Назначение и принцип действия термосифонных и адсорбционных фильтров трансформатора

Во время эксплуатации силовых масляных трансформаторов в масляном баке образуется шлам и вода. Появление шлама вызывают процессы старения охладителя, воды – попадание воздуха из-за герметичности бака.

Для восстановления эксплуатационных характеристик используются адсорбционные и термосифонные фильтры для трансформаторов с сорбентами. Их работа основана на непрерывной естественной или принудительной циркуляции масла во время работы трансформатора. Срок службы этих устройств полностью зависит от срока службы сорбента. Замена проводится при достижении определенных показателей объема примесей и кислотного числа.

На какие трансформаторы устанавливают фильтры

Свойства энергетического масла с течением времени ухудшаются – увеличивается объем воды и кислых и смолистых соединений, увеличивающих диэлектрические потери. Установка термосифонных маслофильтров и адсорберов желательно на силовые масляные трансформаторы с мощностью от 160 кВА. Вид фильтра выбирается в зависимости от размеров силового оборудования. Для аппаратов с большими габаритами предпочтительнее адсорберы. Допускается присоединение более одного термосифонного маслофильтра.

Что представляет собой термосифонный и адсорбционный фильтры

Термосифонный маслофильтр — это цилиндрический сосуд из металла, наполненный силикагелем, поглощающим из охладителя вредные примеси. К стенке бака он присоединяется через верхний и нижний патрубок. Для адсорбционного фильтра требуется отдельный фундамент. Он присоединяется к системе принудительной циркуляции энергетического масла.

Количество сорбента в термосифонном фильтре 1% от массы (или 1,2% от объема) масла, в адсорбере – 2% от массы (или 4% от объема).

Назначение термосифонного и адсорбционного маслофильтра – очистить охладитель от вредных примесей во время работы трансформатора. В термосифонном фильтре циркуляция естественная, в адсорбционном – принудительная. Существует почти 2 десятка термосифонных маслофильтров, отличающихся друг от друга емкостью (2-400 литров). Выбор базируется на требуемом объеме сорбента для конкретного трансформатора.

Назначение

Масляное силовое трансформаторное оборудование с мощностью от 160 кВА, в котором охладитель соприкасается с внешней средой, нуждается в фильтрах, непрерывно очищающих и восстанавливающих масляную среду.  Это самый оптимальный способ регенерации, обладающий высокой технико-экономическим эффективностью.

Цель использования маслофильтров – увеличить срок службы охладителя и трансформатора за счет поддерживания установленных нормативами показателей качества.

Чем заполняют термосифонные фильтры и адсорберы

В маслофильтрах воду поглощает сорбент (силикагель). Это высушенная кремневая кислота, которая образуется при взаимодействии соляной кислоты и раствора жидкого стекла. Производители предлагают гранулы с различными размерами. Для масляных трансформаторов используются крупнозернистые фракции КСК или КСКГ с диаметром 2,8-7 мм.

На каждый кубический дециметр охладителя требуется 400-500 грамм сорбента.Существуют маслофильтры, в которых помещается 4, 6, 10, 50, 100, 150 кг гранул. Количество фильтров для каждого трансформатора определяется, базируясь на количество масла в системе охлаждения. Оптимальный объем силикагеля – 0,8-1,25% от массы охладителя.

Принцип действия устройства

В термосифонном маслофильтре охладитель циркулирует благодаря разнице температуры с кожухом и плотности жидкости в верхней и нижней области термосифона, в котором оно движется снизу вверх.

Чтобы сорбент не унесло в бак, в соединяющие патрубки устанавливаются защитные конструкции (сетки и войлочные уплотнения).

Принцип действия адсорбера такой же, за исключением способа перемещения масла.

Как происходит циркуляция масла в фильтрах

В термосифонном маслофильтре:

• после прохождения через систему охлаждения масло перемещается вниз;
• за счет параллельного соединения с радиатором охладитель одновременно перемещается в обеих емкостях;
• в процессе перемещения сверху вниз загрязнения поглощает силикагель.

В адсорберах охладитель циркулирует принудительно снизу вверх за счет работы насосов, установленных в системе охлаждения трансформатора.

Установка приспособления на трансформатор

Термосифонный маслофильтр – емкость, к которой приварено днище и крышка с отводами для выпуска воздуха, залива и удаления охладителя, загрузки и выгрузки силикагеля. От выноса сорбент предохраняют металлические сетки, установленные на верхней и нижней крышке.

Подготовительные и очистительные работы

Фильтры перевозятся неупакованными и без сорбента, загерметизированные прокладками и заглушками. Силикагель поставляется в бумажных ящиках или мешках. Маслофильтры перед монтажом очищаются, промываются маслом, в течение 30-и минут испытываются при температуре 50-60^оС и давлении 50 кПа на маслопроводность. Силикагель высушивается при температуре 150^оС до достижения уровня влажности 0,5%. Сорбент засыпается в помещении, если на улице повышенная влажность, требуется промывка свежим маслом.

Перед установкой маслофильтра проверяется качество охладителя в баке. При наличии шлама требуется очистка цеолитовой установкой или фильтр-прессом.

Правила монтажа фильтра на патрубках

После присоединения маслофильтра к патрубкам бака неработающего трансформаторного оборудования открывают пробку, через которую выпускается воздух, потом заполняют емкость маслом из бака. После его появления в пробке нижний кран закрывается, через час охладитель сливают, только потом заполняют фильтр окончательно. Перед тем, как включить трансформатор, из маслофильтра выпускается воздух.

Адсорбер к монтажу готовится аналогично (разбирается и промывается маслом), но сорбент засыпается после установки на фундамент, потом оборудование подключается к системе охлаждения.

Инструкция и длительность эксплуатации фильтров

Обслуживать это оборудование разрешено специалистам, которые прошли специальную подготовку. Состояние емкости проверяется при каждом ремонте. После ремонта масло заливается одновременно с заполнением бака трансформатора. Срок эксплуатации определяется сроком службы масла, средний показатель – 5 лет. По истечении этого срока проверяется состояние емкости и меняется сорбент.

Когда производят замену силикагеля в термосифонном и адсорбционном фильтрах

Так как данный способ очистки несовершенен из-за неравномерного использования сорбента и непродолжительного контакта с охладителем, требуется регулярный отбор масла с целью определить его состояние. Периодичность проверки – раз в 3 года.

Силикагель меняется при снижении нормативных показателей качества охладителя:

• при пробивном напряжении:
• 15 кВ (для трансформатора на 20 кВ);
• 15-35 кВ (для оборудования на 25 кВ);
• 60-220 кВ (для оборудования на 35 кВ);
• когда кислотное число — 0,1 мг КОН/г.

При использовании трансформаторного оборудования с конструктивными особенностями руководствуются инструкциями по эксплуатации. При мощности энергоблока от 150 МВт и напряжении 330 кВ пробы масла отбираются чаще (раз в год), сорбент меняется при кислотном числе 0,15 мг КОН.