Система охлаждения трансформатора ОРЦ 417000/750 кВ

Электрическая энергия, теряемая в трансформаторе при его работе, выделяется в виде тепла в обмотках, магнитопроводе, деталях конструкций и в других частях. Металлические части трансформатора могут без повреждения продолжительное время выдерживать довольно высокие температуры, а изоляция, в частности изоляция обмоточных проводов, не может. Старение изоляции сопровождается резким снижение ее электрической прочности, уменьшением ее эластичности и механической прочности.

Сильно состарившаяся изоляция становится настолько хрупкой, что под влиянием вибраций и механических усилий, имеющихся в трансформаторе, начинает растрескиваться и крошиться. Причем, чем выше температура обмоток, тем интенсивнее происходит старение изоляции.

Время, в течение которого изоляция изнашивается настолько, что становится непригодной к дальнейшей работе, зависит от температуры ее нагрева. С увеличением температуры при прочих равных условиях срок службы трансформатора заметно уменьшается.

 Для трансформаторов отечественного производства принята такая допустимая температура нагрева изоляции, при которой обеспечивается срок их службы 20÷25 лет. У трансформаторов, предназначенных для мест с наибольшей температурой окружающего воздуха +40ºС, превышение средней температуры обмоток над температурой воздуха не должно быть больше

105ºС - 40ºС = +65ºС               (4)

Однако температура окружающего воздуха как в течение года, так и в течение суток никогда не бывает постоянной, так же колеблется и нагрузка. Следовательно, температура обмоток и изоляции никогда длительно не будет равна +105ºС. Установлено, что если бы в процессе эксплуатации среднюю температуру обмоток каким-либо способом удалось поддерживать все время в пределах +105ºС, то срок службы трансформатора едва бы превысил 5÷7 лет.

Зависимость срока службы изоляции трансформатора от температуры показана на рис. 2.18.

В силовых трансформаторах для отвода тепла используется трансформаторное масло. Применение трансформаторного масла в качестве теплопередающей среды исключительно эффективно. По опытным данным теплоотдача от единицы поверхности при масляном охлаждении в 6÷8 раз больше, чем при отдаче непосредственно воздуху. При масляном охлаждении поверхности обмоток и магнитопровода можно сделать значительно меньше, чем у такого же по мощности трансформатора с воздушным охлаждением. Система отличается большой эффективностью.

В состав системы охлаждения блочного трансформатора входят:

- маслоохладители типа МО53-4-1 или МО53-4;

- маслонасосы (электронасосы) типа ТЭ-100/20;

- пусковой маслонасос (электронасос) типа МТ-100/15;

- шкафы автоматического управления типа ШАОТ;

- маслопроводы;

- маслоочистительные фильтры;

- обратные клапаны;

- маслоплотная и вакуумпрочная запорная арматура;

- контрольно-измерительные устройства;

- адсорбционные фильтры.

Охлаждение трансформатора происходит следующим образом: горячее трансформаторное масло из верхней части бака трансформатора засасывается маслонасосами через патрубки и коллектор забора горячего масла, магистральный маслопровод, всасывающий коллектор маслонасосов и нагнетается через промежуточный коллектор в маслоохладители.

Рис. 2.18 – Зависимость срока службы изоляции от температуры

 

Схема, поясняющая работу системы охлаждения трансформатора ОРЦ-417000/750-77У1 приведена на рис. 2.19.

Рис. 2.19. Система охлаждения трансформатора ОРЦ-417000/750-77У1

В маслоохладителях происходит теплообмен между маслом и водой. Охлажденное масло через нагнетательный коллектор, магистральный маслопровод и маслоочистительные фильтры поступает в нижнюю часть бака трансформатора.

Параллельно маслоохладителям включены адсорбционные фильтры, которые производят непрерывную регенерацию масла путем отвода от масла влаги и продуктов старения масла сорбентом (силикагель). Охлаждающей средой в маслоохладителях является вода, которая движется в трубном пучке маслоохладителя навстречу потоку масла в межтрубном пространстве.

