Зачем нужен расширительный бак в трансформаторе

Для чего нужен расширительный бак трансформатора

Расширительный бак трансформатора

Расширительный бак трансформатора представляет собой резервуар определённого объёма (около 10% объёма масла трансформатора), назначение которого для компенсации температурных изменений масла при работе трансформатора.

Расширительный бак обеспечивает постоянное заполнение бака трансформатора маслом при любых изменениях температуры окружающего воздуха и нагрузок.

При повышении температуры и увеличении объёма избыток масла поступает в расширитель по маслопроводу, соединяющему расширитель с баком. При понижении температуры и уменьшении объёма масло переходит из расширителя в бак.

Принцип работы расширительного бака трансформатора

Бак служит для установки в нем активной части трансформатора и заливки масла (некоторые баки специальных трансформаторов заполняют газом или кварцем); он состоит из обвязки 3, дна 4, рамы 2 и крышки 1 (рис. 1) с отверстиями для крепления болтами к раме.

Рис 1. Основные части бака трансформатора

Крышка закрывает бак и одновременно является основанием для установки расширителя, вводов, приводов переключающих устройств, баллона термосигнализатора, подъемных колец и других деталей (рис. 2).

Рис.2. Крышка трансформатора ТМ-400/10 (вид сверху): 1 — фланец для соединения с расширителем, 2 — рым, 3 — ввод ВН, 4 — переключатель, 5 — кран, 6 — термометр, 7 — пробивной предохранитель, 8 — ввод нейтрали НН, 9 — линейный ввод НН, 10 — крышка, 11 — место установки расширителя

Место разъема крышки с баком уплотняют резиновой полосой, укладываемой на раму в уступ между выступающим торцом обечайки и отверстиями в раме.

Крышка баков трансформаторов мощностью 25 MB-А и выше приварена к обечайке. Бак имеет нижний разъем и состоит из верхней (высокой) съемной части и нижней, являющейся его основанием (днищем). Такое устройство облегчает разборку и сборку трансформаторов и не требует механизмов большой грузоподъемности, поскольку вместо активной части поднимают верхнюю часть бака.

Для перемещения трансформаторов (при монтаже, ремонте) массой до 20 т под днищем устанавливают тележки (по две на трансформатор), при большей массе — каретки; для подъема трансформатора стропами к стенкам бака приварены крюки; для крепления охладителей и термосифонных фильтров — патрубки с фланцами; для заполнения трансформатора маслом установлены вентили.

Баки трансформаторов III габарита и более мощных усиливают поперечными и продольными балками из стального проката (швеллер, тавр, уголок). Механическую прочность бака и непроницаемость сварных швов испытывают избыточным давлением 30—50 кПа.

Для трансформаторов I—V габаритов применяют баки овальной формы, больших габаритов — прямоугольные, с пространственным магнитопроводом—треугольные или круглые. Их изготовляют из листовой стали; стыки листов соединяют привариванием газо- или электросваркой.

Конструкция бака трансформатора

Расширитель обеспечивает сокращение площади соприкосновения поверхности масла с воздухом, в результате чего масло меньше окисляется, тем более что в расширителе температура масла ниже, чем в верхней части бака.

В ряде конструкций расширитель снабжён воздухоосушителем, заполненным силикагелем и имеющим гидрозатвор.

воздухоочиститель силового трансформатора

Воздух, засасываемый в расширитель, проходит через воздухоосушитель, освобождаясь от влаги и механических примесей.

Контроль состояния силикагеля производится визуально через смотровое окно в верхней части воздухоосушителя.

В этой зоне помещается патрон с индикаторным силикагелем, пропитанным хлористым кобальтом, придающим силикагелю характерную голубую окраску. Появление в индикаторном силикагеле зёрен розового цвета свидетельствует о насыщении силикагеля влагой (его срабатывании) и необходимости его замены. При замене силикагеля одновременно заменяется и масло в гидрозатворе.

В конструкции расширителя, имеющего воздухоосушитель, предусматривается грязевик, который предохраняет от попадания осадков в бак трансформатора (причина осадков — окисление масла при воздействии кислорода воздуха).

Контроль уровня масла в расширителе осуществляется с помощью маслоуказателя.

