Спосіб сушіння твердої ізоляції обмоток трансформатора в герметичній ємності за допомогою охолоджувального пристрою

1. Спосіб сушіння твердої ізоляції обмоток трансформатора в герметичній ємності за допомогою охолоджувального пристрою, що включає декілька циклів омивання твердої ізоляції нагрітим маслом при його розприскуванні, з одночасним його вакуумуванням, до досягнення встановленої температури твердою ізоляцією, та зниження температури твердої ізоляції після закінчування омивання твердої ізоляції, а також примусову циркуляцію пароповітряної суміші в герметичній ємності з одночасним її висушуванням шляхом виморожування вологи за допомогою охолоджувального пристрою, до досягнення твердою ізоляцією встановленої вологості, який відрізняється тим, що при виморожуванні вологи з пароповітряної суміші за допомогою охолоджувального пристрою забезпечують температуру не вище мінус 70 °С на поверхні охолоджувального пристрою, яка контактує з пароповітряною сумішшю, при загальній площині контактної поверхні охолоджувального пристрою, що здатна контактувати з пароповітряною сумішшю, не менше 5 м2, при цьому за допомогою контактної поверхні охолоджувального пристрою, та/чи використовуючи саму контактну поверхню охолоджувального пристрою, встановлюють штучні перепони на шляху рухання пароповітряної суміші, які можуть бути частинами контактної поверхні охолоджувального пристрою, та за допомогою штучних перепон зменшують швидкість руху пароповітряної суміші, і використовуючи ефект Коанда, створюють вихрові потоки пароповітряної суміші, стимулюючи при цьому конденсацію парів з паро U 2 (19) 1 3 Відомий спосіб сушіння твердої ізоляції електричних машин та апаратів, наприклад трансформаторів, включаючий нагрівання її шляхом розприскування нагрітого масла з одночасним його вакуумуванням [1]. Недоліками цього способу є перше за все, низька швидкість процесу сушіння твердої ізоляції обмоток трансформатора, через замалу площу контактної поверхні, на яку наморожується волога. Замала площа контактної поверхні зменшує продуктивність цього процесу. Також при здійсненні цього способу обов'язково треба використовувати витратні речовини (сухий лід, тобто двоокис вуглецю, ацетон, рідинний азот та ін.). До того ж потрібні зайві матеріальні витрати не тільки на придбання самих речовин, а й на приготування та зберігання суміші цих речовин, що потрібні для виморожування вологи. Крім цього цей спосіб також має низьку надійність сушіння твердої ізоляції обмоток трансформатора, оскільки при видаленні вологи з охолоджувального пристрою, потрібно періодично відкривати та розбирати охолоджувальний пристрій, і відповідно розгерметизовувати всю систему, пристосовану для сушіння твердої ізоляції обмоток трансформатора. А після видалення намерзлих речовин з пароповітряної суміші (вишкрібання їх з поверхні, на котру вони наморозились), знову збирати та герметично закривати охолоджувальний пристрій. При відсутності повної герметичності вказаної ємності, виморожуватися буде вже атмосферна волога. Періодичне відкривання та закривання охолоджувального пристрою (з його збиранням та розбиранням) збільшує ймовірність розгерметизації всієї системи, пристосованої для сушіння твердої ізоляції обмоток трансформатора. До того ж після збирання охолоджувального пристрою, постійно потрібно перевіряти його герметичність. До того ж точність вимірювання об'єму вологи що заморозилась, тут буде неточною, і обумовлена якістю вишкрібання, тобто видалення вологи та інших намерзлих речовин з виморожувального пристрою. Найбільш близьким е спосіб сушіння, в герметичній ємності, твердої ізоляції електричних машин та апаратів, переважно трансформаторів, оснований на повторюванні циклів, що включають омивання твердої ізоляції нагрітим маслом при його розприскуванні, з одночасним його вакуумуванням, до