Охлаждающие устройства и их обслуживание

Теплота, выделяющаяся в обмотках, магнитопроводе и стальных деталях конструкции работающего трансформатора, рассеивается в окружающую среду, при этом процесс передачи теплоты может быть разбит на два этапа: передача теплоты от обмоток и магнитопровода охлаждающему маслу и от масла окружающей среде. На первом этапе передача теплоты определяется превышением температуры обмоток и магнитопровода над температурой масла, на втором — превыше­нием температуры масла над температурой окружающей среды.

Принято считать, что охлаждающее устройство масляного трансформатора состоит из системы внутреннего охлаждения, обеспечивающей передачу теплоты на первом этапе охлаждения, и системы наружного охлаждения, обеспечивающей передачу теплоты на втором этапе.

Элементами системы внутреннего охлаждения являются горизонтальные и вертикальные каналы в обмотках и магнитопроводе, а также специаль­ные трубы и изоляционные щиты, создающие направленную циркуляцию масла по каналам. Все элементы систе­мы внутреннего охлаждения находятся внутри бака трансформатора, поэтому визуальный контроль за их состоянием невозможен.

Система наружного охлаждения включает маслоохладители, фильтры, насосы, вентиляторы и другое обору­дование, расположенное снаружи трансформатора. За работой этого обо­рудования ведется систематический эксплуатационный надзор.

На подстанциях энергосистем приме­няются трансформаторы отечественного производства с системами охлажде­ния М, Д, ДЦ и Ц.

Система охлаждения М применяется у трансформаторов срав­нительно небольшой мощности напря­жением, как правило, до 35 кВ. Баки таких трансформаторов гладкие с ох­лаждающими трубами или навесными трубчатыми охладителями (радиатора­ми). Каждый радиатор представляет собой самостоятельный узел, присоеди­няемый своими патрубками к патруб­кам бака. Между фланцами патрубков встроены плоские краны, перекрываю­щие доступ масла в радиатор. Естест­венное движение нагретых и холод­ных слоев масла в трансформаторе происходит за счет разной их плот­ности, т.е. за счет гравитационных сил. В окружающую среду теплота переда­ется конвекционными потоками возду­ха у поверхности бака и радиаторов, а также излучением.

Система охлаждения Д применяется у трансформаторов сред­ней мощности напряжением 35, 110 и 220 кВ. Оно основано на использо­вании навесных радиаторов, обдувае­мых вентиляторами. Вентиляторы уста­навливаются на консолях, приварен­ных к стенке бака. Каждый вентиля­тор состоит из трехфазного асинхронного двигателя типа АЗЛ-31-4У и крыльчатки серии МЦ. Ступица крыльчатки имеет шпоночную посадку на вал двигателя, исключающую соскакивание крыльчатки во время работы.

 

Рис. 2.1 Схема питания электродвигателей вентиляторов системы охлаждения Д

 

На рис. 2.1 приведена схема питания электродвигателей вентиляторов от электрической сети. По кабелю 1на­пряжение от источника питания пода­ется в магистральную коробку 2, ус­тановленную на баке трансформатора. От этой коробки кабели идут к рас­пределительным коробкам 3, соединен­ным между собой в кольцевую цепь. Из распределительных коробок через предохранители 4(типа ПД1 с плав­кими вставками на 4 А при напряже­нии 220 В) питание по проводам 5подается к электродвигателям.

Включение и отключение электро­двигателей вентиляторов производят­ся автоматически и вручную. Для авто­матического управления используются термометрические сигнализаторы типа ТС-100.

Система охлаждения ДЦ получила распространение для охлаж­дения мощных трансформаторов на­ружной установки напряжением 11О кВ и выше. Она основана на применении масляно-воздушных охладителей с при­нудительной циркуляцией масла и фор­сированным обдувом ребристых труб охладителей воздухом. Охладители комплектуются бессальниковыми центробежными насосами серии ЭЦТ и тихоходными вентиляторами типа НАП-7,4.

Для повышения эффективности теп­лообмена у крупных трансформаторов, выпускаемых отечественной промыш­ленностью, движение масла внутри трансформатора упорядочено: охлаж­денное масло подается по специаль­ным трубам к определенным частям обмоток, в результате чего создается направленная циркуляция масла по ох­лаждающим каналам. Для охлаждаю­щих устройств с направленной цирку­ляцией масла через обмотки транс­форматоров применяются насосы с экранированным статором типа ЭЦТЭ.

Управление охлаждением ДЦ автома­тическое и ручное. Аппаратура управ­ления смонтирована в специальных шкафах автоматического управления охлаждением трансформатора типа ШАОТ-ДЦ или ШАОТ-ДЦН (в обозна­чении типа шкафа: ДЦ — масляное охлаждение с дутьем и ненаправлен­ной циркуляцией масла; ДЦН — то же, но с направленной циркуляцией масла).

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.

Система охлаждения Ц применяется для трансформаторов как наружной, так и внутренней установки. Она компактна, обладает высокой на­дежностью и тепловой эффективностью, что объясняется большей интенсивно­стью теплообмена от масла к воде, чем от масла к воздуху. Однако при­менение охлаждения Ц возможно толь­ко при наличии мощного источника водоснабжения.

Для трансформаторов наружной ус­тановки охладители размещают в поме­щениях с положительной температурой. Предусматриваются также меры, предотвращающие замерзание воды в маслоохладителях, насосах, водяных магистралях в зимнее время (слив воды из охладителей при отключении трансформатора, отепление охладителей и др.).

 

Рис. 2.2Принципиальная схема охлаждения Ц:

1 - трансформатор; 2 - рабочий насос; 3 — нормально открытый обратный клапан; 4 - ре­зервный насос; 5 — пусковой насос; 6 — нормально закрытый обратный клапан; 7 — нор­мально открытая задвижка; 8 — дифманометр; 9 — адсорбер; 10 — пробковый кран; 11 — сетчатый фильтр; 12 - нормально закрытая задвижка; 13 - охладитель; 14 - дроссельный клапан; 15 — задвижка с электроприводом; 16 — расходомер воды; 17 — манометр.

 

На рис. 2.2 приведена принципиаль­ная схема охлаждения Ц. Горячее мас­ло из верхней части бака трансформа­тора 1перекачивается насосом 2 че­рез маслоохладитель 13, охлаждается циркулирующей в нем водой и воз­вращается через сетчатый фильтр 11в нижнюю часть бака. Циркуляция воды через охладитель осуществляет­ся с помощью водяного центробеж­ного насоса.

Чтобы исключить подсосы воды в масло в случае образования неплот­ностей и трещин в трубах, по кото­рым циркулирует вода, маслонасосы устанавливают перед маслоохладите­лем. С этой же целью избыточное давление масла в маслоохладителе под­держивают выше давления воды не менее чем на 0,1—0,2 МПа.

В схеме охлаждения Ц имеется ветвь с пусковым насосом 5, кото­рый предназначен для перемешива­ния масла и выравнивания его темпе­ратуры во всех зонах бака трансфор­матора. Пусковой насос создает цир­куляцию масла вне контура охлади­телей. Он автоматически включается при включении трансформатора под напряжение и отключается при дости­жении температуры масла 15 °С. Далее включаются рабочие насосы, которые должны работать при всех режимах работы трансформатора.

В системах охлаждения Ц имеются приборы для контроля температуры, расхода и давления масла и воды, для очистки масла и воды, а также аппаратура управления охлаждением и различные сигнальные устройства.

