4. Расширитель

Масло, залитое в бак трансформатора, соприкасаясь с атмосферным воздухом, увлажняется и окисляется. Это приводит к снижению его элект-рической прочности, а также погруженной в него бумажной и волокнистой изоляции. В связи с этим масло, находящиеся в баке, должно быть по возможности изолировано от соприкосновения с атмосферным воздухом, что и достигается применением расширителя.

В трансформаторах без расширителя уровень масла в баке должен быть несколько ниже крышки для того, чтобы облегчить возможность его расширения. При этом вся поверхность масла соприкасается с атмосферным воздухом, что приводит к указанным отрицательным последствиям.

При наличии расширителя, установленного над крышкой бака и свя-занного с ним трубопровода, увлажнение и окисление масла в баке умень-шается по таким причинам:

а) площадь соприкосновения масла с атмосферой в расширителе намного меньше, чем в баке без расширителя;

б) температура масла в расширителе значительно ниже, чем в верхней части бака;

в) масло в расширителе практически не участвует в циркуляции, непрерывно происходящее в баке.

В связи с этим значительная часть влаги и механических примесей, попадающих в расширитель из воздуха, осаждаются в его нижней части, не попадая в бак. Кроме того, применение расширителя позволяет уменьшить габаритные размеры нижней части вводов, так как они полностью находятся в масле. И, наконец, в трансформаторах с расширителем может быть применено газовое реле, что невозможно при его отсутствии.

В связи с изложенным все современные трансформаторы мощностью 25 кВА и выше снабжаются расширителем.

1. Конструкция расширителя

Расширитель представляет собой стальной цилиндрический сосуд, устанавливаемый над крышкой трансформатора и соединенный трубо-проводом с баком. Объём расширителя должен составлять около 10% объёма масла в баке.

В современных трансформаторах применяются расширители с нор-мализованными значениями внутренних диаметров Д, длин цилиндров L, толщин и его стенок S и диаметров соединительных трубопроводов d1 (рис. 5 и 6), приведенных в табл. 3.

Таблица 3

Размеры, мм				Объём рас-ширителя, м	Масса зали-ваемого мас-ла, кг
Д	L	S	d1
1	2	3	4	5	6
250	415	1,4	25	0,02	8
	510			0,025	11
	650			0,032	14
310	810			0,04	17
	660			0,05	21
	800			0,06	25
	1060			0,08	34
	1320			0,10	43

Продолжение табл. 3

1	2	3	4	5	6
470	720	1,4	50	0,125	54
	920			0,16	69
	1150			0,20	86
	1440			0,25	107
	1870			0,32	138
690	1040	2,0	50	0,4	172
	1340			0,5	215
	1680			0,63	271
	2140			0,8	345
940	1420	3,0	80	1,0	427
	1800			1,25	534
	2310			1,6	683
	2820			2,0	854

В соответствии с рассчитанным объемом выбирается стандартный расширитель с ближайшим значением емкости.

Расширитель обычно располагается вдоль узкой стороны бака транс-форматора справа от него, если смотреть со стороны вводов ВН.

Конструкция расширителя зависит мощности трансформатора. На рис. 5 показан чертёж расширителя, применяемого в трансформаторах мощностью 25…1600 кВА, а на рис. 6 – 2500 кВА и выше.

Во всех случаях расширитель состоит из цилиндрического корпуса 1, сваренного из листовой стали и двух доньев 2 и 3. Дно 3 приваривается к корпусу, а второе дно 2 крепится болтами 37 с гайками и шайбами 38 и 39, т. е. является съёмным. Уплотнение этого дна осуществляется резиновой прокладкой 40.

К корпусу расширителя привариваются опорные пластины 4, которые с помощью болтов крепятся к крышке трансформатора (см. рис. 5). В мощных трансформаторах пластины привариваются к угольникам, а те в свою очередь, крепятся к крышке (рис. 6).

Для подъёма расширителя применяют одно или два подъёмных кольца 6, приваренных к корпусу.

Для заливки масла в расширитель используется пробка 7, уплотнённая резиновой прокладкой 8. Аналогичная пробка 9 с прокладкой 10 служит для слива остатков масла из расширителя. Основная часть масла сливается через

маслопровод 5, соединяющий расширитель с баком. Этот маслопровод вваривается несколько выше нижней точки корпуса расширителя (см. рис. 5), или конец его должен выступать над стенкой, как показано на рис. 6. Это делается для того, чтобы влага и посторонние механические примеси осаждались в нижней части корпуса, не попадая в бак.

В трансформаторах без газового реле трубопровод 5 с помощью при-варенного к нему фланца соединяется прямо с крышкой бака (рис. 5), а во всех остальных случаях в его рассечку ставится газовое реле.

Соединение расширителя с атмосферой осуществляется через воз-духоосушитель 11, который встраивается в корпус расширителя (рис. 5) или делается выносным, соединяясь с расширителем с помощью трубопроводов 12, 13 и 14. Кронштейны 15 служат для крепления труб и воздухоосушителей к стенке бака.

Встроенный воздухоосушитель состоит из двух стальных труб 11 и 12, вваренных в корпус расширителя (внутренняя – сверху, наружная – снизу). К верхней части внутренней трубы приварен патрубок 13, в который заливается трансформаторное масло. Патрубок сверху закрывается колпаком 15, к которому приварена шпилька 28, вворачиваемая в крышку 14 трубы 12. Внутрь колпака приварен также патрубок 22. Внутренний объем трубы 12 заполнен индикаторным силикагелем марки КСМ (крупный силикагель мелкопористый) с размерами зерен 2…7 мм (ГОСТ 3956 - 54), пропитанный растворами хлористого кальция и хлористого кобальта. Снизу воздухоосушитель закрыт стеклянным колпаком 29, закрепляемый фланцем 18 и болтами с гайками 19 и 20. Уплотнение колпака производится с помощью резиновой манжеты 21.

