При работе трансформатора на полной эксплуатационной нагрузке изолирующее масло устройства интенсивно нагревается. Происходит расширение масла с последующим вытеснением в резервуар, находящийся в верхней части трансформатора. В завершение этого процесса сухой воздух выталкивается из ёмкости через сапун. Активное поглощение излишней влаги из воздуха обеспечивает силикагель для трансформатора, находящийся в сапуне.
Для чего используют силикагель в трансформаторах
Специалисты говорят, что при работе трансформатор «дышит». «Вдох» устройства – захват воздуха из атмосферы, который подсасывается при остывании трансформаторного масла. «Выдох» — выход через сапун нагретого воздуха с пониженной влажностью.
Зачем нужен сапун?
Во время работы трансформатора входящий воздух включает в себя избыточную влагу и частицы пыли. Они должны быть удалены, чтобы предотвратить повреждение агрегата. Для этого воздух проходит через специальный дыхательный клапан, являющийся промежуточной ёмкостью между резервуаром с маслом и окружающей средой. В полости сапуна содержится силикагель: вещество, которое активно захватывает влагу из воздуха, обеспечивая поступление в трансформатор только сухого воздуха.
Количество силикагеля не превышает 1,0…1,25 % от общей массы трансформаторного масла, находящегося в резервуаре.
Важно! Наличие силикагеля особенно эффективно при резких колебаниях температуры в помещении или на площадке, где установлен трансформатор. В зависимости от этого внешний воздух содержит разное количество влаги. Эта влага при повышенных температурах может частично смешиваться с маслом, ухудшая его охлаждающие возможности. Одновременно ухудшаются и условия изоляции агрегата, поскольку влага – хороший проводник электричества. Таким образом, данный гель обеспечивает безопасность функционирования трансформатора.
Разновидности и характеристики
Рассматриваемый абсорбент представляет собой полупрозрачный стеклообразный материал, который содержит хлорид кобальта. Эта соль имеет большой удельный вес, и является точным индикатором влаги в объёме, где она находится. Вещество выпускается в виде шариков или гранул, которые в исходном состоянии имеют синий цвет, характерный для большинства химических соединений кобальта.
Когда продукт, засыпанный в нужном количестве, соприкасается с влагой, его цвет постепенно изменяется с тёмно-синего вначале на светло-синий, а затем — на розовый. Это является визуальным признаком поглощения силикагелем влаги из воздуха. Такое изменение цвета сигнализирует пользователю о том, что вещество требует замены.
Контрастное изменение цвета очень удобно для текущего контроля влажности в резервуаре с трансформаторным маслом.
Гораздо реже встречается продукт с шариками оранжевого цвета; при накапливании в них влаги цвет шариков становится тёмно-зелёным.
Важно! На эффективность работы вещества цвет влияния не оказывает.
Эксплуатационные характеристики силикагеля – геля кремниевой кислоты, иногда с добавлением трёхокиси алюминия — определяются ГОСТ 5936-76:
- Насыпная плотность, г/дм3 – 400…720.
- Механическая прочность, %, не ниже – 80.
- Влагоёмкость, % — 9…30.
- Потери при сушке, %, не более – 10.
С целью эффективного улавливания пыли или грязи сапун оборудуется масляной чашкой, в которой происходит осаждение механических частиц, имеющихся в воздухе. Правильно отрегулированный воздухоосушитель обычно работает с точкой росы не менее -35°C.
Как производится замена
Силиконовый (или поликарбонатный) сапун трансформатора конструктивно очень прост. В ёмкость следует засыпать силикагель, после чего подсоединить сапун к выходному отверстию трансформатора при помощи трубки. Масло в уплотнительной чашке действует как барьер между кристаллами/гранулами вещества и воздухом, при условии, что проток воздуха через сапун с силикагелем мал или отсутствует.
Когда существует достаточная разница между давлением внутреннего и наружного воздуха, уровень масла изменяется до тех пор, пока нижняя граница не достигнет края перевернутой чашки. Затем воздух перемещается из отсека высокого давления в отсек низкого давления сапуна. И то, и другое происходит, когда масло действует как фильтр с сердечником, удаляя пыль из наружного воздуха.
Перед заполнением сапуна абсорбентом выполняются следующие операции:
- Очистка внутренней полости.
- Тщательное высушивание.
- Контроль уровня масла в масляной чашке.
- Проверка работы соединительных трубок для воздуха.
Проверку выполняют при выключенном трансформаторе.
Требующееся количество силикагеля определяется объёмом основного бака трансформатора, а также количеством трансформаторного масла в агрегате.
Использованный абсорбент может быть реактивирован путем нагревания в тонкостенной открытой ёмкости (или вентилируемом шкафу) при температуре от 150 до 200°С в течение двух-трех часов, критерием пригодности вещества к применению является восстановление первичного цвета продукта.
Периодичность замены в осушителе
Сроки замены абсорбента сложно предсказать из-за множества переменных, связанных с погодой и нагрузкой на оборудование. Визуальный контроль цвета, описанный выше – один из чаще всего применяемых способов. Вторым считается использование так называемых самовосстанавливающихся сапунов. Они представляют собой более дорогие, но и более удобные устройства, включающие в себя нагреватель, обеспечивающий автоматическую регенерацию продукта.
Нагрев начинается, когда датчики инфракрасных волн фиксируют изменение цвета вещества. Регенерацию производят обычно тогда, когда трансформатор выключен или работает в режиме минимальной мощности. Такие сапуны изолированы от масляного бака, оснащены устройствами дистанционного оповещения и могут работать в течение многих лет, предусматривая только незначительные ежегодные проверки.
Встроенные элементы управления позволяют воздухоосушителям управлять параметрами влажности. Частота, которая нужна для полной регенерации силикагеля, настраивается на определённые интервалы — от 2 до 20 дней. Доступны также опции, форсирующие цикл регенерации, если относительная влажность в воздухе становится чрезмерной.
По желанию потребителя самовосстанавливающиеся сапуны оснащаются также дополнительными нагревателями. Это полезно, если температуры окружающего воздуха достигают -300С.
Самовосстанавливающиеся сапуны работают лишь с химически чистым маслом. Для остальных ситуаций периодичность замены абсорбента устанавливается согласно ПТЭ §35-27: 1 раз в четыре года.
