Зміст статті

Особенности сушки изоляции в эксплуатации
Следует подчеркнуть существенное различие сушки в эксплуатации и на заводе. При изготовлении обычно проводится сушка непропитанной изоляции, имеющей сравнительно равномерное распределение влаги по толщине. В такой изоляции механизм выделения влаги представляет собой интенсивное вязкое течение через макрокапилляры и в некоторой степени диффузию через микрокапилляры целлюлозы. В пропитанной маслом изоляции влага выделяется только медленным диффузионным механизмом. Распределение влаги по толщине изоляции резко неравномерное с концентрацией основной части влаги в поверхностных слоях.
Изоляция трансформатора обычно загрязнена частицами и продуктами старения. Влажная и содержащая кислоты изоляция подвержена ускоренному старению в процессе сушки. Соответственно, процесс обновления должен включать, кроме сушки, также регенерацию и очистку изоляции.

Фазы сушки

Различаются три фазы сушки: нагрев, сушка при постоянной скорости (постоянной температуре) и период падающей скорости (повышающейся температуре материалов).
Нагрев является наиболее ответственной стадией, при которой выделяется значительное количество влаги. Следует выделить следующие опасные последствия неправильного нагрева:
• неравномерный прогрев изоляции и возможная недосушка,
• конденсация воды на холодных металлических деталях,
• механическое повреждение изоляции при быстром нагреве вследствие образования механических напряжений и резкого увеличения давления паров во внутренних слоях.

Параметры сушки

Основными параметрами термовакуумной сушки являются минимальное равновесное содержание влаги, температура сушки, остаточное давление, минимальное время сушки.
Минимальное равновесное влагосодержание Wc должно быть меньше теоретического равновесного влагосодержания за счет неполного удаления влаги и может быть определено из выражения:

Минимальное равновесное влагосодержание

Например, для того чтобы достичь конечного влагосодержания WK = 0,5%, полагая исходное влагосодержание WQ = 5 % и относительное количество недоизвлеченной воды до равновесия 5 % (К= 0,05), значение равновесного влагосодержания должно быть Wc * 0,26%.
Равновесное содержание воды в вакууме заметно больше, чем в воздухе (табл. 5), так что для достижения расчетного минимального влагосодержания 0,26% при температуре сушки 80—90 °С остаточное давление в баке должно быть ниже 0,5 мм рт. ст.
Температура сушки должна быть достаточна высокой, чтобы достичь заданного конечного влагосодержания, и достаточно низкой, чтобы не привести к существенному сокращению «жизни» целлюлозы за время сушки. Указанному ограничению соответствует температура в пределах 80—90 °С. Относительное снижение степени полимеризации за время сушки может быть оценено из выражения:

Относительное снижение степени полимеризации

где t — время сушки, ч; СП0 — степень полимеризации изоляции перед сушкой; ДСП — снижение степени полимеризации за время сушки; к — скорость старения, СП-1 ч-1.

Таблица 5. Равновесное влагосодержание электрокартона (%)

 


Температура °С

Равновесная среда

Остаточное давление, мм рт. ст.

0,5

1,0

2,0

4,0

70

Воздух Вакуум

0,16 0,34

0,27 0,47

0,45 0,66

0,70 0,88

90

Вакуум

0,16

0,22

0,30

0,36

В соответствии с исследованиями СИГРЭ РГ 15.01 скорость старения изоляции, содержащей 3% влаги, составляет 1,47 • 10~6 (СП"1 ч"1) при 110°С и 1,42- 10"7 (СП"1 ч"1) при 90 °С. Полагая начальное значение СП = = 1000, получим, что за 100 часов сушки при температуре 110 °С возможно снижение «жизни» изоляции на 14,7%, а при температуре 90°С - на 1,42%.
Очевидно, что скорость старения изоляции, содержащей, кроме влаги, кислоты, будет существенно выше.
Время сушки может быть ориентировочно оценено из расчета диффузионной стадии сушки. Полагая степень недоизвлечения влаги 5%, приблизительное время сушки может быть оценено из условия
Г= 0,28 • d (ч),
где d — толщина изоляции (м); D — коэффициент диффузии м2/ч, который при температуре сушки 80—90 °С может быть приблизительно принят D = (0,2 — 1,0) • 10~7 м2/ч.

Критерии окончания сушки

Об окончании сушки можно судить по следующим показателям:
• достижение расчетной температуры наиболее увлажненной изоляции наибольшей толщины;
• достижение расчетного остаточного давления при расчетной температуре;
• скорость выделения конденсата при расчетных температуре и давлении;
• скорость увеличения давления в баке после отключения вакуумного насоса при расчетных условиях;
• влагосодержание модели (образцов) изоляции;
• установившиеся расчетные электрические характеристики изоляции;
• соответствие условиям равновесия;
• относительная влажность масла (при использовании масла в качестве теплоносителя);
• относительная влажность (точка росы) воздуха (при использовании воздуха в качестве теплоносителя).
Можно рекомендовать следующие количественные критерии окончания сушки трансформатора большой мощности:
• выделение водяного конденсата в сутки 0,5 л и менее;
• скорость увеличения давления в баке после отключения вакуумнасоса при температуре 80—85 °С и остаточном давлении 0,5 мм рт. ст. — 0,5 мм рт. ст. в час, что соответствует испарению воды менее 15 г в час;
• влагосодержание технологического масла — менее 10 г/т;
• содержание влаги в образце элактрокартона — 0,5%.