Исследование и разработка комбинированной электротехнологии нагрева трансформаторного масла в системах регенерации

• Автор: Ачаков, Константин Анатольевич
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 112 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Анализ, обзор существующих способов нагрева трансформаторного масла при регенерации, постановка задачи

1.1 Анализ нагреваемого вещества

1.2 Анализ существующих способов нагрева трансформаторного масла при регенерации

1.3 Постановка задачи и выбор метода решения

2. Аналитическая модель диэлектрического нагрева

2.1 Разработка экспериментальной установки для диэлектрического нагрева трансформаторного масла
2.2 Алгоритм для определения области применения диэлектрического нагрева трансформаторных масел в системах регенерации
3. Математическое моделирование электромагнитных и термических процессов при комбинированном диэлектрическом и индукционном нагреве трансформаторного масла в системах регенерации
3.1. Математическая модель электромагнитных процессов
3.2 Математическая модель тепломассопереноса в системе
" металлические цилиндры — трансформаторное масло" комбинированного нагревателя
3.3 Алгоритм расчета температурных полей
4. Расчет параметров комбинированного нагревателя трансформаторного масла в системах регенерации, основанного на сочетании индукционных и диэлектрических систем нагрев
Заключение
Библиографический список
Приложения

Введение
При транспортировке трансформаторного масла, его хранении, а так же при эксплуатации масла в маслонаполненном электрооборудовании, несмотря, на защиты различного рода: азотная защита, термосифонные фильтры и воздухоосушители, герметизация, - влага из окружающей среды попадает в электрооборудование и соответственно в масло [1-3]. Кроме того, масло может увлажняться вследствие химических процессов старения и возможного соприкосновения его с воздухом, всегда содержащего в себе влагу. Химические процессы старения вызывают, деструкцию молекул масла и образование низкомолекулярных ионогенных продуктов (перекисей, органических кислот, воды), увеличивающих ионную проводимость масла. Имеют место и процессы структурирования («осмоления») окисленных молекул с образованием коллоидных частиц и более высокомолекулярных продуктов - шлама. Коллоидные частицы обуславливают электрофоретическую проводимость и совместно с ионогенной примесью снижают удельное объемное сопротивление и увеличивают диэлектрические потери. Коллоидные частицы, имея более низкую подвижность в сравнении с ионами, образуют объемные заряды и увеличивают тем самым неоднородность электрического поля; в результате диэлектрическая прочность масла снижается. Шлам и другие, нерастворенные в масле продукты старения, а так же частицы примесей, внесенные в него извне (например, эмульсионная вода, частицы волокон, металла), образуют мелкодисперсную фазу. Она увеличивает неоднородность электрического поля в масле и существенно снижает его напряжение пробоя [Епр ), а так же
увеличивает тангенс диэлектрических потерь (^8). Особенно опасными являются примеси с размером от 2 до 10 мкм. Даже небольшие количества влаги снижают электрическую прочность и являются причиной высоких

диэлектрических потерь, а в худшем случае даже аварий и выхода из строя электрооборудования [4].
Необходимость очистки масла от воды и других примесей, является актуальной проблемой. Регенерация с целью сохранения ценного сырья, является экономически выгодной, а также решает проблемы экологии, так как позволяет использовать масло повторно и не требует решения вопроса по его утилизации. За год на территории бывшего Советского Союза собирается около 1,7 млн. тонн масел, а перерабатывается до 0,25 млн. тонн, т.е. 15%.
На сегодняшний день существует достаточно большое разнообразие установок регенерации трансформаторных масел. Основой технологического процесса регенерации трансформаторных масел является нагрев масла до определенных температур и, как правило, на нагрев тратится до 95% мощности установки. Кроме того, к показателям качества трансформаторного масла заливаемого в высоковольтное оборудование предъявляются очень высокие требования и поэтому нагрев масла не должен оказывать негативного влияния на его свойства. Таким образом, проблема нагрева трансформаторного масла при регенерации является актуальной, как с точки зрения качества процесса, так и применения энергосберегающих технологий. Таким образом, целью работы является создание электротехнологии нагрева трансформаторного масла в системах регенерации обладающей более высокими: энергетической эффективностью, качеством и скоростью процесса. В соответствии с заданной целью в работе решены следующие задачи:
- исследование и анализ физических свойств трансформаторного масла и существующих методов нагрева при регенерации;
- разработка математических моделей электромагнитных и тепловых полей исследуемого объекта;
- исследование электромагнитных и тепловых полей комбинированной системы электронагрева;

Таблица 4.
источник
тип параметры
ГЗ-ЗЗ йпах, Гц Ивх, В ЕГвых, В Бмакс, ВА
200000 220 60
конденсатор
размеры ячейки, мм длина ширина высота толщина стенок объем ячейки, м3 объем масла между обкладками, м
13 110 120 1,5 7,2*10'5 0,55*10'
материал ячейки АБС
размеры электродов, мм ширина высота толщина
100 110 2,
материал электродов медь
кол-во электродов
межэлектродный зазор, мм 0,
напряжение и, В
напряженность поля, В/мм
Емкость конденсатора С, рЕ
Сопротивление конденсатора, Я, ГОм >
Частота, кГц 199,
Параметры окружающей среды
0,-, температура, С Влажность % давление мм.рт.ст.
22 64
параметры трансформаторного масла
Слой масла 1„ач, "С ІКОН, °С время нагрева, мин. Епр, кВ/мм tgS при 20°С 1§5 при 90°С
верхний 22 24 13,44 28,4 0,0013 0,00