СПОСОБ ОЧИСТКИ МАСЛОНАПОЛНЕННОГО СИЛОВОГО ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
PROCEDURE FOR CLEANING POWER ELECTRO-TECHNICAL EQUIPMENT FILLED WITH OIL

Изобретение относится к электротехнической промышленности, а именно к технологии очистки маслонаполненного силового электротехнического оборудования.
Известен способ очистки маслонаполненного силового электротехнического оборудования, включающий диагностическое техническое обследование, промывку и сушку изоляции активной части силового электротехнического оборудования путем разбрызгивания в вакууме или неполном вакууме нагретого трансформаторного масла (см. Руководящий документ. Трансформаторы силовые. Транспортирование, разгрузка, хранение, монтаж и ввод в эксплуатацию. РД 16.3 63-87, с.65-72) (прототип).
Недостатками известного способа являются низкая эффективность очистки, а также невозможность сохранения необходимых электротехнических и механических параметров изоляции активной части силового электротехнического оборудования в процессе очистки, в том числе и за счет снижения механической прочности бумажной изоляции в процессе интенсивной сушки.
Задачей настоящего изобретения является создание способа очистки силового электротехнического оборудования, позволяющего:
- повысить ее эффективность при одновременном сохранении необходимых электротехнических и механических параметров данного оборудования;
- интенсифицировать процесс выделения влаги из твердой изоляции;
- эффективно удалять продукты старения масла (например, нафтенаты железа и меди и другой шлам), механические примеси и другие загрязнения;
- не допускать снижения прочности и ускоренной деструкции бумажной изоляции, а в некоторых случаях и повышать степень полимеризации бумаги.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности очистки силового электротехнического оборудования при одновременном сохранении необходимых электротехнических и механических параметров данного оборудования.
Указанная задача достигается тем, что в известном способе очистки маслонаполненного силового электротехнического оборудования, включающем диагностическое техническое обследование, промывку и сушку изоляции активной части силового электротехнического оборудования путем разбрызгивания в вакууме или неполном вакууме нагретого трансформаторного масла, диагностическое техническое обследование проводят перед очисткой, в процессе очистки и по окончании очистки, с учетом полученных диагностических данных устанавливают параметры промывки и сушки, проводят промывание изоляции активной части силового электротехнического оборудования постоянно циркулирующим трансформаторным маслом в течение 20-30 часов при температуре 40-70°С, далее в нагретое сухое трансформаторное масло добавляют моющую присадку, получая моющий раствор, проводят промывание изоляции активной части силового электротехнического оборудования постоянно циркулирующим моющим раствором в течение 20-30 часов при температуре моющего раствора 60-75°С, далее проводят вакуумирование и прогрев активной части силового электротехнического оборудования моющим раствором повторяющимися циклами, при этом остаточное давление воздуха поддерживают на уровне 0,4-0,9 атм в течение 120-360 часов, а тангенс угла диэлектрических потерь моющего раствора не должен выходить за допустимые пределы от 3% до 10%, затем проводят слив моющего раствора, финальную вакуумную экспозицию при остаточном давлении воздуха 0,8-0,9 атм и заливку трансформаторного масла в силовое электротехническое оборудование, причем моющий раствор в процессе очистки изоляции активной части силового электротехнического оборудования постоянно сушат и очищают от механических примесей, а параметры каждого из циклов вакуумной очистки корректируют в зависимости от текущего значения характеристик изоляции активной части силового электротехнического оборудования. Диагностическое техническое обследование силового электротехнического оборудования проводят перед очисткой по комплексной или по сокращенной программе, причем комплексное диагностическое техническое обследование включает определение длительности эксплуатации оборудования, характера и глубины развития дефектов изоляции, характера зашламления и загрязнения активной части оборудования, уровня изоляционных характеристик, влагосодержания, состояния изоляции, ее механической прочности, а диагностическое техническое обследование по сокращенной программе включает определение изоляционных характеристик, физико-химические параметры трансформаторного масла. Диагностическое техническое обследование, проводимое в процессе проведения очистки изоляции активной части, включает контроль температуры активной части силового электротехнического оборудования, температуры моющего раствора, остаточного давления в герметичном корпусе силового электротехнического оборудования, сопротивление изоляции, физико-химические показатели масла, например пробивное напряжение, влагосодержание, содержание механических примесей, тангенс угла диэлектрических потерь моющего раствора и другие, а диагностическое техническое обследование, проводимое в конце очистки изоляции активной части, включает определение влагосодержания бумажной изоляции, измерение изоляционных характеристик и физико-химических параметров масла.
