PL B1. INSTYTUT TECHNOLOGII EKSPLOATACJI- -PAŃSTWOWY INSTYTUT BADAWCZY, Radom, PL BUP 15/08. ANDRZEJ WINIARSKI, Radom, PL

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. C10G 33/00 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Urządzenie do usuwania wody z oleju transformatorowego (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 15/08 (73) Uprawniony z patentu: INSTYTUT TECHNOLOGII EKSPLOATACJI- -PAŃSTWOWY INSTYTUT BADAWCZY, Radom, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 04/11 (72) Twórca(y) wynalazku: ANDRZEJ WINIARSKI, Radom, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Bożydar Piotrowski PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do usuwania wody z oleju transformatorowego. Woda w oleju transformatorowym występuje w postaci wolnej oraz w postaci rozpuszczonej, przy czym głównym źródłem zawilgocenia oleju transformatorowego jest woda powstała wskutek starzenia eksploatacyjnego izolacji stałej (depolimeryzacji celulozy). Obecność wody wynika też z niedostatecznego wysuszenia układu izolacyjnego podczas produkcji, dyfuzji wilgoci atmosferycznej w czasie przeglądów oraz, w przypadku transformatorów nie hermetyzowanych - wskutek trwałej penetracji powietrza atmosferycznego w głąb oleju. Poziom zawilgocenia oleju w transformatorze powinien jak najbardziej odbiegać od poziomu nasycenia. Wymagania dla oleju używanego do napełniania transformatorów nowych, oddawanych do eksploatacji mówią, aby olej pobrany z transformatora po jego końcowym napełnieniu zawierał nie więcej niż 12 ppm wody w przypadku transformatorów o napięciu znamionowym 400 kv oraz nie więcej niż 15 i 20 ppm dla pozostałych transformatorów, przy czym 12, 15 i 20 ppm odpowiada 12, 15 i 20 gramom wody na tonę oleju transformatorowego. Dopuszczalna zawartość wody w olejach pobranych z eksploatowanych transformatorów wynosi 30 ppm dla transformatorów o napięciu znamionowym 400 kv oraz 35 i 40 ppm dla pozostałych. Zawartość wody w oleju transformatorowym podczas jego użytkowania wzrasta do wartości powyżej zalecanych 30, 35 i 40 ppm, co ma ujemny wpływ na prawidłową eksploatację transformatora. Ponadto wzrost zawartości wody w oleju wpływa na wzrost depolimeryzacji celulozy (izolacji papierowej transformatora) oraz pogarsza parametry elektroizolacyjne oleju, co również pogarsza eksploatację transformatora. Z uwagi na brak możliwości bezpośredniego usuwania wody z papierowej izolacji transformatora znane sposoby wykorzystują wysoki gradient stężeń wody pomiędzy olejem i papierem oraz zjawisko dążenia do zachowania równowagi termodynamicznej na granicy ich styku. Osuszenie oleju powoduje dyfuzję do niego wody z izolacji papierowej. Umożliwia to przeprowadzenie operacji suszenia izolacji papierowej transformatora poprzez usuwanie wody z oleju transformatorowego, metodą suszenia za pomocą urządzeń przeznaczonych do tego celu. Znane jest urządzenie produkcji czeskiej zwane suszarką próżniową VS-05 do usuwania wody z oleju transformatorowego zawierające dwa eżektory, eżektor wstępny i eżektor krążenia oraz pompę hermetyzowaną połączoną z eżektorem krążenia, przy czym eżektor krążenia jest połączony z jednej strony z separatorem wilgoci, z drugiej zaś strony jest połączony z komorą główną zawierającą czujnik poziomu górnego oraz czujnik poziomu dolnego, ta natomiast poprzez separator wilgoci jest połączona z komorą akumulacyjną. Pompa hermetyzowana jest ponadto połączona z dolną częścią komory zabezpieczającej, której górna część jest połączona podwójnie z komorą główną. Komora akumulacyjna jest połączona w swej dolnej części z komorą zbiorczą, ta zaś jest połączona poprzez zawór wydechowy z atmosferą, przy czym komora zbiorcza jest połączona u góry i u dołu z kołpakiem komory głównej. Kołpak komory głównej u góry oraz górna część komory akumulacyjnej są połączone ze zbiornikiem kontrolnym, który z kolei jest połączony z komorą zbiorczą. Ponadto urządzenie zawiera termostat połączony z jednej strony z parownikiem a z drugiej strony jest połączony z komorą kondensacyjną, ta zaś jest połączona z rozdzielaczem wody zawierającym czujnik temperatury. Olej z transformatora jest zasysany przez eżektor wstępny do separatora wilgoci, gdzie zostaje wstępnie odgazowany, a porwany z gazami olej spływa do dolnej części separatora. Panujące w komorze głównej i w komorze zabezpieczającej podciśnienie wywołane pompą hermetyzowaną zasysa suszony olej i wypełnia obie te komory od tyłu. Zasysany olej wypełnia komorę główną do poziomu czujnika górnego, który uruchamia pompę hermetyzowaną, i dalej przez zawór wylewowy wypływa na zewnątrz. Wylewanie oleju trwa do momentu, kiedy podciśnienie w komorze głównej osiągnie nastawioną wartość. Po osiągnięciu tej wartości pompa hermetyzowana zatrzymuje się oraz automatycznie jest zamykany zawór przelewowy a wytworzone w komorach podciśnienie powoduje zassanie i napełnienie ich olejem. Cykl ten jest powtarzany do momentu wyłączenia urządzenia. Suszenie oleju transformatorowego polega na wydzieleniu w wymrażaczu wilgoci zawartej w oparach oleju wytworzonych pod wpływem próżni, przy czym wydzielone w komorze akumulacyjnej pod wpływem próżni opary podczas zasysania oleju z zewnątrz są przetłaczane przez wymrażacz i są zamieniane w szron. Wymrażacz jest okresowo podgrzewany i szron topi się zamieniając w wodę, która spływa do połączonego z nim rozdzielacza wody i jest wydalana na zewnątrz.

3 PL B1 3 Niedogodność opisanego urządzenia polega na tym, że na czas usuwania wody wydzielonej z oleju transformatorowego wymagane jest wyłączenie suszarki. Celem wynalazku jest urządzenie do usuwania wody z oleju transformatorowego o zwiększonej wydajności i pracujące bocznikowo z transformatorem. Cel ten osiągnięto zgodnie z wynalazkiem konstruując urządzenie do usuwania wody z oleju transformatorowego oraz do suszenia izolacji papierowej transformatora w czasie pracy transformatora, pracujące bocznikowo z transformatorem w układzie automatycznym, które zawiera elektrozawory usytuowane na przewodach wlotowych i wylotowych zbiorników osuszaczy oraz połączone ze sobą; zbiornik tłoczny i zbiornik buforowy, przy czym każdy z osuszaczy jest zaopatrzony w odrębny układ wydzielania wody z umieszczonymi na wlotach wymrażaczami i przyłączonymi do nich rozdzielaczami wody, które w górnych częściach są wyposażone w pompy eżektorowe, u dołu zaś są wyposażone w zawory spustowe. Zbiorniki osuszaczy zawierają wewnątrz czujniki poziomu górnego i poziomu dolnego a na zewnątrz zawierają zawory zwrotne, przy czym za zaworami zwrotnymi jest usytuowany zbiornik przelewowy połączony ze zbiornikiem kondensacyjnym mającym wewnątrz zawór pływakowy, którego wylot jest połączony poprzez zawór zwrotny ze zbiornikiem buforowym i równocześnie zbiornik buforowy jest połączony ze zbiornikiem tłocznym, który od dołu jest połączony przewodem ssącym oraz przewodem napełniania, a od góry z elektrozaworem. Zbiornik tłoczny jest zaopatrzony wewnątrz w pompę zębatą, manometr i zawór zwrotny na