Для гибкости управления системой охлаждения конструкцией предусмотрены всасывающий, промежуточный и напорный коллекторы маслонасосов и маслоохладителей, которые позволяют при необходимости отключать и выводить в ремонт любой электронасос или маслоохладитель в процессе эксплуатации. На напорных маслопроводах маслонасосов установлены обратные клапаны для исключения тока масла в обратном направлении. Для обратных клапанов предусмотрены обводные трубопроводы с запорной арматурой для возможности вакуумирования маслонасоса и заполнения маслом полости маслопровода за обратным клапаном.

Система охлаждения блочного трансформатора включает в себя три группы электронасосов типа ТЭ-100/20, по четыре насоса в каждой группе (группа-фаза трансформатора), и три группы маслоохладителей по три маслоохладителя в группе. Включение их выполняется группами. В каждой группе из четырех насосов 2 рабочих, 1 резервный и 1 пусковой электронасос. В нормальных режимах масло в системе охлаждения перекачивается маслонасосами – два рабочих и один резервный, но пуск обеспечивает пусковой маслонасос. Он же обеспечивает циркуляцию масла при температуре масла в баке трансформатора ниже +15⁰ С. При достижении температуры масла в баке трансформатора выше +15⁰ С автоматически включаются рабочие маслонасосы, пусковой – отключается.

Схема позволяет при работе трансформатора выводить из работы любой маслонасос или маслоохладитель для ремонта.

Автоматическое и ручное управление работой маслонасосов системы охлаждения блочного трансформатора осуществляется через основной и дополнительный шкафы ШАОТ (шкаф автоматического охлаждения трансформатора) на каждую фазу трансформатора. С основного ШАОТа запитаны пусковой и первый рабочий маслонасосы, а с дополнительного ШАОТа – второй рабочий и резервный маслонасосы.

По питанию шкафы ШАОТ-Ц (основные) всех 3-х фаз собраны в кольцо и имеют два питания:

- рабочее питание с секции СА;

- резервное питание с секции CN.

Шкафы ШАОТ-Ц  (дополнительные) всех 3-х фаз по питанию также собраны в кольцо и имеют два питания;

- рабочее питание с секции СА;

- резервное питание с секции СМ.

В штатном режиме работы блочного трансформатора с основного шкафа ШАОТ-Ц-4 запитаны пусковой м/насос и первый рабочий м/ насос. С дополнительного шкафа ШАОТ-Ц-3 запитан второй рабочий и резервный маслонасосы. Управление маслонасосами выполняется со своего ШАОТ. ШАОТ предусматривает как автоматический , так и ручной режим работы. Выбор режима работы осуществляется ключами в ШАОТе.

Автоматика охлаждения блочного трансформатора работает следующим образом:

-  при включении трансформатора под напряжение автоматически подается напряжение на ШАОТы и включаются пусковые маслонасосы в каждой группе. Если при этом температура верхних слоев масла трансформатора ниже +5 С, то пусковые эл. насосы работают через пускатели К4 и защита пускового маслонасоса в этом режиме осуществляется вводными автоматами ШАОТов. При достижении температуры верхних слоев масла +5 С питание пусковых маслонасосов автоматически переключается от пускателей К5;

- при достижении температуры масла +15 С и выше автоматически включаются рабочие маслонасосы и отключаются пусковые маслонасосы, а также открывается электрифицированная задвижка на охлаждающей воде. Задвижка охлаждающей воды автоматически закрывается при снижении температуры верхних слоев масла до +5 С во всех фазах трансформатора или при снятии напряжения с трансформатора. При снятии напряжения с трансформатора также автоматически отключаются рабочие и резервные вводы ШАОТов;

- при исчезновении или снижении напряжения до 80% номинального на рабочем вводе питание ШАОТа автоматически переходит на резервный ввод. При восстановлении напряжения на рабочем вводе питание ШАОТа автоматически возвращается на рабочий ввод;

- при отключении любого из работающих маслонасосов автоматически включается резервный насос. При восстановлении работы ранее отключенного рабочего маслонасоса автоматически отключается резервный насос.