Кроме того, моющий раствор содержит трансформаторное масло и моющую присадку, например Midel 7131, концентрация которой в масле составляет 4-8%, а поддержание остаточного давления в активной части силового электротехнического оборудования обеспечивают путем подсоса осушенного воздуха.
Проведенные исследования по патентным и научно-техническим информационным источникам показали, что предлагаемый способ не известен и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям "новизна" и "изобретательский уровень".
Предлагаемый способ очистки изоляции активной части трансформаторного маслонаполненного силового электротехнического оборудования может быть применен как в заводских условиях, так и на месте монтажа оборудования с использованием типового оборудования, выпускаемого отечественной или зарубежной промышленностью.
Таким образом, заявленный способ является доступным, а следовательно, практически применимым.
В основу способа положено разбрызгивание в вакууме или неполном вакууме нагретого сухого трансформаторного масла и моющего раствора с последующей его сушкой и очисткой от механических примесей.
Предлагаемая совокупность приемов обеспечивает повышение эффективности очистки изоляции активной части трансформаторного маслонаполненного силового электротехнического оборудования при одновременном сохранении необходимых электротехнических и механических параметров изоляции оборудования, что значительно повышает эксплуатационные характеристики и долговечность последнего.
Предлагаемый способ может быть осуществлен, например, с помощью использования установки для обработки трансформаторного масла типа УВМ-3/06, которая может быть выполнена как стационарной, так и передвижной (см. паспорт EL 01.20.00.00.000 на Установку для обработки трансформаторного масла типа УВМ-3/06, 2003 г.)
Прелагаемый способ осуществляют следующим образом.
Предварительно проводят комплексное диагностическое техническое обследование изоляции активной части маслонаполненного силового электротехнического оборудования, подлежащего очистке.
По результатам предварительного комплексного диагностического технического обследования с учетом характера и глубины развития дефектов, характера зашламления и загрязнения активной части, уровня изоляционных характеристик, влагосодержания, состояния изоляции, ее механической прочности, срока службы оборудования, а также температуры окружающего воздуха, места, проводимых работ (внутри или вне помещения) и других параметров (т.е. с учетом индивидуальных характеристик данного оборудования и условий проведения работ) составляют график проведения ремонтных работ, которые предусматривают и очистку (промывку и сушку) изоляции активной части трансформаторного маслонаполненного силового электротехнического оборудования, определяют необходимые параметры очистки, в том числе длительность, температуру, необходимое число циклов, остаточное давление внутри корпуса силового электротехнического оборудования, концентрацию используемой присадки и другие характеристики процессов промывки и сушки изоляции активной части оборудования согласно предлагаемому способу.
Монтируют силовое электротехническое оборудование на используемой в процессе очистки установке, например установке для обработки трансформаторного масла типа УВМ-3/06 (см. паспорт EL 01.20.00.00.000 на Установку для обработки трансформаторного масла типа УВМ-3/06, 2003 г.).
При этом следует отметить, что силовое электротехническое оборудование должно быть снабжено герметичным корпусом (баком).
На первом этапе изоляцию активной части силового трансформаторного маслонаполненного электротехнического оборудования, например трансформатора, промывают трансформаторное маслом в течение 20-30 часов при температуре 40-70°С.
Далее в трансформаторное масло добавляют моющую присадку, например Midel 7131 (концентрация ее в промывочном трансформаторном масле составляет 4-8%), получая моющий раствор, проводят промывание изоляции активной части силового электротехнического оборудования постоянно циркулирующим моющим раствором в течение 20-40 часов при температуре раствора 60-70°С. Применение присадки помогает активно извлекать воду из бумажной изоляции активной части силового электротехнического оборудования, увеличивает растворяющую способность трансформаторного масла в 8-20 раз, позволяет сохранить механические свойства бумажной изоляции, а также, в ряде случаев, улучшить механические характеристики бумажной изоляции.
На втором этапе проводят вакуумирование и прогрев активной части силового электротехнического оборудования моющим раствором повторяющимися циклами. При этом температура моющего раствора не должна превышать 75°С, а остаточное давление воздуха поддерживают на уровне 0,4-0,9 атм в течение 120-360 часов, при этом тангенс угла диэлектрических потерь промывочного раствора не должен выходить за пределы 3-10%.
Далее проводят слив моющего раствора, финальную вакуумную экспозицию (остаточное давление воздуха при этом поддерживают на уровне 0,8-0,9 атм), демонтаж установки для обработки трансформаторного масла и заливку трансформаторного масла в корпус силового электротехнического оборудования.
Физико-химические исследования характеристик оборудования, включая определение влагосодержания и степени полимеризации бумажной изоляции, параметры вакуума и используемого при очистке моющего раствора осуществляют как до начала очистки, так и в процессе, и после нее. По результатам проведенных исследований проводят корректировку параметров процесса очистки (промывки и сушки), что необходимо для решения поставленной задачи.
Пример реализации предлагаемого способа.
Проведена очистка изоляции активной части маслонаполненного силового трансформатора, снабженного герметичным корпусом (баком).
Предварительно проведено комплексное диагностическое техническое обследование изоляции активной части маслонаполненного силового трансформатора, подлежащего очистке.
По результатам комплексного диагностического технического обследования установлено следующее. Возраст трансформатора 45 лет. У трансформатора проведен один капитальный ремонт 21 год назад. Активная часть трансформатора увлажнена и зашламлена нафтенатами меди и железа, о чем свидетельствовали, в частности, следующие показатели изоляционных характеристик обмоток (по зонам измерения) - сопротивление изоляции 400 МОм и 650 МОм, тангенс угла диэлектрических потерь 1,5% и 1,2% (значения показателей приведены к 20°С). Наблюдалась значительная деструкция твердой изоляции - содержание фурановых соединений в масле достигла 4,3 ppm, а степень полимеризации образцов твердой изоляции в верхней части бака (которые были отобраны при вскрытии) была 210-240 ед. Механическая прочность бумажной изоляции в этих зонах была наихудшего 4 класса. Влагосодержание твердой изоляции достигла 3,5-4,5%. Развитых дефектов термического и электрического характера не обнаружено.
С учетом характера и глубины развития дефектов, характера зашламления активной части, уровня изоляционных характеристик, влагосодержания, механической прочности бумажной изоляции, срока службы оборудования и других факторов (в том числе, отсутствия развитых дефектов термического и электрического характера), т.е. с учетом индивидуальных характеристик данного силового трансформатора, составили график проведения ремонтных работ с очисткой (промывкой и сушкой) изоляции активной части данного силового трансформатора, определили необходимые параметры, в том числе длительность этапов очистки, температуру, необходимое число циклов, параметры вакуума, концентрацию используемой присадки и другие характеристики процесса обмыва и сушки изоляции активной части трансформатора.
На силовом трансформаторе укрепили разбрызгиватели трансформаторного масла и произвели необходимую подготовку использования в процессе очистки установки для обработки трансформаторного масла.
3
Сначала активная часть трансформатора промывалась трансформаторным маслом в количестве примерно 4 м через подогреватель установки типа УВМ-3/06 в течение 26 часов. Температура активной части при этом составляла 50-60°С. Далее в трансформаторное масло была введена моющая присадка Midel 7131. Концентрация ее в трансформаторном масле составила 5,5%. После этого циркуляция моющего раствора внутри бака продолжалась в течение 24 часов. Во время промывки температура активной части трансформатора составляла 68-70°С.
На втором этапе производилось вакуумирование с повторяющимися циклами прогрева активной части трансформатора моющим раствором. Остаточное давление (то есть - разность между атмосферным давлением и давлением воздуха в баке) поддерживалось на уровне 0,6 атм в течение 145 часов, а далее постепенно увеличивалось до 0,9 атм в течение 117 часов. При этом натекание воздуха в бак трансформатора осуществлялось через установку ОВ-200. Натекатель был расположен в верхней части бака по диагонали от всасывающего патрубка вакуумного насоса.
Всего сделано 8 циклов:
- 46 часов - прогрев, 4 часа - вакуумирование с остаточным давлением 0,6 атм;
- 20 часов - прогрев, 5 часов - вакуумирование с остаточным давлением 0,6 атм;
- 19 часов - прогрев, 6 часов - вакуумирование с остаточным давлением 0,6 атм;
- 18 часов - погрев, 5 часов - вакуумирование с остаточным давлением 0,7 атм;
- 19 часов - погрев, 6 часов - вакуумирование с остаточным давлением 0,8 атм;
- 17 часов - погрев, 8 часов - вакуумирование с остаточным давлением 0,9 атм;
- 16 часов - погрев, 7 часов - вакуумирование с остаточным давлением 0,9 атм;
- 17 часов - погрев, 5 часов - вакуумирование с остаточным давлением 0,9 атм.
При вакуумной экспозиции температура активной части опускалась до 58°С, во время прогрева повышалась до 70°С.
Перед демонтажем разбрызгивателей проведены слив моющего раствора и 8-и часовое вакуумирование с остаточным давлением воздуха в баке 0,9 атм. После демонтажа вакуумирование возобновлено при том же остаточном давлении.
