиаторного крана и навинчивают гайки на несколько ниток; аналогично устанавливают радиатор на шпильки нижнего радиаторного крана. При несовпадении отверстий фланца радиатора со шпильками радиаторных кранов следует несколько ослабить затяжку гаек, прикрепляющих корпус крана к фланцу бака. После окончательной установки радиатора на шпильки нижнего и верхнего радиаторных кранов следует равномерно затянуть все гайки. При этом сначала навешивается часть радиаторов, расположенных под расширителем, устанавливаются расширитель и его соединительная труба с газовым реле (см. § 12), после чего навешиваются остальные радиаторы и термосифонные фильтры. Одновременно производится заливка в расширитель (не менее половины его емкости) масла, предварительно проверенного на смешивание с маслом в баке трансформатора; из расширителя заполняют маслом бак трансформатора (см. § 11). Радиатор заполняют маслом через нижний кран, открыв вверху пробку для выпуска воздуха, затем открывают верхний радиаторный кран.
Для системы дутьевого охлаждения радиаторов в нижней части бака под радиаторами устанавливают кронштейны, па которых монтируют по два вентилятора ЦАГИ серии МЦ-4 с электродвигателями типа АЭЛ31/4 . Устанавливаются также распределительные коробки (каждая на две группы), предназначенные для присоединения электродвигателей; соединение всех распределительных коробок образует кольцевую сеть. На баке трансформатора устанавливают магистральную коробку.
Для кольцевой магистрали, а также для питания электродвигателей прокладывается гибкий кабель марки КРПТ-ЗХ4 в металлическом рукаве, закрепляемом скобами на стенках бака трансформатора. Смонтированные металлические рукава следует дважды окрасить эмалевой краской ФСХ23 (ГОСТ 926-52).
В случае применения автоматического управления дутьем, на трансформаторе (или отдельном фундаменте) устанавливается шкаф типа ШД-1.

*Эти работы, а также монтаж кольцевой магистрали и подсоединения электродвигателей целесообразно выполнить до навески радиаторов.
На баке трансформатора монтируются два термометрических сигнализатора типа ТС-100, из которых один используется для контроля температуры трансформаторного масла, а второй — для управления дутьем в зависимости от температуры его. При пробном включении дутьевого охлаждения проверяют правильность направления вращения крыльчаток, которые должны вращаться против часовой стрелки, если смотреть на электродвигатели со стороны крыльчатки вентиляторов. Электродвигатели вентиляторов могут работать без смены смазки их шариковых подшипников в течение 1 года.

Монтаж маслоохладительной системы с принудительной циркуляцией масла и обдувом воздухом (систем а ДЦ).

Трансформаторы и автотрансформаторы мощностью 100 000 кВ*А и более класса напряжения 110 кВ и выше оборудуются системой охлаждения с принудительной циркуляцией масла через интенсивно обдуваемые воздухом охладители (ДЦ). Система ДЦ состоит из отдельных комплектных малогабаритных автоматически управляемых охлаждающих устройств, навешиваемых на бак трансформатора (навесная система охлаждения, см. рис. 5, б) или устанавливаемых отдельно на специальных стойках (выносная система охлаждения рис. 5, в). В соответствии с решениями специальных совещаний решено применять преимущественно навесную систему охлаждения, располагая охладители по периметру бака. Принципиальная схема маслоохлаждающего устройства системы ДЦ приведена на рис. 5, а.
Количество охлаждающих устройств, необходимое для охлаждения трансформатора, определяется его мощностью, а также теплосъемом каждого охлаждающего устройства; при этом всегда предусматривается резервный охладитель. Для автоматического управления системой принудительного масляно-воздушного охлаждения предназначен шкаф типа ШАОТ, по 1 шт. на четыре охлаждающих устройства (основной шкаф); при большом числе охладителей устанавливаются дополнительные шкафы. Основной частью охлаждающего устройства типа ДЦ является охладитель, конструкция которого в течение 10 лет подвергалась детальным исследованиям в ряде институтов и на основе этого все время модернизировалась Запорожским трансформаторным заводом (ЗТЗ) и другими заводами. Наиболее совершенными являются охладители из алюминиевых труб с цельнокатаным оребрением, которые с некоторыми изменениями выпускаются и в настоящее время. В целях значительного снижения стоимости охладителей начинают внедряться охлаждающие устройства из биметаллических труб (сталь — алюминий); это позволит также повысить качество изготовления охладителей, упростить компоновку их вентиляторами и электронасосами.
Для принудительной циркуляции масла вместо громоздкого насоса (тип 6к—12а) с электродвигателем мощностью 10 кет с 1962 г. применяется бессальниковый электронасос типа ЭЦТ-бЗ/10 (производительность 63 м 3 /ч, напор 10 мг) с электродвигателем мощностью 2,9 кет или типа ЭЦТ-100/8.

Монтаж навесной системы охлаждения ДЦ с максимальным использованием автокрана рекомендуется производить в следующей последовательности: 1) установка расширителя, соединительной трубы с газовым реле и выхлопной трубы (см. § 12); 2) установка постоянной лестницы на трансформаторе (если она предусмотрена проектом); 3) монтаж соединительных трубопроводов на верхней части бака и воздухоочистительного фильтра; 4) установка магистральной и клеммной коробок, укладка кольцевой магистрали; 5) установка предварительно проверенных (см. § 5) бессальниковых электронасосов на охладителях; три этом необходимо учесть
возможность спуска воздуха из системы через одну из пробок электронасоса; 6) установка на баке трансформатора проверенных и испытанных ранее (см. § 5) охладителей; 7) заправка адсорберов (предварительно проверенных) просушенным ранее силикагелем марки КСК (ГОСТ 3956-54) и установка их на каждом охлаждающем устройстве; 8) монтаж подготовленных ранее маслопроводов, соединяющих все указанные элементы охлаждающих устройств; при монтаже маслопроводов и присоединении их к элементам установки все фланцевые соединения уплотнять маслостойкими резиновыми прокладками; 9) монтаж шкафов управления типа ШАОТ.
Полностью смонтированная система маслоохлаждения должна быть испытана, а затем промыта трансформаторным маслом. Для этого необходимо выполнить подготовительные работы и установить: 1) бак № 1 с количеством масла, примерно в 2 раза большим количества, необходимого Для заполнения всей системы маслоохлаждения (без учета масла в баке трансформатора) и доливки в трансформатор; масло должно удовлетворять требованиям ГОСТ (см. §11) и иметь электрическую прочность не менее 45 кВ, 2) бак № 2 вспомогательный примерно с таким же количеством масла, как в баке № 1; на этом баке необходимо смонтировать намагничивающую обмотку для подогрева масла в нем до 60°С; для периодической очистки масла — установить фильтрпресс (или центрифугу); 3) бак № 3 для слива грязного масла.
Для испытания смонтированной системы охлаждения ДЦ масло из бака № 1 подают во вспомогательный бак № 2, в котором подогревают его намагничивающей обмоткой до 55—60°С. При этой температуре под давлением 2 кгс/см 2 испытывают охлаждающее устройство в течение 1 ч. При этом задвижки, соединяющие охлаждающее устройство с баком трансформатора, должны быть перекрыты.

Промывка маслоохладительной системы производится после удовлетворительных результатов испытания трансформаторным маслом с очисткой его фильтрпрессом или центрифугой (рис. 19,а), краны, соединяющие адсорбер с охладителем, должны быть открыты.
Если масло всех промываемых охлаждающих устройств системы ДЦ удовлетворяет требованиям ГОСТ (см. §11) и имеет электрическую прочность не менее величин, указанных в табл. 11, промывку считают законченной, охлаждающие устройства оставляют заполненными маслом и подключают к баку трансформатора. Окончательное заполнение всей системы ДЦ производят маслом из бака трансформатора, для чего заполняют расширитель маслом выше нормального уровня. При заполнении маслом следует открыть все пробки для выпуска воздуха, после удаления которого пробки тщательно уплотнить.