wlocie, na wylocie zaś pompa zębata ma zawór zwrotny, wskaźnik przepływu, a za nimi ma zawór trójdrożny z przyłączem filtra dokładnego i z zaworem zwrotnym na wylocie. Ponadto do zbiornika tłocznego jest podłączony rurowy przewód z zwrotnym zaworem i rozdzielającym zaworem, który przechodzi w przewód napełniania, na nim zaś znajdują się; przepływowy podgrzewacz z manometrem i z odcinającym zaworem wraz z filtrem, pompą obiegową oraz z elektrozaworem odcinającym i ręcznym zaworem. Opisana konstrukcja urządzenia sprawia, że pracuje ono z dużą dokładnością usuwania wody z oleju transformatorowego i osuszania papierowej izolacji transformatora z niemal dwukrotnie większą wydajnością od znanego czeskiego urządzenia, przy czym nie wymaga wyłączenia transformatora z eksploatacji. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym przedstawiono schematycznie urządzenie do usuwania wody z oleju transformatorowego. Urządzenie do usuwania wody z oleju transformatorowego zawiera tłoczny zbiornik 1, zbiorniki 2 i 3 osuszaczy, buforowy zbiornik 4, przelewowy zbiornik 5 i kondensacyjny zbiornik 6, połączone ze sobą przewodami rurowymi 7, 10, 13, 18 i 48. Na rurowym przewodzie 7 łączącym od dołu zbiorniki 2 i 3 osuszaczy są umieszczone elektrozawory 8 i 9, na rurowym przewodzie 10 łączącym zbiorniki 2 i 3 osuszaczy od góry są umieszczone elektrozawory 11 i 12, na rurowym przewodzie 13 łączącym eżektorowe pompy 14 i 15 są umieszczone elektrozawory 16 i 17, na rurowym przewodzie 18 łączącym eżektorowe pompy 19 i 20 ze zbiornikami 2 i 3 osuszaczy są umieszczone elektrozawory 21 i 22. Urządzenie zawiera podgrzewacz 23 połączony rurowym przewodem 24 z tłocznym zbiornikiem 1 a poprzez niego z rurowym przewodem 25, na którym bocznikowo jest umieszczony dokładny filtr 26. Przelewowy zbiornik 5 jest połączony rurowym przewodem 27 z kondensacyjnym zbiornikiem 6 wyposażonym w pływakowy zawór 45. Każdy zbiornik 2 i 3 osuszaczy jest połączony od góry rurowymi przewodami 29 i 30 z wymrażaczami 31 i 32, rozmrażaczami 59 i 60 te zaś z rozdzielaczami 41 i 42, przy czym każdy z rozdzielaczy 41 i 42 jest połączony rurowymi przewodami 35 i 36 z eżektorowymi pompami 14, 15, 19 i 20. Na rurowym przewodzie 24, w pobliżu podgrzewacza 23, jest umieszczony rozdzielający zawór 37 z zaznaczonymi pozycjami napełnianie" i suszenie", wewnątrz zaś tłocznego zbiornika 1 jest umieszczona zębata pompa 38 napędzana elektrycznym silnikiem 40, natomiast drugi trójdrożny ręczny zawór 52 jest umieszczony na rurowym przewodzie 25 w pobliżu równolegle usytuowanego dokładnego filtra 26. Wewnątrz zbiorników 2 i 3 osuszaczy znajdują się czujniki 43 i 44 poziomu górnego oraz poziomu dolnego oleju. Kondensacyjny zbiornik 6 z pływakowym zaworem 45 jest połączony od góry rurowym przewodem 27 z przelewowym zbiornikiem 5. Buforowy zbiornik 4 ma u dołu zwrotny zawór 46 połączony z wylotem kondensacyjnego zbiornika 6, a u góry zawór zwrotny 47 jest połączony z przelewowym zbiornikiem 5. Tłoczny zbiornik 1 ma usytuowany u góry manometr 49, przy czym na rurowym przewodzie 24 łączącym tłoczny zbiornik 1 z podgrzewaczem 23 znajduje się zwrotny zawór 50, natomiast zębata pompa 38 ma zwrotny zawór 61, a na rurowym przewodzie 25, w miejscu odgałęzienia z dokładnym filtrem 26, jest umieszczony trójdrożny ręczny zawór 52, a przed nim jest umieszczony zwrotny zawór 61 i wskaźnik 53 przepływu. Na rurowym przewodzie 24, w pobliżu podgrzewacza 23, znajduje się manometr 54, natomiast przed podgrzewaczem 23 znajduje się