Работает воздухоосушитель следующим образом. При понижении уровня масла в расширителе давление воздуха над ним становится ниже атмосферного и он засасывается под колпак 15. Патрубок 22, опущенный в масло, вынуждает воздух проходить через него, образуя так называемый “масляный затвор”. Оставив в масле механические примеси, воздух через отверстие в крышке 14 попадает внутрь трубы 12, где силикагель забирает из него влагу. Затем через межтрубное пространство чистый и сухой воздух попадает внутрь расширителя. На рис. 5 путь воздуха показан пунктирными стрелками.

При повышении уровня масла в расширители воздух из него вытесняется в атмосферу, проходя тот же путь в обратном направлении.

По мере увлажнения индикаторный силикагель меняет окраску с голубого цвета на розовый, что фиксируется через стеклянный колпак 29.

Выносной воздухоосушитель (рис. 6) представляет стальной цилиндр 1, верхнее дно 2 которого вварен патрубок 3, соединяющий осушитель с расширителем с помощью промежуточных трубопроводов. Внутренний объем цилиндра заполнен силикагелем 8 марки КСМ. Снизу цилиндр закрыт дном 4 с вваренным в него патрубком 11 для забора воздуха. Дно 4 крепится к фланцу цилиндра болтами и гайками 5 и 6 и уплотняется резиновой прокладкой 7.

Масляный затвор образуется сварным стаканом 12, к которому приварены три стойки 13. К последним с помощью болтов и гаек 14 и 15 крепится промежуточное дно 9 с отверстиями для прохода воздуха. Чтобы отверстия не забивались зернами силикагеля на него кладется стальная сетка 10. Масло в масляный затвор через пробку 16, пробка 18 позволяет слить лишнее масло, а с помощью пробки 19 можно слить все масло из затвора с целью его замены.

В верхней части корпуса вварен стальной стакан 21 с окнами, в который вставляется патрон 22 из стальной сетки с индикаторным силикагелем 26. Стакан закрывается смотровым стеклом 23, уплотняемым двумя резиновыми прокладками 25, прижимаемыми накидной гайкой 24.

Путь воздуха через воздухоосушитель показан стрелками. Воздухо-осушитель крепится к стенке бака на уровне головы человека.

Контроль уровня масла в расширителе осуществляется с помощью маслоуказателя 16.

В трансформаторах до 1600 кВ^.А включительно применяется плоский маслоуказатель (см. рис. 5), состоящий из плоского стекла 23, зажимаемого между резиновой прокладкой 24 и фланцем 25 с помощью шпилек 26 и гаек 27. Шпильки привариваются к дну бака.

В трансформаторах мощностью 2500 кВ^.А и выше применяются трубчатые маслоуказатели (рис. 6), основной частью которых является стеклянная трубка 1, концы которого зажимаются и уплотняются в двух коленах 2 с помощью фланца 5 с болтами, гайками и шайбами 6, 7и 8 и резиновых прокладок 3 и 4.

Верхнее и нижнее колена с помощью болтов и гаек 12 и 13 соединены с фланцами 10 патрубков 9, приваренных к съёмному дну расширителя. Между фланцами кладется резиновая прокладка 11.

Нижнее колено имеет специальный болт 14, с помощью которого можно перекрывать отверстие в колене и осуществлять чистку масломерного стекла или его замену.

На дне расширителя делаются контрольные отметки, соответствующие уровню масла в нем при максимальной температуре воздуха +40 ⁰С, нормальной +15 ⁰С и минимальной –45 ⁰С.

Трансформаторы мощностью 1000 кВ^.А и выше должны иметь предо-хранительную (выхлопную) трубу 17, которая предотвращает разрыв бака при аварийном повышении в нём давления газов, выделяющихся из масла при его чрезмерном нагревании.

В трансформаторах 1000 и 1600 кВ^.А труба представляет собой ци-линдр диаметром 150 мм, вваренный в корпус расширителя (см. рис. 5). С одной стороны труба имеет фланец, с помощью которого соединяется с крышкой бака, а с противоположной стороны её выход закрывается стеклянной мембраной 30, уплотнённой двумя резиновыми прокладками 31. Последние с помощью болтов, гаек и шайб 33, 34 и 35 зажимаются между фланцем 32 и фланцем трубы. От случайных повреждений мембрана предохраняется тонким металлическим колпаком 36.

При нормальной работе трансформатора количество выделяемых из масла газов незначительно и они проникают в расширитель через отверстие в верхней части трубы.

В аварийном режиме, если трансформатор по каким – либо причинам не отключился, давление газов резко повышается и они выбивают стеклянную мембрану трубы. Газы вместе с маслом выходят через нее наружу, предотвращая взрыв бака. Труба должна установлена с наклоном, чтобы масло выливалось поблизости от трансформатора на землю.

В трансформаторах мощностью 2500 кВ^.А и выше труба устанавливается отдельно от расширителя (рис. 6). Труба такого же диаметра 150 мм устанавливается под углом 15 или 22,5 к вертикали. Верхний конец трубы также закрыт стеклянной мембраной и повернут так, чтобы масло выливалось поблизости от трансформатора. Внутренняя полость трубы трубопроводами 18, 19 и 20 связана с расширителем для отвода из неё газов при нормальной работе трансформатора.