СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ТОКОПРОВОДОВ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ Российский патент 2019 года по МПК H01P1/30 F24F3/14 

Изобретение относится к способам и устройствам осушения воздуха, применяемого для восстановления сопротивления электроизоляции, и может найти применение как в энергетике, в частности для консервации паровых турбин и котлов, так и в других отраслях промышленности, например в связи, в транспорте, в компьютерной промышленности и т.д.

Многолетний опыт эксплуатации электрооборудования электростанций показывает, что большая влажность окружающей среды и проникновение технологической воды и пара в механизмы могут стать причиной понижения сопротивления изоляции, отказов и сбоев в работе электрооборудования. Это происходит на любом электрооборудовании, начиная от электрических распределительных сборок 0,4 кВ и до высоковольтного оборудования, обмоток статоров и роторов генераторов, обмоток трансформаторов, токопроводов.

Известные способы и устройства, используемые в настоящее время для восстановления сопротивления изоляции, приводят к преждевременному ее старению и, как следствие, резкому уменьшению срока службы оборудования, а также к большим энергетическим затратам.

Так, например, из SU 348834 от 23.08.1972 известен способ осушки изоляционных и конструкционных материалов фреонового герметичного холодильного агрегата, заключающийся в продувке через агрегат влагопоглощающего вещества - масло-фреоновой смеси, которую непрерывно осушают в адсорбционном фильтре, а степень осушки контролируют индикатором влажности.

Недостатками известного технического решения являются ограниченная область применения, технологическое несовершенство и, как следствие, достаточно низкая эффективность.

Известен, также, осушитель воздуха (см. SU 1030000 от 23.07.1983), включающий вращающийся на оси барабан с секциями сорбента в нем, подводящие и отводящие воздуховоды, фиксирующее приспособление с пружинами и установленные на оси опорные механизмы, соединенные с воздуховодами. Конструкция осушителя позволяет осушать и очищать воздух, который может потом подаваться как в жилые, так и в промышленные помещения.

Как и в предыдущем случае, недостатками аналога являются ограниченная область применения, технологическое несовершенство и, как следствие, достаточно низкая эффективность.

Наиболее близким техническим решением можно считать способ содержания кабелей под постоянным избыточным давлением осушенного воздуха и устройство для его осуществления (см. RU 2098903 от 10.12.1997). Раскрытое техническое решение используется в устройствах и способах эксплуатации кабелей во всех отраслях для защиты внутренних пространств кабелей от влаги и химических веществ, в особенности, в электроэнергетике и связи. Предлагается содержать кабели под постоянным избыточным давлением, подавая в систему сжатый воздух, осушая его, управляя процессом, контролируя параметры давления воздуха во всех объемах, при этом обрабатывать остальную часть воздуха, и во всех объемах поддерживать избыточное давление, и определенным образом подбирать параметры и время проведения операций способа. Для реализации способа предлагается соответствующее устройство.

Несмотря на повышение эксплуатационных показателей и уменьшение суммарных затрат, к недостатком прототипа можно отнести недостаточную эффективность осушения электроизоляции и отсутствие автоматизации процессов осушения.

Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в создании простого и эффективного способа осушения электроизоляции, обеспечивающего восстановление ее сопротивления и повышающего срок ее службы.

Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении эффективности осушения изоляции токопроводов рабочего оборудования электростанций, автоматизации процессов осушения, упрощении и удешевлении процессов осушения, в увеличении интервалов между технологическим обслуживанием оборудования, а также в значительном сокращение времени пуска турбогенератора.

Технический результат достигается за счет того, что способ восстановления сопротивления изоляции токопроводов рабочего оборудования электростанций осуществляется уменьшением влажности токопроводов и окружающей их среды посредством подачи в кожух токопровода осушенного воздуха.

