Пленочная защита трансформатора: как это работает?

Защита трансформаторного масла от насыщения влагой имеет решающее значение для надежной работы трансформатора. Увлажнение масла приводит к снижению его диэлектрической прочности, а повышенное насыщение масла кислородом воздуха приводит к ускоренному окислению меди. Эти два фактора способствуют снижению ресурса изоляции трансформатора и в конечном счете приведет к пробою изоляции обмоток и аварии трансформатора. Поэтому важно, чтобы в воздушном пространстве масляного резервуара, который связан с атмосферой, поддерживался низкий уровень влажности.

Для осушения поступающего извне воздуха обычно применяют селикагель. Осушитель размещают в перепускных клапанах масляного бака, встраивают в виде отдельного узла бака или совмещают с датчиками влажности. Для нормальной работы осушителя требуется его периодическая замена. Другой подход к решению задачи осушения трансформаторного масла реализован в системе пленочной защиты. Такая система защиты состоит из эластичной емкости (рис. 1), помещенной в бак расширителя трансформатора. После монтажа емкости в баке трансформатора создают разряжение, за счет которого емкость занимает весь свободный объем расширителя и «прилипает» к его стенкам, герметизируя над масленое пространство. Компенсация теплового расширения трансформаторного масла («дыхание») осуществляется за счет вытеснения воздуха из внутреннего объема эластичной емкости (рис. 2). Для защиты от влаги используется воздухоосушительный фильтр.

Раньше пленочная защита использовалась в трансформаторах от 63 МВА напряжением 110 кВ и выше. Сегодня такое решение встречается в трансформаторах меньшей мощности.

Рис. 1. Общий вид эластичной емкости (оболочки) при испытании на целостность

Рис. 2. Принципиальная схема пленочной защиты

Уровень масла в расширителе контролируется стрелочным маслоуказателем. В зависимости от типа маслоуказатель может монтироваться внутрь эластичной емкости (типа МС-1, см. рис. 2) или под пленочную защиту в масло (типа МТО, см. рис. 3).

Рис. 3. Расширитель с указателем уровня типа МТО

Рис. 4. Расширитель с пленочной защитой

Расширитель трансформатора с пленочной защитой имеет конструктивную особенность, по которой можно определить наличие гибкой оболочки в трансформаторе визуально. На рис. 4 стрелками показаны фланцы крепления для подвешивания гибкой оболочки за петли в ее верхней части (рис. 1).

Основными причинами нарушения работы пленочной защиты являются:

• повреждение эластичной оболочки при установке;
• повреждение эластичной оболочки во время работы об острые кромки внутри бака расширителя;
• неправильная установка эластичной оболочки;
• попадание воздуха между баком расширителя и гибкой оболочкой;
• потеря эластичной оболочкой своих свойств (естественное старение).
• потеря эластичной оболочкой своих свойств (из-за конденсации влаги внутри с последующим замерзанием).

Согласно НДТ контроль за состоянием пленочной защиты осуществляется:

• по результатам анализа трансформаторного масла на общее газосодержание с периодичностью не реже 4 раз в год;
• визуально при текущем ремонте трансформатора (текущий ремонт главных трансформаторов1 раз в два года, трансформаторов с РПН 1 раз в год).

Визуальный осмотр эластичной оболочки проводится совместно с ревизией указателя уровня масла, через отверстие для установки маслоуказателя или специальный люк для ревизии. Основными критериями исправности гибкой оболочки являются:

• общее газосодержание трансформаторного масла не превышает 2-4 %;
• отсутствует провисание гибкой оболочки;
• отсутствие трансформаторного масла внутри гибкой оболочки.

Увеличение общего газосодержания трансформаторного масла не говорит однозначно о повреждении пленочной защиты и может быть вызвано следующими эксплуатационными факторами:

• нарушением герметичности расширителя;
• ремонтными работами на трансформаторе (в частности доливкой трансформатора не дегазированным маслом);
• подсосом воздуха через фланцевые уплотнения (обычно в районе маслонасосов);
• газообразованием внутри трансформатора при наличии внутренних дефектов трансформатора.

Периодичность проведения анализов масла на общее газосодержание не чаще одного раза в 4 года мало информативна. Рекомендуется выполнять анализ на общее газосодержание не реже одного раза в год и после каждого ремонта с частичной разгерметизацией трансформатора (например, при ремонте системы охлаждения).

Для контроля за целостностью пленочной защиты может быть использовано специальное реле (поз. 9 на рис. 2). При повреждении оболочки открывается доступ воздуха к патрубку реле, реле заполняется воздухом, что приводит к его срабатыванию (рис. 5). В случае установки реле контроля пленочной защиты периодичность сроков визуального осмотра может быть увеличена до 6 лет (средний срок службы гибкой оболочки 10-12 лет), а также производится по факту срабатывания реле.

Рис. 5. Расширитель с установленным реле контроля пленочной защиты (слева), реле CEDASPE CPR3 (справа)

Для повышения надежности защиты трансформатора, рекомендуется заменить обычный воздухоосушитель на необслуживаемый типа MESSKO MTraB (рис. 6). Данный воздухоосушитель содержит в своей конструкции нагревательный элемент и датчик влажности. Цель нагревателя не допустить увлажнения силикагеля. Если возникает условие, при котором влажный воздух начинает поступать через патрон воздухоосушителя, датчик влажности даёт команду на подогрев силикагеля в патроне. Создается «тепловой барьер», который препятствует проникновению влаги и осушает поступающий воздух, что препятствует проникновению влаги. В таком режиме степень увлажнения силикагеля не достигает насыщения, происходит его постоянная регенерация и дополнительная сушка не требуется.

Таким образом, риск увлажнения трансформатора из-за несвоевременной замены силикагеля и масла в гидрозатворе сводится к минимуму. Из опыта ремонтов и эксплуатации можно с уверенностью сказать, что у каждого четвертого трансформатора силикагель заменяется не вовремя.

Рис. 5. Необслуживаемый воздухоосушитель типа MTraB DB

Грамотная эксплуатация пленочной защиты, использование навесного оборудования с улучшенными характеристиками позволят полностью использовать ресурс трансформатора, избежать дорогостоящих ремонтов и обеспечить безаварийную работу оборудования в течение всего срока службы.

Дополнительно следует сказать о современных необслуживаемых осушителях. Эти устройства постоянно развиваются и получают все большую функциональность. Например, осушители Qualitrol обеспечивают не только гибкую настройку параметров работы и дистанционного мониторинга. Эти приборы имеют специальное исполнение для работы в необслуживаемом режиме при сверхнизких температурах.

Заполните форму, и мы подберем осушитель Qualitrol конкретно под ваш трансформатор: