СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ОХЛАЖДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Теплота, выделяющаяся в обмотках и магнитопроводе работающего трансформатора, рассеивается в окружающую среду. Переход теплоты с поверхности обмоток и магнито-провода к охлаждающему маслу происходит вследствие разности температур между ними. Теплопередача обеспечивается непрерывной естественной или принудительной циркуляцией масла внутри трансформатора. Естественное движение нагретых и холодных слоев масла объясняется их разной плотностью. В окружающую среду тепло отводится конвекционными .потоками воздуха у стенок бака и излучением. Теплопередача конвекцией происходит со всей поверхности бака, труб и охладителей и зависит от разности температур бака и воздуха, от конфигурации и площади охлаждаемых поверхностей. Чем свободнее доступ воздуха к охлаждаемой поверхности, тем интенсивнее теплопередача.

Теплопередача путем излучения (а она составляет для трансформаторов с гладкими стенками баков около 50 %' общей теплопередачи) зависит от температуры излучающей поверхности и ее состояния. С закрытой трубами и охладителями поверхности излучения не происходит, что связано с прямолинейным распространением лучистой энергии.

Системы охлаждения. Предусмотрены следующие системы охлаждения масляных трансформаторов и условные обозначения: масляное охлаждение с естественной циркуляцией масла внутри бака и воздуха снаружи — М; масляное дутьевое охлаждение с естественной циркуляцией масла — Д; масляное дутьевое охлаждение с принудительной циркуляцией масла — ДЦ; масляное водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла и воды — Ц.

Трансформаторы с естественным масляным охлаждением (система М) при очень малой мощности (не превышающей 25 кВ-А) выпускаются с гладкими баками. Поверхность баков таких трансформаторов достаточна для отвода тепла. С ростом мощности трансформаторов появляется необходимость искусственного увеличения площади охлаждающих поверхностей. Одним из конструктивных решений является применение баков с охлаждающими трубами.

Стальные трубы (предварительно согнутые) располагают вертикально, параллельно стенке бака, и приваривают изнутри бака. Трубчатые баки имеют трансформаторы мощностью 1,6 МВ-А включительно.

Для трансформаторов мощностью 1,6—10 МВ-А применяются радиаторные баки. На гладкие баки навешиваются трубчатые охладители (радиаторы), позволяющие, получать значительно большие поверхности охлаждения, чем у баков с охлаждающими трубами. Схема естественной циркуляции масла в трансформаторе с радиаторами показана на рис. 7.15. Каждый радиатор представляет собой самостоятельный узел, присоединяемый своими патрубками к патрубкам бака. Между фланцами патрубков устанавливаются плоские краны. Кранами пользуются в том случае, когда радиатор выводится в ремонт или снимается с трансформатора, заполненного маслом. После снятия радиатора на краны ставят стальные заглушки.

У трансформаторов мощностью более 10 МВ-А периметр бака ока-вывается недостаточным для навешивания необходимого количества

радиаторов. Тогда вместо естественного применяют принудительное дутьевое охлаждение, при котором теплопередача радиаторов увеличивается на 40—50 % по сравнению с теплопередачей при естественном охлаждении. Интенсивность теплопередачи повышается за счет ускорения движения охлаждающего воздуха. Дутье осуществляется вентиляторами-крыльчатками (рис. 7.16).

Рис. 7.15. Схема естественной циркуляции масла (система охлаждения М):

/ — бак трансформатора; 2 — радиатор; 3 — плоский кран

Трансформаторы с дутьевым охлаждением допускают работу с отключенным дутьем, если нагрузка менее номинальной, а температура верхних слоев масла не превышает 55 °С.

При аварийном отключении всех вентиляторов обдува работа трансформатора с номинальной нагрузкой допуска-

Рис. 7.16. Установка вентиляторов для обдувания радиаторов (система охлаждения Д):

/ — стенка бака; 2 — двигатель вентилятора; 3 — растяжка; 4 — кронштейн

ется в зависимости от температуры окружающего воздуха в течение ограниченного времени:

Температура воздуха, °С . . . . —15 —10 0 +10 +20 +30 Допустимая длительность работы, ч ...........60 40 16 10 6 4

Работа трансформаторов с нагрузкой выше номинальной возможна только с включенным дутьем независимо от температуры масла и окружающего воздуха.

Управление дутьем, т. е. включение и отключение электродвигателей вентиляторов, производится вручную и автоматически. Автоматическое включение дутья осуществляется при помощи контактов термометрического сигнализатора ТСМ-100. Дутье автоматически отключается при снижении температуры масла до 50 °С.

Схема автоматического пуска и остановки двигателей вентиляторов по температуре масла дополняется автомати-

Рис. 7.17. Схема воздушно-масляного охлаждения (система ДЦ):

1 — бак трансформатора; 2 — охладитель; 3 — электронасос; 4 — вентиляторы для обдувания охладителя; 5 — адсорбционный фильтр; S — струйное реле

кой включения дутья при достижении номинального тока трансформатора и отключения дутья — при снижении тока нагрузки ниже номинального.

У мощных трансформаторов и автотрансформаторов дутьевое охлаждение не обеспечивает полного отвода теплоты потерь. В этих случаях применяется система воздушно-масляного охлаждения с принудительной циркуляцией масла с помощью насосов и интенсивным обдувом охладителей вентиляторами, установленными на охладителях (рис. 7.17).

Охладители представляют собой спаренные друг с другом калориферы. Каждый калорифер состоит из нескольких рядов труб, развальцованных в трубных досках или вваренных в них. Нагретое масло из верхней части бака забирается электронасосом и прогоняется через охладитель. Охлажденное масло возвращается в нижнюю часть бака и перемещается вверх благодаря конвекции.