4 4 PL B1 ręczny odcinający zawór 55, wstępny filtr 56 oraz obiegowa pompa 57 elektrozawór 58 i ręczny odcinający zawór 66. Na rurowym przewodzie 48 łączącym tłoczny zbiornik 1 z buforowym zbiornikiem 4 znajduje się elektrozawór 65, natomiast pomiędzy dokładnym filtrem 26 a rurowym przewodem 25 znajduje się zwrotny zawór 62. Na przewodach łączących zbiorniki 2 i 3 osuszaczy z przelewowym zbiornikiem 5 znajdują się zwrotne zawory 63 i 64, natomiast w pobliżu podgrzewacza 23, od strony ssącej, znajduje się ręczny zawór 66, na rurowym zaś przewodzie 18 znajduje się regulacyjny zawór 68, a na przewodzie eżektorowej pompy 20 znajduje się regulacyjny zawór 69 przepływu. Ponadto kondensacyjny zbiornik 6 zawiera odpowietrzający zawór 70. Po podłączeniu suszarki do transformatora otwieramy ręcznie zawory 55 i 66, a rozdzielający zawór 37 ustawiamy w pozycji napełnianie", po czym włączamy napięcie. Olej z transformatora przepływa wówczas przez otwarty zawór 55, elektrozawór 58, wstępny filtr 56, zawór 66 do podgrzewacza 23. Przepływ oleju jest wspomagany przez obiegową pompę 57, która tłoczy olej rurowym przewodem 24, na którym jest umieszczony manometr 54, rozdzielający zawór 37 oraz zwrotny zawór 50, do tłocznego zbiornika 1. Jednocześnie rozdzielający zawór 37, rurowym przewodem 13, przez otwarty elektrozawór 16 oraz eżektorowa pompa 14, kieruje część oleju do zbiornika 2 osuszacza. Po napełnieniu tłocznego zbiornika 1 rurowym przewodem 48, przez otwarty elektrozawór 65, olej jest kierowany do buforowego zbiornika 4. Buforowy zbiornik 4 jest napełniany do czasu uzyskania poziomu górnego leju w zbiorniku 2 osuszacza, a wówczas zadziałanie czujnika 43 poziomu górnego wyłącza operację napełniania. Następnie ręcznie przełączamy rozdzielający zawór 37 w pozycje suszenie" zamykając tym samym przepływ oleju przez rurowy przewód 24, po czym załączamy operację suszenie". Wówczas uruchamia się pompa 38 tłocznego zbiornika 1, załączają się elektrozawory 8, 17 i 21 a cała objętość oleju jest kierowana do rurowego przewodu 13 i dalej, przez otwarty elektrozawór 17 i eżektorową pompą 15 wpływa do zbiornika 3 osuszacza, przy czym jednocześnie podczas napełniania zbiornika 3 osuszacza jest opróżniany zbiornik 2 osuszacza. Osiągniecie dolnego poziomu oleju w zbiornika 2 osuszacza powoduje otwarcie elektrozaworu 12 i rurowym przewodem 10 następuje szybkie dopełnienie olejem zbiornika 3 osuszacza. Po osiągnięciu górnego poziomu oleju w zbiorniku 3 osuszacza są zamykane elektrozawory 8, 12, 17 i 21 a są otwierane elektrozawory 9, 16 oraz 22 i olej jest wysysany ze zbiornika 3 osuszacza i jest kierowany do rurowego przewodu 25, dzieląc się w nim na dwie strugi; jedna struga jest kierowana do transformatora, druga zaś struga jest kierowana rurowym przewodem 18 poprzez elektrozawór 22 i poprzez regulacyjny zawór 68 przepływu oraz eżektorową pompę 20 jest zawracana do zbiornika 3 osuszacza. W zbiorniku 3 osuszacza tworzy się próżnia powodująca, że powstające pod jej wpływem opary oleju i wody są przetłaczane rurowym przewodem 29 do wymrażacza 31, a następnie do rozmrażacza 59 i zbiornika 41 rozdzielacza. Opary zasysane są przez eżektorowe pompy 14 i 19 oraz są podawane wraz z olejem napływającym rurowym przewodem 13 ponownie do zbiornika 2 osuszacza. Nadmiar oparów jest kierowany przez zwrotny zawór 63 do przelewowego zbiornika 5 połączonego z kondensacyjnym zbiornikiem 6 wyposażonym, dla zapewnienia hermetyczności układu, w pływakowy zawór 45 oraz w odpowietrzający