Через 21 час начата заливка трансформаторного масла. Заливка трансформаторного масла также осуществлялась при остаточном давлении воздуха в баке 0,9 атм в течение 20 часов (со средней подачей 2 м/ч).
Температура активной части при вакуумировании снизилась до 46°С, а после заливки трансформаторного масла составила 58°С.
Промывка и сушка активной части в общей сложности составили 262 часа (10 суток и 22 часа), из них 26 часов использовалось чистое трансформаторное масло марки ГK и 236 часов трансформаторное масло марки ГK с присадкой Midel 7131. Вакуумирование осуществлялось в течение 212 часов. Кроме того, 41 час - финальное вакуумирование и заливка чистого трансформаторного масла.
В ходе промывки и сушки изоляции активной части силового электротехнического оборудования контролировали следующие основные технологические параметры: температуру активной части, температуру трансформаторного масла (или моющего раствора), сопротивление изоляции, физико-технические показатели моющего раствора, влагосодержание, пробивное напряжение, класс промышленной чистоты (КПЧ), тангенс угла диэлектрических потерь при 90°С.
В соответствии с полученными данными проводилась корректировка параметров процесса промывки и сушки.
Результаты промывки и сушки.
В начальный период промывки трансформаторным маслом ГK произошел смыв с активной части основной массы загрязнений, что подтверждалось ростом загрязнения масла и соответственно увеличением КПЧ.
К моменту окончания промывки наступила стабилизация значений показателей качества трансформаторного масла и, прежде всего, влагосодержания и пробивного напряжения.
После ввода в трансформаторное масло присадки Midel 7131 произошло ускорение процесса выделения загрязнений и влаги с активной части силового трансформатора прежде всего из поверхностных слоев его изоляции, что подтвердилось ухудшением показателей качества моющего раствора (ростом его влагосодержания, КПЧ, снижением пробивного напряжения). Процесс увеличения влагосодержания и уменьшения пробивного напряжения моющего раствора сначала стабилизировался, а затем повернул вспять в результате увеличения вакуума (остаточного давления) в баке трансформатора. Улучшение показателей качества моющего раствора объясняется выделением из него воды и загрязнений при фильтрации и вакуумной сушке. Периодические всплески роста КПЧ масла при вакуумировании свидетельствуют о постепенном проникновении моющего раствора во внутренние слои изоляции и вытеснения из них воды и других загрязнений.
Критерием окончания процесса промывки и сушки трансформатора явилось прекращение выхода загрязнений в моющем растворе и его увлажнения.
Значения сопротивлений изоляции обмоток после проведения очистки, приведенные к температуре испытаний 20°С, составили 6900 и 5800 МОм, то есть улучшились в 8-17 раз, а тангенс угла диэлектрических потерь при этой температуре снизился до 0,5% и 0,4%, т.е. улучшился в 2,8-3 раза по сравнению с данными, полученными перед проведением очистки активной части изоляции.
Влагосодержание контрольных образцов бумажной изоляции снизилось до 0,5-0,7% массы (то есть 6,5-7 раз). Кроме того, механическая прочность контрольных образцов улучшилась и достигла 3-го класса (улучшилась на 1 класс), а степень полимеризации контрольных образцов стала 320-360 ед. (то есть возросла на 110-120 ед.).
Использование предлагаемого способа позволило эффективно провести очистку (промывку и сушку) активной части силового трансформатора при одновременном не только сохранении, но и улучшении его электротехнических и механических параметров его твердой изоляции.
Таким образом предлагаемый способ очистки силового электротехнического оборудования обеспечивает повышение эффективности проводимой очистки (промывки и сушки) силового электротехнического оборудования при одновременном сохранении необходимых электротехнических и механических параметров оборудования, интенсифицирование процесса выделения влаги из твердой изоляции (примерно в 10 раз по сравнению с процессом очистки только обычным трансформаторным маслом согласно известного способа), повышение эффективности удаления продуктов старения масла, том числе нафтенатов железа и меди, а в некоторых случаях повышение механической прочности и степени полимеризации бумаги состарившейся бумажной изоляции.
Способ очистки маслонаполненного силового электротехнического оборудования может найти широкое применение в различных отраслях промышленности, где используют силовое трансформаторное и другое электротехническое оборудование, в том числе на электрических станциях и подстанциях единой национальной электрической сети, а также на промышленных предприятиях: черной и цветной металлургии, железнодорожном транспорте, например, при очистке (промывке и сушке) изоляции активной части силовых трансформаторов.