Автоматическое и ручное управле­ние охлаждением Ц осуществляется при помощи шкафов типов ШАОТ-ЦТ и ШАОТ-ЦТЭ (в обозначении шкафа: Ц — условное обозначение системы охлаждения; Т - для управления насосами серии ЭЦТ; ТЭ — то же для насосов ЭЦТЭ). В шкафах имеются индивидуальные ключи для выбора режима работы каждого насоса с по­ложением: "Отключено", "Ручное управление", "Автоматическое управ­ление".

Обслуживание систем охлаждения состоит в наблюде­нии за работой и техническом уходе за оборудованием, используемым в системе охлаждения. При техническом уходе руководствуются заводскими ин­струкциями и местными указаниями по эксплуатации оборудования. Осмотр систем охлаждения производится одно­временно с осмотром трансформато­ров. При осмотре проверяется целость всей системы охлаждения, т.е. отсут­ствие течей масла, работа радиаторов — по их нагреву, определяемому на ощупь, работа охладителей охлажде­ния ДЦ - по их нагреву и по показа­ниям манометров, установленных вблизи патрубков маслоперекачивающих насосов, работа адсорбных фильт­ров — ощупыванием рукой, состояние креплений трубопроводов, охладите­лей, насосов и вентиляторов, работа вентиляторов — по отсутствию вибра­ции, скрежета и задеваний крыльча­ток за кожух. Попутно заметим, что главными причинами поломки крыль­чаток, износа подшипников и течей масла из охлаждающих устройств яв­ляются повышенные вибрации, появ­ляющиеся из-за несвоевременного ус­транения мелких дефектов, ослабле­ния болтовых креплений, плохой смаз­ки подшипников, осевых биений крыльчаток вентиляторов и т.д. Технический уход за устройствами систем охлаждения включает в себя устранение обнаруженных при осмот­рах неисправностей, замену износив­шихся деталей (лопаток насосов, ло­пастей вентиляторов, подшипников), чистку охладителей и вентиляторов, смазку подшипников, контроль сопротивления изоляции электродвигателей.

При уходе за охладителями систе­мы охлаждения Ц выполняются пе­риодические очистки труб и водяных камер от ила и других отложений на поверхностях охлаждения.

При осмотре шкафов автоматичес­кого управления охлаждением прове­ряется отсутствие нагрева и корро­зии контактов, а также повреждений изоляции токоведущих частей аппара­туры, уплотнение днищ и дверей шка­фов от проникновения в них пыли и влаги.

Внеочередной осмотр автоматичес­ких выключателей в шкафах следует производить после каждого отключе­ния ими тока КЗ, а также следует осматривать контакты магнитных пус­кателей и автоматических выключате­лей после автоматического отключе­ния электродвигателей вентиляторов и насосов. При осмотрах необходимо ру­ководствоваться требованиями общих правил техники безопасности, так как наличие напряжения на токопроводящих частях аппаратов и сборных уз­лов, не имеющих защитных кожухов, представляет опасность для персонала.

Исправность схем питания двигате­лей охлаждения и действие АВР про­веряются по графику не реже 1 раза в месяц.

Эффективность работы систем ох­лаждения в целом проверяется по тем­пературе верхних слоев масла в транс­форматоре. При исправном охлажде­нии максимальные температуры масла не должны превышать в трансформа­торах с охлаждением М и Д 95 °С, с охлаждением ДЦ при мощности до 250 MB А включительно 80 °С и при мощности выше 250 MB-А 75 °С, у трансформаторов с охлаждением Ц температура масла на входе в масло­охладители не должна превышать 70 °С.

4. Порядок выполнения работы

1. Рассмотреть различные виды систем охлаждения

2. Описать процесс обслуживания

 

Выводы

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Зачем нужна система охлаждения.

2. Пояснить работу системы охлаждения типа М.

3. Пояснить работу системы охлаждения типа ССД.

4. Пояснить работу системы охлаждения типа ССДЦ.

5. Пояснить работу системы охлаждения типа ССЦ.

6. Обслуживание системы охлаждения.

 

Лабораторная работа №3