Минимальная температура масла в трансформаторе

Температура вспышки и кипения трансформаторного масла

Безопасность функционирования мощных трансформаторных установок в значительной мере определяется качеством охлаждающей среды – трансформаторного масла. Приобретая данные нефтепродукты, важно знать (и доступным образом проверить) такие параметры, как температуру вспышки и кипения трансформаторного масла.

Общие свойства и функции трансформаторного масла

Масло должно иметь следующие свойства:

• Отличные диэлектрические характеристики, гарантирующие минимальные потери мощности.
• Высокое удельное сопротивление, что улучшает изоляцию между обмотками.
• Высокую температуру вспышки и термическую стабильность, снижающие потери на испарение.
• Долгий срок службы и отличные характеристики старения даже при сильных электрических нагрузках.
• Отсутствие агрессивных компонентов в составе (в первую очередь, серы), что обеспечивает защиту от коррозии.

• Изоляция между обмотками и другими токопроводящими частями трансформатора.
• Охлаждение частей трансформатора.
• Предотвращение окисления целлюлозы из бумажной изоляции обмотки.

Существует два типа трансформаторных масел: нафтеновые и парафиновые. Отличия между ними сведены в таблицу:

Позиции для сравнения	Нафтеновое масло	Парафиновое масло
1.	Низкое содержание парафина/воска	Высокое содержание парафина/воска
2.	Температура застывания нафтенового масла ниже, чем у парафинового масла	Температура застывания парафинового масла выше, чем у нафтенового масла
3.	Нафтеновые масла окисляются легче, чем парафиновые	Окисление парафинового масла меньше, чем нафтенового
4.	Продукты окисления растворимы в масле	Продукты окисления нерастворимы в масле
5.	Окисление сырой нефти на основе парафина приводит к образованию нерастворимого осадка, который увеличивает вязкость. Это приводит к снижению теплоотдачи, перегреву и сокращению срока службы	Хотя нафтеновые масла более легко окисляются, чем парафиновые, но продукты окисления растворимы в масле
6.	Нафтеновые масла содержат ароматические соединения, которые остаются текучими при сравнительно низких температурах, вплоть до -40°C	—

Температура вспышки трансформаторного масла

Данная характеристика представляет собой минимальное значение температуры, при которой начинается процесс парообразования.

Основными функциями трансформаторного масла являются изоляция и охлаждение трансформатора. Это масло устойчиво при высоких температурах и обладает отличными электроизоляционными свойствами. Именно поэтому такие масла используются в трансформаторах с целью изоляции токоведущих частей, находящихся под высоким напряжением, и их охлаждения.

Отсутствие нагрузки или её непроизводительные потери имеют тенденцию повышать температуру обмотки трансформатора и изоляцию вокруг обмотки. Повышение температуры масла происходит вследствие отвода тепла от обмоток.

Если температура вспышки масла ниже нормативной, то нефтепродукт испаряется, образуя внутри бака трансформатора углеводородные газы. В этом случае обычно срабатывает газовое реле Бухгольца. Оно является защитным устройством, которое монтируется во многих конструкциях силовых электрических трансформаторов, где предусмотрен внешний масляный резервуар.

Обычный диапазон температур вспышки трансформаторных масел – 135….145 ° С.

Температура кипения трансформаторного масла

Она зависит от химического состава фракций. Точка кипения парафинового масла, изготовленного из более стабильных к высоким температурам компонентов, составляет около 530°С. Нафтеновые масла кипят при 425°С.

Таким образом, выбирая состав охлаждающих сред, следует учитывать условия работы трансформатора и его производственные характеристики, в первую очередь, продолжительность включения и мощность.

Источник

Допустимая температура обмоток сухого трансформатора и измерение температуры

Сухие трансформаторы предназначены для работы при повышенной температуре (от 150°C), по сравнению с масляными. Несмотря на увеличенное теплоотведение при помощи масла, количество тепла и температура для работы на 100°C ниже, по сравнению с ускоренным масляным пробоем. Преимуществами являются отсутствие жидкостей, пожарная безопасность (ПБ) и эффективный отвод тепла сердечника через поверхность.

