Нагрев трансформаторов при помощи пара
Паровой метод нагрева трансформаторов при сушке применяют на объектах, где имеются источники пара соответствующих параметров. Для устройства парового нагрева под дно бака и по периметру устанавливают паронагреватели. Расстояние от паронагревателей до стенок бака должно быть не менее 200 мм. При помощи паропроводов с проходным диаметром 25—30 мм нагреватели соединяют в несколько независимых параллельных цепей (рисунок 1,а, б). Такое расположение нагревателей дает возможность регулировать нагревательную способность схемы и выдерживать заданные параметры сушки.
а — расположение нагревателей и приборов контроля; б — схема утепления; 1 — паровой нагреватель; 2 — бак трансформатора; 3 — теплоизоляция; 4 — паропровод; 5 — кран; 6 — манометр; 7 — прибор контроля температуры пара; 8 — конденсатный горшок
Рисунок 1 - Схема нагрева трансформаторов паровыми нагревателями
Для нагрева трансформатора 100—200 MBА необходимы нагреватели общей теплоотражающей площадью 250—300 м2. Для нагрева обычно применяют пар с давлением 500—600 кПа при температуре 150—180°С.
В схеме нагрева предусмотрены термометры и манометры для контроля параметров пара, конденсационные горшки для конденсации пара, вентили для регулирования подачи пара в схему. Схема соединена с паропитающим трубопроводом и трубопроводом отвода конденсата паропроводами диаметром 50—60 мм.
Для достижения требуемой температуры нагрева бак трансформатора тщательно теплоизолируют от окружающей среды. Обычно трансформатор после монтажа паронагревателей укрывают асбошиферными листами, расположенными на металлическом каркасе, сверху каркаса и крышки трансформатора — стекловатой или шлаковатой. В зависимости от конкретных условий толщина теплоизоляции составляет. 100—150 мм. Утепление оборудуют таким образом, что между стенками бака и утеплением имеется воздушная подушка, которая, нагреваясь от паронагревателей, обеспечивает равномерный нагрев всего бака трансформатора.
Нагрев трансформаторов при помощи токов нулевой последовательности
При питании обмоток трехфазного трансформатора от однофазного источника напряжения согласно схемам, приведенным на рисунке 2,а, б, возникает ток нулевой последовательности, возбуждающий поток, который замыкается через магнитопровод металлические детали консолей и бака трансформатора. Выделяющаяся при этом теплота нагревает активную часть трансформатора.
а — при соединении питающей обмотки в звезду; б — при соединении питающей обмотки в треугольник
Рисунок 2 - Электрические схемы сушки трансформаторов токами нулевой последовательности
Питание может подаваться на обмотки НН или ВН. При этом остальные обмотки должны быть в разомкнутом состоянии, чтобы по ним не протекал ток. Для этого, если обмотки соединены по схеме «треугольник», их необходимо пересоединить по схеме «открытый треугольник».
Расчет параметра нагрева производят приближенно следующим образом. Необходимую для нагрева мощность, кВт, вычисляют по формуле:
P0=pFb,
где р — удельная мощность на 1 м2 поверхности бака, кВт/м2. Принимают: р=0,8÷1,5 кВт/м2. Большие значения соответствуют трансформаторам большей мощности; F — периметр бака, м; b — высота бака, м.
Затем подают на возбуждающую обмотку напряжение U'0, заведомо меньшее потребного для сушки напряжения (обычно от 10 до 100 В). Измеряют протекающий ток I и определяют сопротивление току нулевой последовательности:
Z0=U'0/I'0.
Необходимое для нагрева изоляции напряжение вычисляют по формулам:
при соединении обмотки в звезду
U0=√P0Z0/3cosφ;
при соединении обмотки в треугольник
U00=√3P0Z0/cosφ.
Принимают cos φ=0,22÷0,5. Меньшее значение относится к мощным трансформаторам. В практике применяют и другие методы расчета параметров нагрева трансформаторов токами нулевой последовательности. Однако ввиду конструктивных особенностей каждого типа трансформатора получить расчетным путем необходимые точные параметры нагрева не удается. В дальнейшем в зависимости от получаемых результатов параметры нагрева уточняют путем изменения подводимого напряжения.
В процессе нагрева контроль за температурой осуществляют термопарами или термосопротивлевиями, которые устанавливаются в следующих местах:
1) на верхнем ярме магнитопровода;
2) в верхней и нижней ярмовой изоляции обмоток, обтекаемых током;
3) на нижнем ярме магнитопровода;
4) на прессующих кольцах;
5) на наружной обмотке на расстоянии 1/3 ее высоты от верха и низа в местах наименьшего ее расстояния к соседней фазе;
6) на наиболее нагреваемых конструктивных деталях (верхние полки нижних консолей, стягивающие брусья и др.).
Максимальная температура конструктивных деталей активной части, расположенных вдали от изоляции, в процессе сушки должна быть не более 120°, в остальных местах — не более 100—105°С.
В отличие от индукционного метода нагрев токами нулевой последовательности проще в исполнении и требует меньших расходов электроэнергии. Однако при его осуществлении требуется, как правило, подавать на обмотки нестандартное напряжение, что в свою очередь требует специального регулировочного трансформатора. Этот метод не применим для трансформаторов, имеющих электрические схемы соединения обмоток «звезда» без выведенной на крышку нейтрали и «треугольник», которые спаяны внутри. При применении этого метода нагрева существует повышенная опасность чрезмерного нагрева отдельных деталей активной части, поэтому особо тщательно ведется контроль за температурой внутри бака трансформатора. Как правило, нагрев токами нулевой последовательности применяют при безвакуумной сушке трансформаторов сравнительно небольшой мощности.
При измерении параметров изоляции схему нагрева отключают и отсоединяют.