Для исключения прямого соприкосновения масла с атмосферным воздухом расширители (как правило, мощных трансформаторов) имеют плёночную или азотную защиту.

Плёночная защита обеспечивает полную герметизацию трансформатора благодаря установке внутри расширителя специальной эластичной оболочки — плёнки из маслостойкой прорезиненной ткани.

Внутренняя полость оболочки связана с окружающим воздухом через воздухоосушитель. При температурных колебаниях объёма масла одновременно изменяется объём оболочки, при этом через воздухоосушитель засасывается или вытесняется атмосферный воздух. Наличие воздухоосушителя исключает появление конденсата во внутренней полости оболочки.

Уровень масла в расширительном баке трансформатора

Уровень масла в расширительном баке трансформатора определяется по стрелочному маслоуказателю, рычаг которого опирается на внутреннюю поверхность оболочки, прилегающей к поверхности масла.

Азотная защита также обеспечивает полную герметизацию трансформатора от окружающего воздуха. Эта защита более трудоёмка в эксплуатации и в настоящее время во вновь изготовляемых трансформаторах не применяется, а в эксплуатируемых заменяется при модернизации трансформаторов на плёночную. При азотной защите надмасляное пространство расширителя соединяется газопроводом с эластичной выносной ёмкостью (одна-две оболочки) из прорезиненной ткани и заполняется сухим азотом.

Температурные колебания масла в расширителе вызывают изменение объёма эластичных оболочек. Эластичные оболочки в целях исключения повреждений помещены в шкафы (при необходимости — с подогревом).

Там же размещают осушитель, предназначенный для осушки надмасляного пространства расширителя.

Осушитель

осушитель увеличивает надежность эксплуатации трансформатора.

Осушитель практически полностью удаляет влагу из воздуха, который проходит через него в расширитель, когда трансформатор охлаждается. Это явление дает положительный эффект, предотвращает снижение диэлектрической прочности изоляции из-за влаги воздуха и предотвращает образование конденсата в расширителе.

Осушитель, расположенный между расширителем и оболочками, способен поглощать влагу при движении азота как со стороны расширителя, так и со стороны оболочек (в случае их разгерметизации). При замене повреждённых оболочек допускается кратковременная работа трансформатора с осушителем. Этот вспомогательный осушитель не имеет масляного гидрозатвора. В процессе эксплуатации в системе азотной защиты поддерживается избыточное давление.

Расширительный бак силового трансформатора. Устройство

Бак трансформатора

В бак ставится активная часть трансформатора, а также заливается масло. В некоторых случаях происходит наполнение кварцем, либо газом. Составляющие бака – крышка, рама, дно и обвязка. Притом в самой крышке проделаны два отверстия. Это нужно для того, чтобы крепить болты к раме.

Крышка – это основание для таких деталей как подъёмные кольца, расширитель, баллон термосигнализатора и многих других. То место, в котором у крышки находится разъём с баком, уплотняется специальной резиновой полоской. Она укладывается на раму в уступ, находящийся между отверстием в раме и торцом обечайки. Крышка должна быть в среднем на 4 миллиметра больше, чем толщина стенки у бака.

Бак трансформатора и его составляющие

У трансформаторов мощностью от 25 МВ-Акрышку бака приваривают к обечайке. У самого бака существует нижний разъём. Он подразделяется на высокую съёмную часть и нижнюю в виде днища. Это нужно для того, чтобы сборка и разборка трансформатора происходила гораздо легче. При этом, слишком большая грузоподъемность механизмов не требуется.

Трансформаторы до 20 тонн перемещаются посредством установки на тележку под днище. Если же масса трансформатора больше, то в использование идёт каретка. Если требуется его поднять, стропами, то на этот случай к баку заранее приварены крюки.

Чтобы можно было заполнять трансформатор маслом, были поставлены вентили. Более мощные трансформаторы усиливаются поперечными и продольными балками из тавра или швеллера.

Непроницаемость сварных швов, а также прочность бака испытывается давлением, которое должно быть избыточным и составлять около 50 кПа.

Специальное масляное стекло, позволяющее контролировать уровень масла, ставится на расширительном бачке.