Электрические трансформаторы, как и все подобные приборы, нагреваются при работе. Зачастую устройство выходит из строя. При эксплуатации обязательно учитывается предельно допустимая рабочая температура обмоток сухого трансформатора. КПД трансформатора и других электрических приборов — менее 100%. Для небольших устройств мощностью 10 Вт составляет от 80%. Для силовых трансформаторов показатель начинается от 99,5%. Тепловые потери имеют место в обмотках и магнитопроводе.

Допустимый нагрев трансформаторов

Поскольку сухой электрический трансформатор обладает не 100% КПД, в ходе работы ток, протекающий по намоткам, нагревает их. Помимо этого, магнитопровод начинает нагреваться с вихревыми токами и тратит энергию на перемагничивание.

Допустимая температура сухих трансформаторов в нормальном режиме взаимосвязана с изоляцией обмотки:

• покрытием провода электротехническим лаком — 70°С;
• обмоткой проводника х/б ниткой — 105°С;
• использованием стекловолокна вместо нити х/б — 180°С;
• нагревом трансформаторов с масляным охлаждением до 80°С.

Согласно ГОСТ 15150, по климатическому исполнению, температурные показатели воздуха для охлаждения сухих трансформаторов составляют 1–4. Для сухих негерметичных трансформаторов показатель равняется 3–4. В среднем, температура воздуха за сутки не превышает 30°С. Согласно ГОСТ 30830, п. 3.12, температура воздуха в среднем за 1 год не превышает 20°С.

Выбор способов для снижения температуры электрических трансформаторов напрямую связан с мощностью и уровнем напряжения в устройстве. Работа в условиях предельно допустимой температуры приводит к тому, что изоляция изнашивается, а масло быстро «стареет», и этого не следует допускать.

Контроль температуры сухих трансформаторов

Система трансформаторного мониторинга с определением показателей предназначена для непрерывного контроля параметров в оперативном режиме, управления охлаждающей системой и контроля работы. Измерение температуры обмотки трансформатора позволяет выявить дефекты или опасные рабочие режимы до момента повреждения против аварийных ситуаций и изменения стратегии работ по профилактике, которые проводятся периодически.

Приборы, при помощи которых измеряется допустимая температура нагрева обмоток трансформатора, должны обеспечивать:

• соответствие конструкции требованиям условий эксплуатационных условий с механической и климатической точки зрения;
• повышенную точность и достоверность измерений с приведением к точным показателям и надёжность в работе;
• лёгкость в процессе установки прибора на трансформатор и простое обслуживание при работе;
• снижение эксплуатационных затрат при помощи мониторинга тепловых режимов и внешнего осмотра прибора сотрудниками.

Сопротивление изоляции трансформаторов сухой разновидности при температуре обмоток 20–30°С с номинальным напряжением до 1 кВ составляет более 100 МОм.

Не менее важно, чтобы приборы, позволяющие измерять необходимые показатели, показывали повышенную устойчивость к помехам, были правильно запрограммированы и имели надёжную сигнализацию.

Источник

Какая допустимая температура масла в силовом трансформаторе

Все электрические приборы нагреваются в процессе эксплуатации, трансформаторы – не исключение. Мощные трансформаторы охлаждаются с помощью масла, помещаемого в специальные баки и отводящего тепло от агрегата. Рассмотрим температуру масла в трансформаторе, с учётом допустимого диапазона, причины нагрева и виды систем охлаждения.

Особенности конструктивного устройства системы охлаждения масляного трансформаторов

Масло используется в трансформаторах не только в качестве охлаждающей среды, но и как жидкий диэлектрик. Обмотки выполняются таким образом, что в корпусе между ними сохраняются свободные полости, заполняемые диэлектрической жидкостью.