досягнення встановленої температури твердою ізоляцією, та зниження температури твердої ізоляції після закінчування омивання твердої ізоляції, а також примусову циркуляцію пароповітряної суміші в герметичній ємності з одночасним її висушуванням шляхом виморожування вологи за допомогою охолоджувального пристрою, до досягнення твердою ізоляцією встановленої вологості [2]. Цьому способові властиві такі самі недоліки. В основу корисної моделі поставлена задача, шляхом вдосконалення способу сушіння твердої ізоляції обмоток трансформатора в герметичній ємності за допомогою охолоджувального пристрою, прискорити процес сушіння твердої ізоляції 54260 4 обмоток трансформатора, виключити використання витратних речовин при виморожуванні вологи з пароповітряної суміші в процесі сушіння твердої ізоляції обмоток трансформатора, підвищити надійність сушіння твердої ізоляції обмоток трансформатора, а також збільшити точність вимірювання об'єму вологи що виділилась та наморозилась з твердої ізоляції обмоток трансформатора. 1. Поставлена задача вирішується тим, що в способі сушіння твердої ізоляції обмоток трансформатора в герметичній ємності за допомогою охолоджувального пристрою, котрий включає декілька циклів омивання твердої ізоляції нагрітим маслом при його розприскуванні, з одночасним його вакуумуванням, до досягнення встановленої температури твердою ізоляцією, та зниження температури твердої ізоляції після закінчування омивання твердої ізоляції, а також примусову циркуляцію пароповітряної суміші в герметичній ємності з одночасним її висушуванням шляхом виморожування вологи за допомогою охолоджувального пристрою, до досягнення твердою ізоляцією встановленої вологості, новим є те, що при виморожуванні вологи з пароповітряної суміші за допомогою охолоджувального пристрою забезпечують температуру не вище мінус 70 С на поверхні охолоджувального пристрою, котра контактує з пароповітряною сумішшю, при загальній площині контактної поверхні охолоджувального пристрою, що здатна контактувати з пароповітряною сумішшю, не менше 5м2, при цьому за допомогою контактної поверхні охолоджувального пристрою, та/чи використовуючи саму контактну поверхню охолоджувального пристрою, встановлюють штучні перепони на шляху рухання пароповітряної суміші, котрі можуть бути частинами контактної поверхні охолоджувального пристрою, та за допомогою штучних перепон зменшують швидкість руху пароповітряної суміші, і використовуючи ефект Коанда, створюють вихрові потоки пароповітряної суміші, стимулюючи при цьому конденсацію парів з пароповітряної суміші згідно ефекту Ранка - Хілша, а через встановлений проміжок часу здійснюють розморожування охолоджувального пристрою, нагріваючи поверхню, що контактує з шаром намерзлих речовин з пароповітряної суміші при атмосферному тиску, причому для виморожування вологи з пароповітряної суміші, використовують двоконтурний охолоджувальний пристрій з загальним теплообмінником. 2. Новим по п. 1 є те, що при наморожуванні вологи на контактну поверхню охолоджувального пристрою, що контактує з пароповітряною сумішшю, чи на поверхню вже намерзлого шару вологи та інших намерзлих речовин з пароповітряної суміші, забезпечують постійне збільшення площі поверхні намерзлого шару вологи та інших намерзлих речовин, з пароповітряної суміші, яка контактує з пароповітряною сумішшю. 3. Новим по п. 1, 2 є те, що після розморожування охолоджувального пристрою, котре здійснюють не розбираючи охолоджувального пристрою, вимірюють об'єм води, що стекла в встановлену ємність після, розморожування охолоджувального пристрою, і враховуючи виміряний 5 об'єм води, та проміжок часу, за який намерз відповідний об'єм води на поверхні охолоджувального пристрою, приймають рішення щодо поновлення процесу виморожування вологи чи щодо кінцевої зупинки процесу виморожування вологи. 