Установка для сушіння твердої ізоляції високовольтних вводів трансформатора

Реферат: Установка для сушіння твердої ізоляції високовольтних вводів трансформатора містить електропровідну циліндричну герметичну сушильну камеру, теплоізолятор, дві ізоляційні термотривкі втулки для фіксації кінців струмоведучої труби високовольтного вводу, генератор високої частоти, систему вакуумування сушильної камери, ємність для збору конденсату, датчик температури та вимірювач тиску всередині сушильної камери, низьковольтний вимірювальний міст. Додатково обладнана двома датчиками температури. При цьому всі три датчика температури є контактними і розташовані на поверхні твердої ізоляції високовольтного вводу трансформатора таким чином, що середній датчик розташований на однаковій відстані L від країв твердої ізоляції, а два других відстоять від найближчих до них країв твердої ізоляції на відстані 0,1L. Кожний з виходів датчиків температури підключений до відповідного входу блока обробки інформації, вихід якого через пристрій автоматичного регулювання підключений до входу керованого джерела живлення, а вихід останнього з'єднаний з входом генератора високої частоти. UA 99505 U (12) UA 99505 U UA 99505 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області електротехнічної промисловості, зокрема до термовакуумної обробки твердої ізоляції високовольтних вводів трансформаторів, і може бути використана при виготовленні або ремонті високовольтних вводів. Відомо, що в процесі експлуатації високовольтних вводів відбувається зволоження внутрішніх шарів ізоляції, яка виготовлена з волокнистих матеріалів; це призводить до зниження її електроізоляційних властивостей і, як наслідок, може викликати руйнування високовольтних вводів і вихід трансформатора з ладу. (С.А. Бажанов. Техническое обслуживание и ремонт вводов и изоляторов высокого напряжения. - М.: Энергоатомиздат, 1984 г.) Залежно від ступеню погіршення властивостей твердої ізоляції високовольтних вводів для сушіння ізоляції використовують наступні способи: - промивка ізоляції підігрітим трансформаторним мастилом; - обробка ізоляції в термовакуумних печах. Перший спосіб використовують в тому випадку, коли значення тангенсу кута діелектричних втрат в ізоляції не перевищено більш ніж на 25 %. Він є менш ефективним ніж другий вищезгаданий спосіб. При висушуванні твердої ізоляції високовольтних вводів в термовакуумних печах для нагріву в якості теплоносія використовують гарячу пару, нагріте повітря, тощо. Відома установка для вакуумного просочення та осушення твердої ізоляції високовольтних 7 вводів і активних частин трансформатора (деклараційний патент України № 7499 U, МПК Н02К 15/12), що містить термовакуумну камеру, яка з'єднана через патрубок з вакуумним насосом та обладнана розбризкувачами і нагрівачами для нагріву просочувального матеріалу; термовакуумна камера виконана у вигляді циліндричної колони з кришкою та верхнім фланцем, а верхня частина високовольтного вводу встановлена над кришкою камери; фланець вводу жорстко закріплений до верхнього фланця кришки камери з можливістю герметичного з'єднання; або котушка (обмотка) трансформатора підвішена усередині камери до металевої планки, до якої жорстко закріплені вивідні кінці котушки (обмотки) трансформатора, а нагрівачі у вигляді ТЕНів або у вигляді спіралей розміщені усередині камери уподовж її стінок, при цьому розбризкувачі встановлені в стінках верхньої частини камери. Недоліком указаної установки є її низька ефективність в тому випадку, коли тангенс кута діелектричних втрат ізоляції перевищує 25 %; тоді для видалення вологи з твердої ізоляції потрібні значні витрати електроенергії на підтримку температури теплоносія (трансформаторного мастила) в межах 80 °C + 90 °C протягом декількох діб для кожного технологічного циклу. Крім того, установка має великі габарити. Недоліком цієї установки є також нерівномірність сушіння ізоляції по її глибині і відсутність контролю за температурним режимом висушування, що призводить до спучування та короблення ізоляції і, як наслідок, викликає погіршення її діелектричних властивостей. Відома установка для сушіння твердої ізоляції високовольтних вводів трансформатора в термовакуумній печі (Ремонт высоковольтных вводов классов напряжения 35 кВ и выше. СО 34.46.611-2005. М.: ЦКБ "Энергоремонт", 2005). Вона містить електропровідну циліндричну герметичну сушильну камеру, на зовнішній поверхні якої встановлений теплоізолятор, дві ізоляційні термотривкі втулки для фіксації кінців струмоведучої труби високовольтного вводу, систему вакуумування сушильної камери, ємність для збору конденсату, датчик температури та вимірювач тиску всередині сушильної камери, а також низьковольтний вимірювальний міст, який з'єднаний з твердою ізоляцією високовольтного вводу трансформатора. Крім того, установка обладнана індукційною обмоткою, яка розташована на теплоізоляторі, а сушильна камера з торців містить днище і герметичну кришку. При підключенні індукційної обмотки до живлячої мережі напругою 220/380 В струм, який проходить по обмотці, індукує магнітний потік в електропровідних стінках сушильної камери, які прогріваються завдяки дії вихрового струму, при цьому конвекційний потік гарячого повітря всередині камери осушує тверду ізоляцію високовольтного вводу. Процес сушіння ізоляції потребує від оператора постійного контролю за температурою сушіння: підтримання її зростання не більш ніж на 5-10 °C за годину в залежності від стану твердої ізоляції на початку процесу, а після його завершення — поступового зниження температури не більш ніж на 10 °C за годину. Недоліком цієї установки є нерівномірність сушіння твердої ізоляції, що призводить до спучування, коробления, а в деяких випадках, і до її механічного руйнування. Дійсно, при висушуванні ізоляції потоком гарячого повітря температура нагріву ізоляції зменшується в напрямку від її зовнішнього шару до струмоведучої труби високовольтного вводу. Наслідком нерівномірності сушіння ізоляції є втрати її діелектричних властивостей. Крім того, недоліком цієї установки є довготривалість процесу сушіння: в залежності від ступеню погіршення діелектричних властивостей ізоляції період сушіння дорівнює від 48 до 120 годин. 1 UA 99505 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Недоліком вказаної установки є також її низька надійність, яка обумовлена людським фактором при постійному контролі оператором за температурою сушіння. Найбільш близькою по суті до запропонованої є установка для сушіння твердої ізоляції високовольтних вводів трансформатора (патент України №60628 U, МПК Н02К15/12), що містить електропровідну циліндричну герметичну сушильну камеру, на зовнішній поверхні якої встановлений теплоізолятор, дві ізоляційні термотривкі втулки для фіксації кінців струмоведучої труби високовольтного вводу, яка є випромінювачем короткохвильового діапазону, генератор високої частоти, вихід якого через узгоджувальний пристрій зв'язаний з одним з кінців випромінювача короткохвильового діапазону, закріпленого в центральному отворі одного з герметичних знімних фланців, встановлених з обох торців сушильної камери, систему вакуумування сушильної камери, ємність для збору конденсату, датчик температури та вимірювач тиску всередині сушильної камери, а також низьковольтний вимірювальний міст, який з'єднаний з твердою ізоляцією високовольтного вводу трансформатора, при цьому діаметр сушильної камери і її довжина менші від довжини хвилі короткохвильового діапазону у матеріалі твердої ізоляції високовольтного вводу. Основним недоліком даної установки є її низька надійність. Дійсно, наявність одного датчика температури всередині сушильної камери не дозволяє контролювати безпосередньо температуру твердої ізоляції вздовж всієї її довжини. Крім того, контроль температури в однієї точці не відображає об'єктивно протікання процесу сушіння: в разі нерівномірного насичення твердої ізоляції вологою вздовж її довжини, процес випаровування і сушіння також відбувається не рівномірно, що призводить до спучування, короблення та розшарування твердої ізоляції. Даний недолік обумовлений також і людським фактором. За відсутністю автоматичного контролю за температурою сушіння твердої ізоляції оператору необхідно постійно контролювати температуру всередині камери для того, щоб вона не перевищувала заданого порогового значення, в іншому випадку це призводить до перегріву ізоляції і втрачанню її механічних і діелектричних властивостей. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити установку для сушіння твердої ізоляції високовольтних вводів трансформатора шляхом впровадження автоматичного контролю температури безпосередньо твердої ізоляції трансформаторного вводу вздовж всієї її довжини, що запобігає перегріву, спучуванню і коробленню твердої ізоляції, а це дозволяє підвищити надійність установки. Поставлена задача вирішується тим, що установка для сушіння твердої ізоляції високовольтних вводів трансформатора, що містить електропровідну циліндричну герметичну сушильну камеру, на зовнішній поверхні якої встановлений теплоізолятор, дві ізоляційні термотривкі втулки для фіксації кінців струмоведучої труби високовольтного вводу, яка є випромінювачем короткохвильового діапазону, генератор високої частоти, вихід якого через узгоджувальний пристрій зв'язаний з одним з кінців випромінювача короткохвильового діапазону, закріпленого в центральному отворі одного з герметичних знімних фланців, встановлених з обох торців сушильної камери, систему вакуумування сушильної камери, ємність для збору конденсату, датчик температури та вимірювач тиску всередині сушильної камери, а також низьковольтний вимірювальний міст, який з'єднаний з твердою ізоляцією високовольтного вводу трансформатора, при цьому діаметр сушильної камери і її довжина менші від довжини хвилі короткохвильового діапазону у матеріалі твердої ізоляції високовольтного вводу, згідно з корисною моделлю, вона додатково обладнана двома датчиками температури, при цьому всі три датчика температури є контактними і розташовані на поверхні твердої ізоляції високовольтного вводу трансформатора таким чином, що середній датчик розташований на однаковій відстані L від країв твердої ізоляції, а два других відстоять від найближчих до них країв твердої ізоляції на відстані 0,1L, вихід кожного з вищезазначених датчиків температури підключений до відповідного входу блока обробки інформації, вихід якого через пристрій автоматичного регулювання підключений до входу керованого джерела живлення, а вихід останнього з'єднаний з входом генератора високої частоти. Завдяки обладнанню установки двома додатковими датчиками температури, до вже існуючого, і розташуванню їх безпосередньо на поверхні твердої ізоляції вздовж всіє її довжини стало можливим контролювати температуру сушіння ізоляції на різних її ділянках, що особливо важливо в тих випадках, коли просочення ізоляції вологою не є рівномірним вздовж її довжини. Як показала практика, розташування датчиків температури таким чином, що середній розташований на однаковій відстані L від країв твердої ізоляції, а два других відстоять від найближчих до них країв твердої ізоляції на відстані 0,1 L, є оптимальним і забезпечує реальну картину температурного режиму сушіння твердої ізоляції високовольтного входу трансформатора вздовж всієї її довжини. Підключення виходів кожного з датчиків температури 2 UA 99505 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 до відповідного входу блока обробки інформації, вихід якого через пристрій автоматичного регулювання підключений до входу керованого джерела живлення, а вихід останнього з'єднаний з входом генератора високої частоти, дозволяє впровадити автоматичний контроль за температурним режимом сушіння твердої ізоляції: при перевищенні порогової температури сушіння, на яку прореагує хоча б один з трьох датчиків, відключається генератор високої частоти, і при зменшенні температури нижче порогового значення, генератор починає працювати знову. Таким чином, стає можливим контролювати температуру сушіння вздовж всієї довжини твердої ізоляції, виключаючи перегрів окремих її ділянок, який призводить до спучування, короблення і розшарування твердої ізоляції. Це дозволяє підвищити надійність установки. Суть корисної моделі пояснює ілюстрація, на якій схематично зображена установка для сушіння твердої ізоляції високовольтних вводів трансформатора. Запропонована установка для сушіння твердої ізоляції високовольтних вводів містить сушильну камеру 1 циліндричної форми з електропровідними стінками 2, яка з обох торців має герметичні знімні фланці 3 і 4. Фланець З має центральний отвір 5 для зв'язку генератора 6 високої частоти через узгоджувальний пристрій 7 з одним з кінців струмоведучої труби 8 високовольтного вводу, на якій розташована тверда ізоляція 9. Струмоведуча труба 8, яка є випромінювачем короткохвильового діапазону, і узгоджувальний пристрій 7 з'єднані за допомогою коаксіального роз'єму (на ілюстрації не показаний). Кінці струмоведучої труби 8 зафіксовані в ізоляційних термотривких втулках 10. Установка містить також систему 11 вакуумування сушильної камери 1, ємність 12 для збору конденсату, вимірювач 13 тиску всередині сушильної камери 1, низьковольтний вимірювальний міст 14 для вимірювання тангенсу кута діелектричних втрат, наприклад, типу УМ-3 або Е-12а. Для запобігання витоку теплової енергії у відкритий простір на зовнішній поверхні сушильної камери 1 встановлений теплоізолятор 15, наприклад, теплоізолятор типу "Вайредмат" товщиною 50 мм. Три контактні датчики 16 температури розташовані на поверхні твердої ізоляції 9 таким чином, що середній датчик розташований на однаковій відстані L від країв ізоляції 9, а два других відстоять від найближчих до них країв ізоляції 9 на відстані 0,1L. Вихід кожного з датчиків 16 температури підключений до відповідного входу блока 17 обробки інформації, вихід якого через пристрій 18 автоматичного регулювання підключений до входу керованого джерела 19 живлення. Вихід останнього з'єднаний з входом генератора 6 високої частоти. Установка працює таким чином. Спочатку розбирають високовольтний ввід і демонтують фарфорові ізолятори. Тепер він має вигляд струмоведучої труби 8 з твердою ізоляцією 9; кінці труби 8 фіксують за допомогою двох ізоляційних термотривких втулок 10 всередині сушильної камери 1. Один з кінців струмоведучої труби 8 під'єднують за допомогою коаксіального роз'єму через центральний отвір 5 фланця 3 до узгоджувального пристрою 7, який підключають до виходу генератора 6 високої частоти. Сушильну камеру 1 з електропровідними стінками 2 герметизують за допомогою знімних фланців 3 і 4, а на її зовнішню поверхню встановлюють теплоізолятор 15. Далі вмикають генератор 6 високої частоти і систему 11 вакуумування. В просторі між струмоведучою трубою 8 (випромінювачем) та стінками 2 сушильної камери 1 виникає електромагнітне поле, яке поглинається твердою ізоляцією 9, що підлягає сушінню. В зв'язку з тим, що генератор 6 працює в короткохвильовому діапазоні і довжина його хвилі істотно більша не тільки діаметру сушильної камери 1, але і її довжини, конструкція являє собою неоднорідну коаксіальну хвильову лінію, еквівалентна схема якої являє собою конденсатор, утворений струмоведучою трубою 8 (випромінювачем) та стінками 2 сушильної камери 1. За допомогою узгоджувального пристрою 7 регулюють коефіцієнт стоячої хвилі таким чином, щоб він мав мінімальне значення. У процесі сушіння тверда ізоляція 9 нагрівається і волога з неї випаровується в сушильну камеру 1, з якої видаляється за допомогою системи 11 вакуумування в ємність 12 для збору конденсату. Система 11 вакуумування забезпечує тиск на рівні (8-10) кПа, який контролюють за допомогою вимірювача 13 тиску. Завдяки цьому знижується поріг температури інтенсивного випаровування вологи до 50-60 °C. Коли випаровування вологи зменшується, то починає збільшуватись температура твердої ізоляції 9, яка контролюється трьома датчиками 16 температури вздовж всієї довжини твердої ізоляції 9. Сигнали з виходу кожного датчика 16 поступають на відповідний вхід блоку 17 обробки інформації. В разі перевищення заздалегідь встановленого верхнього порогового значення температури 80-100 °C хоча б на одній з ділянок твердої ізоляції 9, вихідний сигнал блоку 17 надходить на вхід пристрою 18 автоматичного регулювання. Вихідний сигнал останнього надходить на вхід керованого джерела 19 живлення, який відключає генератор 6 високої частоти. Процес сушіння продовжується, температура твердої ізоляції починає зменшуватися і при досягненні 3 UA 99505 U 5 10 встановленого в блоці 17 обробки інформації нижнього порогового значення температури 6070 °C вихідний сигнал блоку 17 надходить на вхід пристрою 18 автоматичного регулювання; вихідний сигнал пристрою 18 надходить на вхід керованого джерела 19 живлення, яке включає генератор 6 високої частоти. Процес сушіння твердої ізоляції 9 продовжується до тих пір, доки значення тангенсу кута діелектричних втрат, який вимірюють за допомогою низьковольтного вимірювального моста 14, не досягне свого заданого значення. Крім того, критерієм закінчення сушіння ізоляції 9 є відсутність виділення конденсату протягом останніх трьох годин сушіння. Технічний результат, який досягається при використанні корисної моделі: підвищення рівномірності сушіння твердої ізоляції, що виключає її спучування та короблення; зменшення витрат електроенергії на 5 %. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 Установка для сушіння твердої ізоляції високовольтних вводів трансформатора, що містить електропровідну циліндричну герметичну сушильну камеру, на зовнішній поверхні якої встановлений теплоізолятор, дві ізоляційні термотривкі втулки для фіксації кінців струмоведучої труби високовольтного вводу, яка є випромінювачем короткохвильового діапазону, генератор високої частоти, вихід якого через узгоджувальний пристрій зв'язаний з одним з кінців випромінювача короткохвильового діапазону, закріпленого в центральному отворі одного з герметичних знімних фланців, встановлених з обох торців сушильної камери, систему вакуумування сушильної камери, ємність для збору конденсату, датчик температури та вимірювач тиску всередині сушильної камери, а також низьковольтний вимірювальний міст, який з'єднаний з твердою ізоляцією високовольтного вводу трансформатора, при цьому діаметр сушильної камери і її довжина менші від довжини хвилі короткохвильового діапазону у матеріалі твердої ізоляції високовольтного вводу, яка відрізняється тим, що вона додатково обладнана двома датчиками температури, при цьому всі три датчика температури є контактними і розташовані на поверхні твердої ізоляції високовольтного вводу трансформатора таким чином, що середній датчик розташований на однаковій відстані L від країв твердої ізоляції, а два других відстоять від найближчих до них країв твердої ізоляції на відстані 0,1L, кожний з виходів датчиків температури підключений до відповідного входу блока обробки інформації, вихід якого через пристрій автоматичного регулювання підключений до входу керованого джерела живлення, а вихід останнього з'єднаний з входом генератора високої частоти. Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4