Тепло отводится через трубки с эллиптической формой сечения, расположенные с наружных сторон корпуса. Охладитель циркулирует по круговой схеме, из бака в трубки, через расширитель, и возвращаясь обратно.

Для трансформаторов класса от 5 МВА этого оказывается недостаточно, и возникает необходимость устройства радиаторов для дополнительного отвода тепла от магнитопровода и обмоток.

Какая должна быть температура масла

Допустимые температурные показатели жидкого диэлектрика определяются материалом, используемым для изготовления изоляционного покрытия проводов обмоток. Номинальное значение температуры работающих трансформаторов при нижеуказанном материале изоляции (вне зависимости от системы охлаждения) составляет:

• электротехнический лак – до 70°С,

Предельная температура нагрева масла для трансформаторов с масляной системой охлаждения не должна превышать 80°С.

Нормативы температуры масла в силовых трансформаторах, использующих указанную систему охлаждения, регламентируются требованиями ГОСТ 11677-85, определяющим технические условия эксплуатации указанного оборудования.

Как измеряют температуру

Температура масла измеряется специальными термометрами или термопарами, фиксирующими данный показатель для верхнего слоя охладителя.

Прибор помещается в устроенной для этого пазухе корпуса, с погружением в измеряемую среду до 120 мм, чтобы исключить отвод тепла на крышку конструктивного элемента.

Причины нагрева

Температурный нагрев данного оборудования происходит из-за процессов в магнитопроводе и обмотках. Нагрев сердечника вызывается следующими причинами:

• воздействием вихревых токов;
• гистерезисом сердечника (изменением полярности).

Вихревые токи наводятся в обмотках вокруг сердечника. Их величина возрастает с падением сопротивления проводов. Кроме системы охлаждения, влияние вихревых токов снижается за счёт того, что сердечник изготавливается не цельным, а в виде отдельных пластин, изолированных друг от друга.

В качестве материала используется специальная трансформаторная сталь, с добавками кремния, повышающего сопротивление пластин сердечника.

В процессе эксплуатации агрегата, за счёт намагничивания материала от воздействия магнитного поля, постоянно изменяется полярность. Этот процесс приводит к перемагничиванию сердечника, сопровождающемуся выделением тепла.

Указанный процесс минимизируется за счёт оптимального подбора формы и конструкции сердечника, количества витков в катушках.

Провод обмоток обладает активным сопротивлением. Значение указанной характеристики зависит от материала. Уменьшить тепловые потери можно путём перехода на использование меди. Но это приводит к возрастанию стоимости производства оборудования, что не всегда выгодно в экономическом плане.

Выход – в оптимальном выборе материала, с достижением разумного компромисса между качеством и ценой.

Способы охлаждения

Производятся трансформаторы со следующей системой охлаждения.

Естественное воздушное охлаждение – сухие трансформаторы:

• открытое (С),
• защищенное (СЗ),
• герметизированное (СГ),
• принудительная система охлаждения, посредствам дутья(СД).

• с естественной циркуляцией охладителя и дутьем воздуха (МД);
• с принудительной циркуляцией масла по системе с дутьем (ДЦ);
• с направленным масляным потоком (НДЦ),
• масляно-водяная система охлаждения с принудительной циркуляцией (Ц),
• с направленным потоком охладителя и масляно-водяной системой (НЦ),
• с дистиллированной водой в качестве охлаждающей жидкости (Н).

При этом поток жидкого диэлектрика в принудительной масляной системе охлаждения может быть направленным и ненаправленным.

Чтобы исключить аварийный выход оборудования из строя, необходимо контролировать значение температуры масла в системе. Охладитель должен регулярно меняться, поскольку с течением времени происходит его старение, в результате чего масло теряет заданные свойства.

Более подробно про охлаждение силовых трансформаторов можете прочитать в учебнике со страницы 65: Открыть и читать файл

Источник

При какой температуре масла тягового трансформатора его работа должна быть максимально эффективна

При работе трансформатора в обмотках и магнитном проводе происходят потери энергии, что приводит к нагреванию, от нагрева уменьшается срок службы трансформатора. Задача системы охлаждения – добиться такой температуры масла, при которой работа тягового трансформатора должна быть максимально эффективна и безопасна.