Новым, согласно предлагаемому изобретению, является то, что осушение воздуха производят в осушительном роторе, причем пропускают воздух через рабочие каналы осушительного ротора, покрытые композитным адсорбционным составом, затем по воздуховодам подают осушенный воздух к токопроводам и осуществляют отвод влажного воздуха от токопроводов через обратные клапаны, при этом регулируют подачу и распределение осушенного воздуха заслонками по сигналам от датчиков влажности воздуха, устанавливаемых на выходе влажного воздуха, причем автоматически включают осушительный ротор и подачу осушенного воздуха при останове энергоблока или энергетической установки электростанции и отключают осушительный ротор и подачу осушенного воздуха при срабатывании пожарной сигнализации.

Осушение воздуха посредством ротора предлагаемой конструкции, рабочие каналы которого покрыты композитным адсорбционным составом, позволяет повысить КПД осушения, удешевить процесс осушения и увеличить интервалы между технологическим обслуживанием оборудования за счет применения композитного адсорбционного покрытия, которое имеет значительно более продолжительный срок службы, быстрее восстанавливается и обеспечивает более эффективное осушение воздуха по сравнению с силикагелем и другими гранулированными адсорбентами, применяемыми в настоящее время для этих целей.

Осуществление отвода влажного воздуха через обратные клапаны и регулирование подачи и распределения осушенного воздуха заслонками по сигналам от датчиков влажности воздуха обеспечивает автоматизацию процесса восстановления сопротивления изоляции, что в совокупности с автоматическими режимами подачи осушенного воздуха при останове энергоблока или энергетической установки электростанции и отключения подачи осушенного воздуха при срабатывании пожарной сигнализации обеспечивает безопасность и максимальную эффективность процесса восстановления сопротивления изоляции при сокращении энергопотребления, уменьшении стоимости и упрощении технологии процесса.

В дальнейшем изобретение будет подробно раскрыто со ссылкой на графические материалы, где:

- на фиг. 1 - схематичная конструкция и принцип работы осушительного ротора;

- на фиг. 2 - принципиальная технологическая схема осушки токопроводов с выключателем типа ВВГ (Выключатель Воздушный Генераторный) и с размещением осушительной установки в помещении ВВГ;

- на фиг. 3 - принципиальная технологическая схема осушки токопроводов с размещением осушительной установки в помещении выводов турбогенератора при наличии проходных изоляторов;

- на фиг. 4 - принципиальная технологическая схема осушки токопроводов с размещением осушительной установки вне помещения выводов турбогенератора при наличии проходных изоляторов;

- на фиг. 5 - принципиальная технологическая схема осушки токопроводов 20 кВ с размещением осушительной установки вне помещения выводов турбогенератора без проходных изоляторов;

- на фиг. 6 - принципиальная технологическая схема осушки токопроводов по замкнутой схеме;

- на фиг. 7 - изменение сопротивления изоляции токопроводов 20 кВ;

- на фиг. 8 - технологическая схема консервации осушенным воздухом турбогенератора с воздушным охлаждением и щеточно-контактного аппарата;

- на фиг. 9 - технологическая схема консервации осушенным воздухом турбогенератора с водородным охлаждением, возбудителя и щеточно-контактного аппарата.

Следует отметить, что в настоящей заявке раскрывается несколько, но не все варианты осуществления предлагаемого изобретения.

Заявляемый способ восстановления сопротивления изоляции токопроводов рабочего оборудования электростанций заключается в уменьшении влажности токопроводов и окружающей их среды посредством подачи к токопроводам осушенного воздуха.

Осушение воздуха предлагается осуществлять посредством адсорбционной воздухоосушительной установки (ОУ - осушительная установка), основным элементом которой является осушительный (влагопоглощающий, адсорбционный) ротор 1, выполненный в виде диска.

Структура осушительного ротора 1 представляет собой узкие параллельные воздушные каналы, обработанные адсорбционным композитным составом, обладающим большой способностью притягивать из воздуха и удерживать водяной пар.

В последние 10-15 лет в мировой практике получения адсорбирующих материалов все более отчетливо наблюдается тенденция использования композиционных сорбционно-активных материалов (КСАМ). КСАМ относятся к материалам матричного строения, так как они обычно состоят из пластичной основы - матрицы и включения - наполнителей, доступных для смешения и последующего формования. Матрица выполняет роль связующего компонента материала, определяющего его прочность и пластичность как единого целого при воздействии механических, гидравлических и других нагрузок. В случае КСАМ роль наполнителей выполняют сорбционно-активные материалы (наряду с ними могут присутствовать добавки, активирующие материал или придающие ему специфические свойства). Их состав, структура, дисперсность, содержание в композиции не только определяют адсорбционные свойства КСАМ, но и влияют на прочность и жесткость материала. Достоинства и перспективность использования КСАМ определяется тем, что они зачастую обладают свойствами, которыми не обладает ни один из составляющих компонентов.

Таким образом, нанесение на поверхность параллельных воздушных каналов осушительного ротора 1 адсорбционного композитного состава позволяет повысить КПД и удешевить процесс осушения.

Осушительный ротор 1 функционально разделен на два сектора - больший по площади сектор 2 для прохода осушаемого воздуха и меньший по площади сектор 3 для прохода воздуха регенерации.

Поток осушаемого воздуха, называемого рабочим (процессным) воздухом, проходит через сектор 2 и влага, находящаяся в процессном воздухе, поглощается ротором 1. Процессный воздух выходит из осушителя в виде сухого воздуха и подается к воздуховодам. Подача сухого воздуха к воздуховодам может быть осуществлена, например, посредством нагнетающего устройства 4.

Благодаря медленному вращению ротора 1 процессный воздух всегда проходит через сухую часть ротора 1, в результате чего происходит непрерывный процесс осушения.

Поток воздуха регенерации, используемый для осушения ротора 1, подлежит предварительному нагреву в нагревательном устройстве 5. Проходя через сектор 3 ротора в направлении, противоположном процессному воздуху, этот поток удаляет поглощенную ротором 1 влагу и покидает осушитель в виде влажного воздуха регенерации. Влажный воздух регенерации может быть удалее, например, посредством вытяжного устройства 6.

По воздуховодам 7 осушенный воздух подается к токопроводам - как к подводящим силовым кабелям, так и к электроприборам и электрооборудованию - турбогенераторам, трансформаторам и т.д.

Присоединение воздуховодов к кожухам токопроводов может быть выполнено через диэлектрические вставки.

В конце каждого участка токопровода устанавливают обратные клапаны 8, посредством которых осуществляют отвод влажного воздуха от токопроводов.

Для предотвращения попадания насекомых и животных в воздуховоды обратные клапаны 8 снабжают защитными сетками.

Регулирование подачи и распределения осушенного воздуха осуществляется автоматически заслонками (не показано) по сигналам от датчиков (не показано) влажности воздуха, устанавливаемых на выходе влажного воздуха. Конструкционные и компоновочные схемы размещения регулировочных воздушных заслонок и датчиков влажности воздуха зависят от конкретных условий эксплуатации и осушаемого оборудования.

Также в зависимости от условий эксплуатации и осушаемого оборудования процесс осушения и уменьшения влажности токопроводов и окружающей их среды может осуществляться как по разомкнутой, так и по замкнутой схеме.

Для обеспечения безопасности и максимальной эффективности процесса восстановления сопротивления изоляции, а также для сокращения энергопотребления, производят автоматическое включение адсорбционной воздухоосушительной установки при останове энергоблока или энергетической установки электростанции и ее отключение при срабатывании пожарной сигнализации.

Для наглядности возможности осуществления предлагаемого способа на фигурах 2-6 схематично представлены принципиальные технологические схемы осушки токопроводов и различного электрооборудования как по разомкнутой, так и по замкнутой схемам обработки воздуха. На фигуре 7 представлен график изменения сопротивления изоляции токопроводов 20 кВ при реализации способа восстановления сопротивления электроизоляции. Представленный график наглядно демонстрирует эффективность предлагаемого способа. На фигурах 8 и 9 схематично представлены принципиальные технологические схемы консервации осушенным воздухом турбогенератора и другого электрооборудования.