Бак трансформатора и его формы

Бак трансформатора с габаритами до Vчаще всего выпускается овальной формы. Если же габариты очень большие, то применяются прямоугольные. Также встречаются баки круглые и треугольные. Материалом для изготовления применяется листовая сталь. Обязательно должно происходить заземление с помощью специального болта.

Указатели уровня масла для электрооборудования

Маслоуказатели — это приборы, устанавливаемые на масляные трансформаторы или их расширительные устройства и позволяющие отслеживать уровень залитой жидкости. При изменении температуры внешней среды или изменении нагрузки изменяется и температура масла (либо другой диэлектрической жидкости), а значит и его объем. Чтобы не допустить повреждения оборудования, уровень масла должен отслеживаться своевременно.

Виды маслоуказателей

В настоящее время существуют следующие типы маслоуказателей:

— жезловый. Это наиболее простой в изготовлении и дешевый прибор. По сути, представляет собой обыкновенный стальной стержень (щуп) с нанесенными на него отметками минимального и максимального уровней.

— стеклянный плоский маслоуказатель. Он состоит из прозрачной колбы, которая устанавливается вертикально на стенку расширительного бака трансформатора. На ней отмечены три риски — номинальное положение, среднее положение и максимальное положение масла. Такой указатель прост и надежен, но имеет существенный недостаток — уровень можно видеть, только стоя прямо под бачком. Сбоку снять показания прибора не удастся.

— трубчатый. Он устанавливается на большие расширители. Состоит из стеклянной цилиндрической трубки, прикрепленной коленьями к баку. Работает по принципу сообщающихся сосудов.

— стрелочный маслоуказатель. Наиболее современный и точный прибор. Устанавливается на стенке расширителя. Работает по принципу поплавкового датчика, соединенного со считывающим механизмом прибора.

Такой датчик в большинстве случаев оснащен магнитным датчиком (герконом), который при снижении уровня масла ниже критического уровня замыкает электрическую цепь и включает сигнализацию.

Подробнее ознакомиться с устройством и видами стрелочных маслоуказателей, а также приобрести нужные модели можно по адресу: http://masloukazatel.com.

Большим плюсом этих приборов является то, что весь объем масла находится в закрытой емкости расширителя, в то время как попадая в стеклянные колбы плоских и трубчатых указателей, масло подвергается воздействию солнечного света. Влияние ультрафиолетового излучения негативно сказывается на его рабочих свойствах и продолжительности службы.

Необходимость установки указателей уровня масла в электрооборудовании

Масло в трансформаторе выполняет роль жидкого изолятора, а также обеспечивает отвод тепла и исключает повреждение элементов трансформатора. При понижении уровня жидкости ниже критичного, а тем более работа трансформатора вообще без масляного наполнителя, может привести к его возгоранию, плавлению обмоток или его полному разрушению.

Поэтому отслеживание уровня масла является важным условием безопасной и продолжительной работы высоковольтного электрооборудования. Кроме этого, при заполнении расширительных баков важно оставлять в них свободное место на случай расширения объема масла при его нагревании. Как правило, свободный объем в расширителе составляет 10-15 литров.

Именно для его контроля и служит верхняя отметка на шкале прибора.

Герконовая сигнализация в указательных приборах.

Важным элементом современных стрелочных маслоуказателей является наличие магнитного реле, включающего сигнальное устройство при снижении уровня трансформаторного масла ниже допустимого. Такой прибор гарантирует полную защиту трансформатора (визуально далеко не всегда удается вовремя заметить падение масла ниже критической отметки).

Герконовое реле обладает целым рядом плюсов: простота, малый вес, длительный срок службы, возможность эксплуатации при температурах от — 60 до + 120 градусов С. Из минусов стоит отметить следующие: требует аккуратного обращения, нужно беречь от механических повреждений, имеет чувствительность к мощным электрическим полям.

Стрелочные маслоуказатели, имеющие магнитную сигнализацию на основе геркона, не требуют установки в расширительных масляных баках отдельного реле критического уровня, которое ставится на оборудование мощностью от 10 МВА. Наличие стрелочного указателя — гарантия безопасной эксплуатации масляных трансформаторов.