Описание и конструкция тягового масляного трансформатора

Трансформатор снижает входное электрическое напряжение контактной цепи до заданных параметров. В его функции входит питание двигателей и электрооборудования состава. Ключевое отличие тягового трансформатора от иных видов трансформаторов заключается в широком диапазоне выходного напряжения, поддающегося регулировке в соответствии с требованиями питаемых устройств.

Требования к материалам и качеству сборки тяговых трансформаторов намного строже, чем к другим видам трансформаторов, что приводит к высокой надежности и максимальному КПД этих устройств.

Конструкция масляного трансформатора включает в себя:

• Активную часть;
• ввод обмоток;
• бак;
• масляную систему охлаждения.

Активной частью называют обмотки и систему изоляции, магнитопровод, отводы. Для оптимизации работы, она помещена в специальное масло, охлаждающее магнитопровод и обмотки системы. В обмотках каждый последующий обеспечен специальной изолирующей прокладкой, исключающей соприкосновение с нижней или верхней частью. При этом обмотка омывается маслом со всех четырех сторон, что максимизирует охлаждающие свойства.

В тяговых системах, принимает напряжение первичная обмотка, являющаяся единственной. Вторичных обмоток чаще всего несколько и работать они могут параллельно или отдельно друг от друга. Каждая из них выдает напряжение, требуемое конкретному потребителю, будь то двигатель электровоза или освещение состава.

При подаче напряжения на первичную обмотку по ее виткам начинает идти ток, который создает переменный магнитный поток, замыкающийся по сердечнику. Изменение напряжения выходного тока происходит путем подбора соотношения между числом витков обмоток высшего и низшего напряжений.

При этом конструкция трансформатора может включать несколько обмоток низшего напряжения, переключаемых в соответствии с требуемыми значениями.

Различают стержневые и броневые трансформаторы, разница между ними заключается в конструкции используемого сердечника. Стержневые трансформаторы позволяют упростить конструкцию обмоток, и, следовательно, облегчить обслуживание и ремонт. Но вместе с тем увеличиваются зазоры между сердечником и баком, что приводит к увеличению всей конструкции.

Где применяются

Тяговые трансформаторы с масляным охлаждением применяют на железнодорожных составах для преобразования входного напряжения электросети до напряжения, необходимого для работы тяговых двигателей состава и прочего оборудования. Масляное охлаждение позволяет сделать трансформатор компактным и более эффективным.

Вместе с тем, масляное охлаждение является одним из наиболее надежных вариантов исполнения трансформаторов. В электрических локомотивах трансформатор ничем не дублируется, при его поломке или выходе из строя передвижение локомотива невозможно.

Правила эксплуатации масляных насосов электровозов

Насос охлаждения трансформатора работает в постоянном режиме, создавая давление в системе и обеспечивая непрерывное охлаждение тягового трансформатора. Не работающий насос должен быть полностью заполнен маслом.

Перед тем как включать насос, необходимо заполнить его трансформаторным маслом до необходимого уровня и удалить из него все возможные остатки воздуха. Заполнение маслом происходит медленно. После открытия всасывающего трубопровода, масло в течении 15-20 минут заполняет все необходимые полости. Одновременно с открытием всасывающего патрубка, открывают клапан выпуска воздуха, который выходит из системы под давлением поступающего масла.

Еще одним важным элементом использования насоса является направление движение перегоняющей крыльчатки. На многих моделях охлаждающих насосов направление движения напрямую проверить нельзя, тогда правильность работы системы проверяют по косвенным признакам. Одним из них является максимальное давление масла во всей системе, которое невозможно при неверной работе крыльчатки. То есть, то правильность направления движения вычисляется путем переключения фаз крыльчатки насоса.