zawór 70. Jednocześnie podczas opróżniania zbiornika 3 osuszacza jest napełniany olejem zbiornik 2 osuszacza przewodem rurowym 13 i eżektorową pompę 14, przy czym osiągnięcie dolnego poziomu oleju w zbiorniku 3 osuszacza powoduje otwarcie elektrozaworu 11 i rurowym przewodem 10 następuje dopełnienie objętości oleju w zbiorniku 2 osuszacza do górnego poziomu. Po osiągnięciu górnego poziomu oleju w zbiorniku 2 osuszacza są zamykane elektrozawory 8, 11, 16 i 21 a są otwierane elektrozawory 9, 17 i 22, wówczas olej ze zbiornika 2 osuszacza jest kierowany rurowym przewodem 25 do transformatora i jednocześnie rurowym przewodem 13 poprzez otwarty elektrozawór 17 i eżektorową pompę 15 jest napełniany olejem zbiornik 3 osuszacza, po czym cykl osuszania oleju powtarza się. W przypadku kiedy olej wymaga oczyszczenia na dokładnym filtrze 26 przestawiamy rozdzielający zawór 52 tak, aby olej kierowany rurowym przewodem 25 do transformatora płynął przez dokładny filtr 26 oraz przez zwrotny zawór 62, przy czym przełączanie przepływu oleju przez dokładny filtr 26 nie wymaga zatrzymywania urządzenia według wynalazku. Zastrzeżenia patentowe 1. Urządzenie do usuwania wody z oleju transformatorowego zawierające pompy eżektorowe oraz zbiorniki, znamienne tym, że ma elektrozawory (8) i (9) umieszczone na rurowym przewodzie (7) łączącym dolne części zbiorników (2) i (3) osuszaczy, elektrozawory (11) i (12) umieszczone na ruro-

5 PL B1 5 wym przewodzie (10) łączącym górne części zbiorników (2) i (3) osuszaczy, elektrozawory (16) i (17) umieszczone na rurowym przewodzie (13) łączącym eżektorowe pompy (14) i (15) oraz elektrozawory (21) i (22) umieszczone na rurowym przewodzie (18) łączącym eżektorowe pompy (19) i (20), połączone na wylocie, tłoczny zbiornik (1) i buforowy zbiornik (4), przy czym każdy ze zbiorników (2) i (3) osuszaczy ma umieszczone na wlotowych, rurowych przewodach (29) i (30) wymrażacze (31) i (32) oraz rozdzielacze (41) i (42) wody, natomiast pomiędzy wymrażaczami (31) i (32) i rozdzielaczami (41) i (42) są umieszczone rozmrażacze (59) i (60). 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zbiorniki (2) i (3) osuszaczy zawierają wewnątrz czujniki (43) i (44) poziomu górnego i poziomu dolnego, a na zewnątrz zawierają zwrotne zawory (63) i (64), przy czym za nimi jest usytuowany przelewowy zbiornik (5) połączony z kondensacyjnym zbiornikiem (6) mającym wewnątrz pływakowy zawór (45), którego wylot jest połączony poprzez zwrotny zawór (46) z buforowym zbiornikiem (4) i równocześnie buforowy zbiornik (4) jest połączony ssącym przewodem (48) napełnienia, a od góry jest połączony z elektrozaworem (65). 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że tłoczny zbiornik (1) jest zaopatrzony wewnątrz w zębatą pompę (38), manometr (49) i zwrotny zawór (50) na wlocie, na wylocie zaś zębata pompa (38) ma zawór zwrotny (61), wskaźnik (53) przepływu, a za nim ma trójdzielny zawór (52) z przyłączem dokładnego filtra (26) i ze zwrotnym zaworem (62) na wylocie. 4. Urządzenie według zastrz. 1 lub 3, znamienne tym, ze do tłocznego zbiornika (1) jest podłączony rurowy przewód (24) ze zwrotnym zaworem (50), rozdzielającym zaworem (37), który przechodzi w przewód napełniania na nim zaś znajdują się; przepływowy podgrzewacz (23), z manometrem (54), z odcinającym zaworem (66) wraz z filtrem (56), obiegową pompą (57), oraz z odcinającym elektrozaworem (58) i ręcznym zaworem (55).

6 6 PL B1 Rysunek Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)