Источник

Расширители трансформаторов

Расширители служат для защиты масла трансформаторов от увлажнения и окисления при воздействиях на него окружающей среды, а также для компенсации температурных изменений объема масла в баке. Согласно ГОСТ 1 1677—85, расширителями снабжаются силовые масляные трансформаторы мощностью 25 кВ • А и более.
При температурных изменениях объема масла в трансформатор попадает, либо из него вытесняется, воздух. При этом масло поглощает из воздуха влагу и газ, что приводит к снижению электроизоляционных свойств как масла, так и бумаги, используемой в обмотках.
Расширитель позволяет уменьшить поверхность соприкосновения масла с воздухом и, соответственно, воздействие его на масло. Кроме того, продукты разложения масла оседают на дно расширителя, не попадая в бак с обмотками.
Объем масла в расширителе должен обеспечивать наличие в нем масла при всех режимах работы трансформатора: от отключенного состояния до наибольшей допустимой нагрузки.
Расширитель должен оснащаться воздухоосушителем с масляным затвором. Труба, соединяющая бак с расширителем, должна заканчиваться внутри расширителя, выступая из него. Расширитель должен оснащаться патрубком для слива масла и пробкой для его заливки, либо вентилем для трансформаторов большой мощности.
Объем расширителя и его геометрические размеры определяют, исходя из массы масла трансформатора QTp. Зная плотность масла при заданной температуре, определяют объем масла в трансформаторе VTp.
Минимальный объем масла в баке соответствует минимальной температуре Тмин, который имеет место при отключенном трансформаторе и минимальной температуре окружающей среды. Максимальный объем масла будет, соответственно, при наибольшей температуре масла Tмакс, который имеет место при максимумах нагрузки и температуры окружающей среды.

Крепление расширителей диаметром 1260 и 1570 мм: 1 — стрелочный маслоуказатель; 2 — расширитель; 3 — пробка для выпуска воздуха; 4 — газовое реле; 5 — затвор дисковый; 6 — маслопровод; 7— отсечной клапан; 8 — патрубок к воздухоосушителю; 9 — опора; 10 — воздухоосушитель; 11— расширитель к РПН; 12 — маслоуказатель; 13— пояс для усиления стенки; 14 — вентиль; 15 — газовое реле; 16, 17 — вентиль; 18 — бак; 19 — труба долива масла в расширитель; 20 — воздухоосушитель к РПН; 21 — контактор РПН; 22— пробка; 23— кольца для подъёма расширителя.

Допустимое превышение средней температуры масла над температурой окружающей среды для трансформаторов мощностью до 100 MB • А составляет:
• для систем охлаждения М, Д, МД — +60 °С;
• для систем охлаждения Ц и ДЦ — +54 °С.
В соответствии с ГОСТ 15150, диапазон изменений температуры А Г с учетом климатических исполнений составляет:
1) для систем охлаждения М, Д, МД:
• в умеренном климате — 145 °С;
• в холодном климате — 160 °С;
• в тропическом климате — 110 °С.
2) для систем охлаждения Ц и ДЦ:
• в умеренном климате — 139 °С;
• в холодном климате — 154 °С;
• в тропическом климате — 104 °С.

При температуре Тмин уровень масла должен быть несколько выше нижней точки расширителя. Это необходимо для того, чтобы внизу расширителя осуществлялся отстой масла, а также для установки маслоуказателя. При температуре Tмакс уровень масла в расширителе должен быть несколько ниже верхней его точки.
Полезный объем расширителя определяется из условия расширения масла в диапазоне температур А Г при неизменном давлении.
Расширители выбирают в зависимости от расчетной массы трансформаторного масла и климатического исполнения трансформатора.
Для трансформаторов мощностью до 400 кВ • А включительно, в которых обеспечивается средняя температура масла при
температурных перегрузках 80 °С и ниже, допускается применение расширителей диаметром 250 и 310 мм уменьшенной длины. На плоских стенках расширителей с трубчатыми и плоскими маслоуказателями наносятся контрольные метки
Установка и крепление расширителей с сопутствующим оборудованием (рис.)
При размещении расширителя на баке трансформатора должны соблюдаться следующие условия: минимальный уровень масла в расширителе должен быть выше масла во вводах, внутренняя полость которых сообщается с баком в режиме подпора; минимальный уровень масла в нем должен быть выше газового реле и выше уровня масла в адаптерах вводов; должны соблюдаться изоляционные расстояния до токоведущих частей.

Источник