Сроки замены силикагеля в силовых трансформаторах

Страница 6: РД 34.43.105-89. Методические указания по эксплуатации трансформаторных масел (52691)

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.

Источник

Назначение и характеристика силикагеля в силовых трансформаторах, правила замены

При работе трансформатора на полной эксплуатационной нагрузке изолирующее масло устройства интенсивно нагревается. Происходит расширение масла с последующим вытеснением в резервуар, находящийся в верхней части трансформатора. В завершение этого процесса сухой воздух выталкивается из ёмкости через сапун. Активное поглощение излишней влаги из воздуха обеспечивает силикагель для трансформатора, находящийся в сапуне.

Для чего используют силикагель в трансформаторах

Специалисты говорят, что при работе трансформатор «дышит». «Вдох» устройства – захват воздуха из атмосферы, который подсасывается при остывании трансформаторного масла. «Выдох» – выход через сапун нагретого воздуха с пониженной влажностью.

Зачем нужен сапун?

Во время работы трансформатора входящий воздух включает в себя избыточную влагу и частицы пыли. Они должны быть удалены, чтобы предотвратить повреждение агрегата. Для этого воздух проходит через специальный дыхательный клапан, являющийся промежуточной ёмкостью между резервуаром с маслом и окружающей средой. В полости сапуна содержится силикагель: вещество, которое активно захватывает влагу из воздуха, обеспечивая поступление в трансформатор только сухого воздуха.

Количество силикагеля не превышает 1,0…1,25 % от общей массы трансформаторного масла, находящегося в резервуаре.

Важно! Наличие силикагеля особенно эффективно при резких колебаниях температуры в помещении или на площадке, где установлен трансформатор. В зависимости от этого внешний воздух содержит разное количество влаги. Эта влага при повышенных температурах может частично смешиваться с маслом, ухудшая его охлаждающие возможности. Одновременно ухудшаются и условия изоляции агрегата, поскольку влага – хороший проводник электричества. Таким образом, данный гель обеспечивает безопасность функционирования трансформатора.

Разновидности и характеристики

Рассматриваемый абсорбент представляет собой полупрозрачный стеклообразный материал, который содержит хлорид кобальта. Эта соль имеет большой удельный вес, и является точным индикатором влаги в объёме, где она находится. Вещество выпускается в виде шариков или гранул, которые в исходном состоянии имеют синий цвет, характерный для большинства химических соединений кобальта.

Когда продукт, засыпанный в нужном количестве, соприкасается с влагой, его цвет постепенно изменяется с тёмно-синего вначале на светло-синий, а затем – на розовый. Это является визуальным признаком поглощения силикагелем влаги из воздуха. Такое изменение цвета сигнализирует пользователю о том, что вещество требует замены.

Контрастное изменение цвета очень удобно для текущего контроля влажности в резервуаре с трансформаторным маслом.

Гораздо реже встречается продукт с шариками оранжевого цвета; при накапливании в них влаги цвет шариков становится тёмно-зелёным.

Важно! На эффективность работы вещества цвет влияния не оказывает.

Эксплуатационные характеристики силикагеля – геля кремниевой кислоты, иногда с добавлением трёхокиси алюминия – определяются ГОСТ 5936-76:

1. Насыпная плотность, г/дм 3 – 400…720.
2. Механическая прочность, %, не ниже – 80.
3. Влагоёмкость, % – 9…30.
4. Потери при сушке, %, не более – 10.

С целью эффективного улавливания пыли или грязи сапун оборудуется масляной чашкой, в которой происходит осаждение механических частиц, имеющихся в воздухе. Правильно отрегулированный воздухоосушитель обычно работает с точкой росы не менее -35°C.

Как производится замена

Силиконовый (или поликарбонатный) сапун трансформатора конструктивно очень прост. В ёмкость следует засыпать силикагель, после чего подсоединить сапун к выходному отверстию трансформатора при помощи трубки. Масло в уплотнительной чашке действует как барьер между кристаллами/гранулами вещества и воздухом, при условии, что проток воздуха через сапун с силикагелем мал или отсутствует.

Когда существует достаточная разница между давлением внутреннего и наружного воздуха, уровень масла изменяется до тех пор, пока нижняя граница не достигнет края перевернутой чашки. Затем воздух перемещается из отсека высокого давления в отсек низкого давления сапуна. И то, и другое происходит, когда масло действует как фильтр с сердечником, удаляя пыль из наружного воздуха.

Перед заполнением сапуна абсорбентом выполняются следующие операции:

1. Очистка внутренней полости.
2. Тщательное высушивание.
3. Контроль уровня масла в масляной чашке.
4. Проверка работы соединительных трубок для воздуха.

Проверку выполняют при выключенном трансформаторе.

Требующееся количество силикагеля определяется объёмом основного бака трансформатора, а также количеством трансформаторного масла в агрегате.

Использованный абсорбент может быть реактивирован путем нагревания в тонкостенной открытой ёмкости (или вентилируемом шкафу) при температуре от 150 до 200°С в течение двух-трех часов, критерием пригодности вещества к применению является восстановление первичного цвета продукта.

Периодичность замены в осушителе

Сроки замены абсорбента сложно предсказать из-за множества переменных, связанных с погодой и нагрузкой на оборудование. Визуальный контроль цвета, описанный выше – один из чаще всего применяемых способов. Вторым считается использование так называемых самовосстанавливающихся сапунов. Они представляют собой более дорогие, но и более удобные устройства, включающие в себя нагреватель, обеспечивающий автоматическую регенерацию продукта.

Нагрев начинается, когда датчики инфракрасных волн фиксируют изменение цвета вещества. Регенерацию производят обычно тогда, когда трансформатор выключен или работает в режиме минимальной мощности. Такие сапуны изолированы от масляного бака, оснащены устройствами дистанционного оповещения и могут работать в течение многих лет, предусматривая только незначительные ежегодные проверки.

Встроенные элементы управления позволяют воздухоосушителям управлять параметрами влажности. Частота, которая нужна для полной регенерации силикагеля, настраивается на определённые интервалы – от 2 до 20 дней. Доступны также опции, форсирующие цикл регенерации, если относительная влажность в воздухе становится чрезмерной.

По желанию потребителя самовосстанавливающиеся сапуны оснащаются также дополнительными нагревателями. Это полезно, если температуры окружающего воздуха достигают -30 0 С.

Самовосстанавливающиеся сапуны работают лишь с химически чистым маслом. Для остальных ситуаций периодичность замены абсорбента устанавливается согласно ПТЭ §35-27: 1 раз в четыре года.

Источник