4. Новим по п. 1 - 3 є те, що об'єм намерзлої води визначають вимірюючи чи контролюючи товщину шару вологи та інших намерзлих речовин, що намерз на поверхні охолоджувального пристрою, котра контактує з пароповітряною сумішшю. 5. Новим по п. 1 - 4 є те, що розморожування охолоджувального пристрою здійснюють, переводячи його в зворотній режим роботи. Спосіб здійснюють наступним чином. Тверду ізоляцію обмоток силового трансформатора омивають нагрітим маслом при його розприскуванні в штучно створеному вакуумі. Вакуум створюють в герметичній ємності трансформатора, в котрій знаходиться тверда ізоляція, за допомогою вакуумних насосів різної конструкції. При цьому щільно герметизують ємність, тобто бак трансформатора, в котрому знаходиться тверда ізоляція обмоток силового трансформатора. При досягненні твердою ізоляцією силового трансформатора встановленої температури, котру контролюють, здійснюють примусову циркуляцію пароповітряної суміші в герметичній ємності, тобто в баку трансформатора, використовуючи при цьому різні пристрої, здатні для виконання вказаної операції, з одночасним висушуванням пароповітряної суміші шляхом виморожування вологи за допомогою охолоджувального пристрою, до досягнення твердою ізоляцією встановленої вологості. Як правило цей цикл повторюють декілька разів. При виморожуванні вологи з пароповітряної суміші за допомогою охолоджувального пристрою забезпечують температуру не вище мінус 70 С на поверхні охолоджувального пристрою, котра контактує з пароповітряною сумішшю. Це оптимальна температура, при котрій відбувається ефективне виморожування вологи з пароповітряної суміші. Робоча температура на поверхні охолоджувального пристрою, котра контактує з пароповітряною сумішшю, повинна складати мінус 72 чи 73 градусів по Цельсію. При цьому загальна площа поверхні охолоджувального пристрою, що здатна контактувати з пароповітряною сумішшю, повинна складати не менше 5м2. При товщині контактної поверхні менше 5м2 значно уповільнюється спосіб виморожування вологи з твердої ізоляції обмоток трансформатора. За допомогою контактної поверхні охолоджувального пристрою, котра контактує з пароповітряною сумішшю, та/чи використовуючи саму контактну поверхню охолоджувального пристрою, встановлюють штучні перепони на шляху рухання пароповітряної суміші, котрі можуть бути частинами контактної поверхні охолоджувального пристрою. Тобто, охолоджувальною поверхнею, котра контактує з пароповітряною сумішшю, може бути радіатор будь якої конструкції. При цьому цей радіатор може мати велику кількість трубок для прокачування охолоджувальної рідини та/чи пластин з теплопровідного матеріалу, з'єднаними з цими 54260 6 трубками, можливо з того ж самого теплопровідного матеріалу, що виготовлені самі трубки для прокачування охолоджувальної рідини. Вказаний охолоджувальний пристрій (радіатор) з'єднаний з компресором, тобто тепловою машиною, трубопроводами, котра шляхом перекачування через радіатор відповідної рідини, здійснює охолодження радіатора до вказаної температури. За допомогою трубок та/чи пластин з теплопровідного матеріалу, тобто штучних перепон, зменшують швидкість руху пароповітряної суміші, і використовуючи ефект Коанда, створюють вихрові потоки пароповітряної суміші, стимулюючи при цьому конденсацію парів з пароповітряної суміші. Штучні перепони забезпечують не тільки зменшення швидкості пароповітряної суміші, а й створюють вихрові потоки. В вихровому потоці, молекули пароповітряної суміші, що мають меншу кінетичну енергію, зміщуються до центру вихрового потоку (ефект Ранка -Хілша). Це як правило, можуть бути молекули, що тільки перейшли з рідинної фази в газову і мають невелику кінетичну енергію. В своїй більшості це будуть молекули води. Така конструкція поверхні охолоджувального пристрою, котра контактує з пароповітряною сумішшю, сприяє переходу молекул пароповітряної суміші в рідинну фазу і подальше їх заморожування на поверхні охолоджувального пристрою, котра контактує з пароповітряною сумішшю. Тобто, поверхня охолоджувального пристрою, (радіатор) котра контактує з пароповітряною сумішшю, є по суті вловлювачем вологи з пароповітряної суміші. Для виморожування вологи з пароповітряної суміші, використовують двоконтурний охолоджувальний пристрій з загальним теплообмінником. Пристрій включає два холодильних компресорних агрегати, кожний з котрих має власний охолоджувальний контур. При цьому тепло з контактної поверхні, яка контактує з пароповітряною сумішшю, відбирає перший холодильний компресорний агрегат. Це тепло перекачується в теплообмінник першого компресорного агрегата. З теплообмінника першого компресорного агрегата відбирає тепло другий холодильний компресорний агрегаті перекачує його в теплообмінник другого компресорного агрегата. Теплообмінник другого компресорного агрегата віддає тепло навколишньому середовищу. Використовуючи цей пристрій можливо охолодити контактну поверхню до температури мінус 72 - 73 С. Вказаний вище спосіб забезпечує значно швидше виморожування вологи в порівнянні з прототипом. Це збільшує продуктивність процесу виморожування вологи з твердої ізоляції обмоток трансформатора. Через встановлений проміжок часу здійснюють розморожування охолоджувального пристрою, нагріваючи поверхню, що контактує з шаром намерзлих речовин з пароповітряної суміші при атмосферному тиску. Звичайно розморожування охолоджувального пристрою здійснюють через 24 години. Окрім вологи, тобто молекул води, намерзати можуть компоненти трансформаторного масла. Нагрівання вказаної поверхні можуть здійсню 7 вати різними способами, використовуючи електричну енергію (індукційний нагрів при використанні енергії вихрових струмів, нагрів тепловою енергією електричного струму при пропусканні його через струмопровідну поверхню, що контактує з шаром намерзлих речовин, тепловим випромінюванням різних нагрівачів, переведенням охолоджувального пристрою в зворотній режим та ін.) Цикл можуть повторювати декілька разів, до наявності вологи в трансформаторному маслі встановленого значення. Таким чином прискорюють процес сушки твердої ізоляції обмоток трансформатора, не потребуючи при цьому витратних речовин для виморожування вологи (сухий лід, тобто двоокис вуглецю, ацетон, рідинний азот та ін.). Площа контакту охолоджувальної поверхні з пароповітряною сумішшю значно більша ніж в прототипі. При наморожуванні вологи на контактну поверхню охолоджувального пристрою (радіатора), що контактує з пароповітряною сумішшю, чи на поверхню вже намерзлого шару вологи та інших намерзлих речовин з пароповітряної суміші, забезпечують постійне збільшення площі поверхні намерзлого шару вологи та інших намерзлих речовин з пароповітряної суміші, яка контактує з пароповітряною сумішшю. Це здійснюють, забезпечивши поверхні радіатора будь яку випуклу об'ємну форму. Такою випуклою об'ємною формою може бути звичайний циліндр. При наморожуванні шару вологи циліндр збільшує свій діаметр і як наслідок збільшує площу поверхні намерзлих речовин, котрі контактують з пароповітряною сумішшю. Таку циліндричну форму можуть мати трубки радіатора, по котрих прокачують рідину за допомогою компресора. Трубки радіатора можуть мати зовнішній діаметр близько 2-3мм, а їх кількість може складати декілька сотень. Це додатково прискорить процес сушки твердої ізоляції обмоток трансформатора, оскільки збільшення товщини шару намерзлих вологи та інших речовин з пароповітряної суміші, та збільшення теплоізоляції товщиною цього шару, компенсується збільшенням площі контактної поверхні. Після розморожування охолоджувального пристрою, котре здійснюють не розбираючи охолоджувального пристрою, вимірюють об'єм води, що стекла в встановлену