После запуска насоса и повышения давления, открывают нагнетательный патрубок, передающий масло в тяговый трансформатор. Работа насоса с закрытой задвижкой не должна превышать 1-2 минуты. Подобные ситуации ведут к перегреву масла и выхода из строя обмотки электронасоса.

Слив масла производится на неработающем насосе через специальный отводящий канал. При необходимости разборки насоса, первым делом его отключают от электрической цепи, затем отсоединяют трубопроводы и приступают к разборке корпуса.

Особенности использования тягового трансформатора в зимнее время

Работа трансформатора при отрицательных температурах связана с определенными сложностями. Одной из главных является сложность поступления тока с внешних источников, ведь провода нередко обледеневают и не могут передавать напряжение в нормальном режиме.

Если температура масла тягового трансформатора опускается ниже -15°С, то перед началом работы с системой необходимо включить соответствующий тумблер, включающий подогрев масла и уменьшающий интенсивность работы масляного насоса до тех пор, пока температура масла не повысится.

Запуск насоса без предварительного прогрева запрещается.

Еще одной особенностью зимнего периода является инея и последующего конденсата на поверхности двигателя и иных нагревающихся частей, в результате резкого перепада температур. Для предотвращения подобных проблем, перед началом работы трансформатора и вспомогательного оборудования, нужно включить вентилятор или сетевой обогрев обмотки оборудования.

Включение тягового оборудования без предварительного нагрева в подобных условиях недопустимо. При перепаде температур 5-10°С влага и иней удаляется в течение 40 минут естественным образом. Перед запуском локомотива, стоящего в резерве, понадобится прогрев в течении полутора-двух часов. Чтоб выяснить достаточным ли был прогрев, нужно измерить сопротивление обмотки, если оно выше допустимых значений – процедуру следует повторить.

Для предотвращения появления конденсата, следует помещать локомотивы на хранение и стоянку в теплое помещение с прогретыми двигателями, либо охлаждать нагретые части постепенно, тем самым нивелирую разницу температур. Обдувать холодные двигатели горячим воздухом также недопустимо, ведь из-за этого происходит преждевременный износ обмотки, способный привести к пробою при нагрузке и вывести оборудование из строя.

Чтоб избежать попадания снега в вентиляционные отверстия во время стоянок локомотива, вентиляторы охлаждения нужно переключить на низкую частоту вращения. Во время длительных стоянок или сильных метелей на воздуховоды системы охлаждения устанавливают специальные фильтры-круги, препятствующие попадание снега.

В целом, эффективность работы тяговых двигателей в зимний период времени повышается, благодаря оптимальной температуре воздуха, охлаждающей тяговый двигатель. Но вместе с тем, ухудшается контакт электропоезда с рельсами и сопротивление питающих проводов. Поэтому эффективность дополнительного охлаждения нивелируется препятствующими движению факторами.

Нормы температуры трансформаторного масла

Процесс теплообмена масла с обмоткой тягового трансформатора условно можно разделить на две части:

• Отдача тепла от обмотки маслу.
• Передача тепла от масла окружающей среде.

Первый этап предусматривает охлаждение элементов обмотки, для последующего передачи тепла окружающей среде на втором этапе. То есть нормальный ход первого этапа возможен только в том случае, если температура масла не превышает оптимального значения. Если масло перегреется, то не сможет забрать необходимое количество тепла от проводки и элементы двигателя начнут перегреваться.

Температура обмотки не должна превышать 55-60°С, относительно температуры окружающей среды. Магнитопровод и другие конструктивные элементы могут нагреваться до 75°С. Чтоб поддерживать такие значения, трансформаторное масло не должно превышать максимальное значение в 60°С. Температура верхних слоев может превышать нижнюю, что нужно учитывать при замерах.

Нижним пределом температуры масла является -30°С. Запуск насоса при подобной температуре невозможен и может привести к поломке всей системы. В подобных условиях масло предварительно нужно подогреть, используя специальные вентиляционные и обогревательные системы.

Источник