Для увеличения теплоотдачи 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 организованная циркуляция масла по охлаждающим каналам. Такая система направленной циркуляции масла в обмотках более эффективна. Трансформаторы с искусственным охлаждением могут эксплуатироваться только при работающих вентиляторах дутья, насосах циркуляции масла и с включенной сигнализацией о прекращении подачи масла и остановке вентиляторов обдува.

При остановленном принудительном охлаждении не обеспечивается охлаждение трансформатора, даже если он не несет нагрузки. В случае прекращения принудительного охлаждения трансформатор мощностью до 250 MB-А может оставаться в работе с номинальной нагрузкой в течение 1 ч, если температура верхних слоев масла не достигла 80 °С. Если трансформатор уже работал с предельной температурой 80 °С, то с выходом из работы охлаждающего устройства он может нести номинальную нагрузку в течение 10 мин или находиться в режиме XX не более 30 мин. По истечении указанного срока трансформатор должен быть отключен.

Управление двигателями системы охлаждения предусматривается автоматическое и ручное. Схема автоматического управления обеспечивает:

включение основной группы охладителей при включении трансформатора в сеть;

увеличение интенсивности охлаждения включением дополнительного охладителя при достижении номинальной нагрузки или определенной температуры масла в трансформаторе;

включение резервного охладителя при аварийном отключении любого из работающих;

включение резервного питания двигателей насосов и вентиляторов при исчезновении напряжения или его снижении ниже 85 7о> а также переключение питания с резервного источника после восстановления напряжения в основной сети.

Ручное управление двигателями всей системы охлаждения и каждого охладителя производится ключами управ-

ления, положение которых проверяется внешним осмотром перед включением трансформатора в сеть.

Система масловодяного охлаждения с принудительной циркуляцией масла и охлаждающей воды является наиболее эффективной, но менее удобной в эксплуатации, чем рассмотренная выше система с принудительной циркуля-

Рис. 7.18. Схема маслоаодяного охлаждения (система Ц):

/ — бак трансформатора; 2 — электронасос; 3 — охладитель; 4 — адсорбционный фильтр; 5 — сетчатый фильтр; 6 — дифференциальный манометр; 7, 8 — манометры; 9, 10 — термометры

цией масла. Для ее применения необходим мощный источник водоснабжения и должны предусматриваться меры по предотвращению замораживания водяных магистралей, насосов и прочей аппаратуры в зимнее время. Система охлаждения (рис. 7.18) состоит из одного или нескольких водяных маслоохладителей, двух-трех маслонасосов, трубопроводов, измерительной и защитной аппаратуры. Горячее масло из верхней части бака трансформатора перекачивается центробежными насосами через маслоохладитель, охлаждается в нем циркулирующей водой и возвращается в нижнюю часть бака.

Маслонасосы устанавливаются по ходу масла перед маслоохладителем, чтобы исключить подсосы воды в масло в случае образования неплотностей и трещин в маслоохладителе. С этой же целью давление масла в маслоохладителе поддерживается выше давления воды не менее чем на 20 кПа. Охлаждающая вода подается из водопроводной сети или из естественных водоемов (рек, озер),

Включение в работу масловодяного охлаждения производится после включения трансформатора в сеть: сначала включают в работу масляный насос и проверяют циркуляцию в маслоохладителе, затем подают охлаждающую воду и проверяют соотношение давлений воды и масла. При необходимости производится регулирование давления. Маслоохладители в системе масловодяного охлаждения снижают температуру масла на 10—15 °С и способны поддерживать температуру верхних слоев масла при номинальной нагрузке на уровне 50—55 °С. Поэтому подачу охлаждающей воды в маслоохладители производят при температуре масла не ниже 15 °С. Отключение масловодяного охлаждения производится после отключения трансформатора от сети: сначала прекращают доступ воды в маслоохладитель, а затем отключают маслонасос.

Нагрузка трансформатора с системами охлаждения Ц и ДЦ при отключении части работающих охладителей должна быть уменьшена пропорционально числу отключенных охладителей:

Число работающих охладителей, %.........100 90 80 70 60 50 40 30

Допустимая нагрузка, % номинальной .......100 90 80 70 60 50 40 30

Обслуживание систем охлаждения заключается в наблюдении за работой и уходе за оборудованием, используемым в системах охлаждения. Осмотры систем охлаждения оперативным персоналом производятся одновременно с осмотром трансформаторов. При осмотрах проверяется; отсутствие течей масла из систем охлаждения; работа охладителей по их нагреву, определяемому на ощупь (у транс, форматоров с охлаждением ДЦ — по нагреву и по показаниям манометров, установленных вблизи маслоперекачи-вающих насосов); отсутствие нагрева, шума и вибрации маслоперекачивающих насосов; работа адсорбционных фильтров (ощупыванием рукой); состояние креплений маслопроводов, насосов и вентиляторов; работа вентиляторов — по отсутствию вибрации, скрежета и задеваний крыльчаток за кожух.

Уход за оборудованием систем охлаждения включает в себя устранение обнаруженных при осмотрах неисправностей, замену износившихся деталей (лопаток, крыльчаток, подшипников), чистку охладителей и вентиляторов, смазку подшипников, контроль сопротивления изоляции электродвигателей. При уходе за охладителями системыохлаждения Ц выполняются периодические очистки труб и водяных камер от ила и других отложений на поверхностях охлаждения.

Эффективность работы систем охлаждения в целом проверяется по температуре верхних слоев масла в трансформаторе. При исправном охлаждении и номинальной нагрузке максимальные температуры верхних слоев масла не должны превышать: в трансформаторах с охлаждением М и Д — 95 °С; с охлаждением ДЦ — 75 °С и с охлаждением Ц—70 °С.