При этом на фигурах позициями обозначены:

1 - ротор;

2 - больший по площади сектор 2 ротора 1;

3 - меньший по площади сектор 3 ротора 1;

4 - нагнетающее устройство;

5 - нагревательное устройство;

6 - вытяжное устройство;

7 - воздуховоды;

8 - обратные клапаны;

9 - осушительная установка (ОУ);

10 - турбогенератор (ТГ);

11 - силовой трансформатор (Т);

12 - трансформатор собственных нужд (ТСН);

13 - корпус турбогенератора;

14 - щеточно-контактный аппарат;

15 - возбудитель;

16 - газовый пост.

Таким образом, предлагаемый способ осушения электроизоляции технически и технологически легко осуществим и исключительно эффективен для восстановления сопротивления электроизоляции и повышения срока ее службы, так как обеспечивает быстрое восстановление сопротивления электроизоляции, не ведет к ее старению и преждевременному выходу из строя, что позволяет увеличить интервалы между технологическим обслуживанием оборудования, сократить трудозатраты и денежные расходы и значительно сократить время пуска турбогенератора.

Изобретение относится к способам и устройствам осушения воздуха, применяемого для восстановления сопротивления электроизоляции, и может найти применение как в энергетике, в частности для консервации паровых турбин и котлов, так и в других отраслях промышленности, например в связи, в транспорте, в компьютерной промышленности и т.д. Способ восстановления сопротивления изоляции токопроводов рабочего оборудования электростанций заключается в уменьшении влажности токопроводов и окружающей их среды посредством подачи к токопроводам осушенного воздуха. Осушение воздуха производят в осушительном роторе, для чего пропускают воздух через рабочие каналы осушительного ротора, покрытые композитным адсорбционным составом, затем по воздуховодам подают осушенный воздух к токопроводам и осуществляют отвод влажного воздуха от токопроводов через обратные клапаны. Регулируют подачу и распределение осушенного воздуха заслонками по сигналам от датчиков влажности воздуха, устанавливаемых на выходе влажного воздуха. Автоматически включают осушительный ротор и подачу осушенного воздуха при останове энергоблока или энергетической установки электростанции и отключают осушительный ротор и подачу осушенного воздуха при срабатывании пожарной сигнализации. Технический результат - повышение эффективности осушения изоляции токопроводов рабочего оборудования электростанций, автоматизация процессов осушения, упрощение и удешевление процессов осушения, увеличение интервалов между технологическим обслуживанием оборудования, а также значительное сокращение времени пуска турбогенератора. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ восстановления сопротивления изоляции токопроводов рабочего оборудования электростанций, заключающийся в уменьшении влажности токопроводов и окружающей их среды посредством подачи к токопроводам осушенного воздуха, отличающийся тем, что осушение воздуха производят в осушительном роторе, причем пропускают воздух через рабочие каналы осушительного ротора, покрытые композитным адсорбционным составом, затем по воздуховодам подают осушенный воздух к токопроводам и осуществляют отвод влажного воздуха от токопроводов через обратные клапаны, при этом регулируют подачу и распределение осушенного воздуха заслонками по сигналам от датчиков влажности воздуха, устанавливаемых на выходе влажного воздуха, причем автоматически включают осушительный ротор и подачу осушенного воздуха при останове энергоблока или энергетической установки электростанции и отключают осушительный ротор и подачу осушенного воздуха при срабатывании пожарной сигнализации.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс уменьшения влажности токопроводов и окружающей их среды осуществляется по разомкнутой схеме.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс уменьшения влажности токопроводов и окружающей их среды осуществляется по замкнутой схеме.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что присоединение воздуховодов к кожухам токопроводов выполнено через диэлектрические вставки.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обратные клапаны устанавливают в конце каждого участка токопровода и снабжают защитными сетками, предотвращающими попадание насекомых и животных.