ємність, після розморожування охолоджувального пристрою, і враховуючи виміряний об'єм води, та проміжок часу, за який намерз відповідний об'єм води на поверхні охолоджувального пристрою, приймають рішення щодо поновлення процесу виморожування вологи чи щодо кінцевої зупинки процесу виморожування вологи. Це дає можливість перш за все більш точно контролювати видалення вологи з твердої ізоляції за встановлений проміжок часу, та частку вологи в трансформаторному маслі, оскільки вся вода, що наморозилась, стікає в встановлену ємність. Намерзлий лід тут не потрібно вишкрібати, і сам охолоджувальний пристрій теж не потрібно розбирати та складати. Для стікання вологи в встановлену ємність досить лиш відкрити відповідний кран. 54260 8 Відсутність операцій періодичного розбирання та складання охолоджувального пристрою підвищує надійність його роботи, і як наслідок надійність сушіння твердої ізоляції. Об'єм намерзлої води також можливо визначати вимірюючи чи контролюючи товщину шару вологи та інших намерзлих речовин, що намерз на поверхні охолоджувального пристрою, котра контактує з пароповітряною сумішшю. Це дає можливість достроково припиняти процес розморожування, коли процес наморожування волога через велику товщину шару намерзлих речовин, стає малоефективним, і здійснювати розморожування охолоджувального пристрою. Визначати товщину шару намерзлих речовин можливо як візуально, орієнтуючись по заздалегідь нанесених відмітках на будь яку поверхню, так і використовуючи будь які вимірювальні прилади (товщиноміри). Це збільшить продуктивність процесу і прискорить процес сушіння твердої ізоляції обмоток трансформатора. Додатково прискорюють процес виморожування вологи, тобто сушіння твердої ізоляції силового трансформатора, шляхом розморожування охолоджувального пристрою, переводячи при цьому його в зворотній режим роботи. В цьому випадку охолоджувальний пристрій починає нагрівати контактну поверхню, на яку наморозились речовини з пароповітряної суміші. Контактну поверхню можна нагрівати і іншими способами (вище вказаними), але їх застосування потребує часу та іншого обладнання. Тобто, щоб налагодити та запустити в дію інше обладнання потрібен певний час. Значно швидше це можна зробити, не використовуючи додаткового обладнання. Таким чином вказаний спосіб сушіння твердої ізоляції обмоток трансформатора в герметичній ємності за допомогою охолоджувального пристрою, дозволяє прискорити процес сушіння твердої ізоляції обмоток трансформатора, виключити використання витратних речовин при виморожуванні вологи з пароповітряноїсуміші в процесі сушіння твердої ізоляції обмоток трансформатора, підвищити надійність сушіння твердої ізоляції обмоток трансформатора, а також збільшити точність вимірювання об'єму вологи що виділилась та наморозилась з твердої ізоляції обмоток трансформатора. Приклад конкретного виконання Спосіб випробуваний при сушінні твердої ізоляції обмоток силового трансформатора АТДЦН 200000/330. Сушіння твердої ізоляції здійснювали на протязі 24 годин, після чого розморожували охолоджувальний пристрій, переводячи його в зворотній режим роботи. При виморожуванні вологи з пароповітряної суміші використовували двоконтурний охолоджувальний пристрій з загальним теплообмінником. Швидкість сушіння твердої ізоляції обмоток трансформатора зросла на 28 відсотків. Об'єм води, що наморожувався на поверхні охолоджувального пристрою, а потім відтавав, вимірювали за допомогою мірної ємності. Точність вимірювання об'єму води зросла на 7 - 8 відсотків. 9 54260 Джерела інформації: 1. Авторське свідоцтво СРСР № 671664, Н02К 15/12, опубліковано 15.08.80, бюл.№30. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 10 2. Авторське свідоцтво СРСР № 1365265, Н02К 15/12, опубліковано 07.01.88, бюл.№1. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601