Рис. 19. Принципиальные схемы промывки маслоохлаждающих устройств.
а — системы ДЦ: б — системы Ц; 1 — охладитель: 2 — вентиляторы с электродвигателями; 3 — бессальниковый электронасос, встроенный в маслоохладитель; 4 — фильтрпресс (или центрифуга); 5 — вспомогательный бак; 6 — маслонасос; 7 — трубчатый водяной маслоохладитель.

При включении в эксплуатацию для возможности запуска электронасосов типа ЭЦТ температура масла трансформатора должна быть не ниже —15 «С. При более низкой температуре необходимо трансформатор прогреть включением его на холостой ход. По достижении температуры масла +45°С следует включить вентиляторы. Опробование электронасосов и вентиляторов охлаждающих устройств ДЦ следует производить непрерывно не менее 3—5 ч.

Монтаж маслоохладительной системы с принудительной циркуляцией масла и водяным охлаждением охладителей (система Ц).

Маслоохладительная система Ц применяется главным образом для охлаждения печных трансформаторов и в некоторых других случаях .
Подготовленное к монтажу оборудование маслоохладительной системы Ц устанавливается в соответствии с чертежом завода-изготовителя; принципиальная схема системы охлаждения с двумя маслоохладителями приведена на рис. 6. При монтаже подготовленных ранее трубопроводов (для масла и воды) следует: 1) проверить чистоту внутренней поверхности маслопроводов; 2) очистить ,все фланцы и соединения трубопроводов и установить их на уплотняющих прокладках; 3) обеспечить минимально короткую длину маслопроводов, без резких углов и местных подъемов; 4) проверить внутренние диаметры трубопроводов, которые должны соответствовать диаметрам патрубков насосов и другого оборудования; 5) обеспечить надежное закрепление трубопроводов, которые не должны передавать нагрузки насосам, маслоохладителям и т. п.
Полностью смонтированная система маслоохлаждения Ц должна быть испытана, а затем промыта трансформаторным маслом. Обе эти операции незначительно отличаются от маслоохладительной системы ДЦ, и поэтому для системы Ц следует выполнить всю подготовку, приведенную в § 9. При этом следует учесть, что емкости для масла будут значительно большими [Л. 2].
Гидравлические испытания смонтированной системы маслоохлаждения производятся по маслу и воде давлением 5 кгс/см 2 в течение 1 ч. Во время испытания маслопроводов горячим маслом вода не должна подаваться в маслоохладители. Испытание трубопроводов для воды вместе с маслоохладителями (со стороны воды) производится после охлаждения последних до температуры 30—40 °С
Промывка осуществляется циркуляцией масла при температуре 45—50СС с использованием маслонасоса (рис. 19,6); периодически включается центрифуга или фильтрпресс, отбираются пробы масла. Промывку считают законченной при соблюдении таких же условий, как и для маслоохлаждающей системы ДЦ (см. §9). Охлаждающую систему оставляют заполненной маслом и подключают к баку трансформатора. Окончательное заполнение всей системы Ц производят маслом из расширителя трансформатора, открывают пробки для выпуска воздуха аналогично тому, как для системы ДЦ.

*Эта система охлаждения начинает внедряться для мощных силовых трансформаторов, устанавливаемых в местностях с достаточным количеством воды.

При включении в эксплуатацию во избежание гидравлического удара пуск масляного насоса следует производить при закрытой задвижке напорной линии и открытой (примерно на половину) задвижке на стороне всасывания. Следует убедиться в том, что в момент пуска насоса не срабатывает газовое реле; при необходимости — затрубить его нижний поплавок. Давление воды в маслоохладителе не должно превышать 2 кгс/см 3 давление масла—3,5 кгс/см 2 . При каждом пуске системы охлаждения Ц сначала включают масляный насос, обеспечивающий циркуляцию масла, затем подают воду для охлаждения в маслоохладитель.

Источник