Эксплуатация трансформаторов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Эксплуатация трансформаторов

Введение

В процессе эксплуатации трансформаторов осуществляют их оперативное и техническое обслуживание, а также планово-предупредительные ремонты [6,7,8,9].

трансформатор ремонт аварийный масло

1. Организация обслуживания трансформаторов

Оперативное обслуживание трансформаторов включает: управление режимом работы; проведение периодических и внеочередных осмотров; контроль значений параметров, характеризующих режим работы, обеспечение безопасного технического обслуживания и ремонта.

Техническое обслуживание трансформаторов включает: контроль состояния изоляции и контактной системы, а также устройств охлаждения, регулирования и пожаротушения, выполняемый вне комплекса планово-предупредительного ремонта; поддержание изоляционного масла в трансформаторе, в баке устройства переключения под нагрузкой и во вводах, в том числе работы по восстановлению качества масла (сушка, регенерация) и его доливке; смазка и уход за доступными вращающимися и трущимися узлами, подшипниками устройств регулирования напряжения и охлаждения; периодическое опробование резервного вспомогательного оборудования, настройка, проверки и ремонты вторичных цепей и устройств защиты, автоматики, сигнализации и управления.

Планово-предупредительные ремонты трансформаторов включают текущий и капитальный ремонты, а также связанные с ними испытания и измерения.

Обслуживание трансформаторов может быть плановым и внеочередным. Плановые работы выполняются в соответствии с заранее определенными объемом и сроками проведения; внеплановые -- вследствие отказов трансформатора или его элементов, в связи с выявлением дефекта и т.д. Обслуживание силовых трансформаторов в энергосистемах проводится предприятиями электрических станций или электрических сетей.

Все повышающие и часть понижающих подстанций эксплуатируются с постоянным дежурным персоналом. Трансформаторные пункты в городских сетях и понизительные подстанции 110 кВ, а также распределительные подстанции 20... 35 кВ эксплуатируются без постоянного персонала и обслуживаются разъездными бригадами.

Ремонтный персонал (в основном электрослесари) под руководством инженерно-технических работников (мастеров, начальников групп подстанций, инженеров служб) проводит капитальные и текущие ремонты трансформатор, а также эксплуатационные работы (отбор пробы масла, обтирку изоляции, обслуживание устройств охлаждения и др.) и некоторые виды испытаний (проверку изоляции обмоток трансформатора, цепей питания электродвигателей систем охлаждения и пожаротушения, измерение сопротивлений контактной системы и т.д.).

Оперативный персонал участвует в оперативном обслуживании трансформаторов, а выявленные им дефекты записываются в специальный журнал и учитываются при планировании эксплуатационных и ремонтных работ.

Устройства релейной защиты и автоматики обслуживаются специальным персоналом.

Испытатели проводят профилактические проверки изоляции и контактной системы трансформатора. Проверяются выключатели, разъединители, разрядники, системы охлаждения и регулирования напряжения и др. Разрабатывают мероприятия по защите трансформаторов от перенапряжений.

Режимы работы трансформаторов. Номинальным называется режим работы трансформатора при номинальных значениях напряжения, частоты и нагрузки, а также при оговоренных соответствующими стандартами или техническими условиями параметрах охлаждающей среды и условиях места установки. Трансформатор может длительно работать в этом режиме. Номинальные данные указываются предприятием-изготовителем на щитке, установленном на корпусе трансформатора.

Нормальным называется режим работы трансформатора, при котором его параметры отклоняются от номинальных в пределах, допустимых стандартами, техническими условиями или инструкциями.

Для масляных трансформаторов напряжением 110 кВ и выше допускаются превышения напряжений в 1,3 от номинального напряжения в течение 20 с (предшествующая нагрузка номинальная) и в 1,15 раза в течение 20 мин (предшествующая нагрузка не более 0,5 номинальной).

Трансформаторы классов напряжения до 35 кВ включительно мощностью свыше 630 кВ-А и все трансформаторы классов напряжения от 110 до 1150 кВ допускают продолжительную работу (при номинальной нагрузке), если превышение напряжения на любом из ответвлений любой обмотки на 10 % более номинального напряжения данного ответвления. При этом напряжение не должно превышать наибольшее рабочее напряжение U_max, которое зависит от класса напряжения U_кл:

Таблица 1

Допустимые продолжительные повышения напряжения для трансформаторов классов напряжения до 35 кВ включительно указаны в стандартах или технических условиях на эти трансформаторы.

Аварийным называется режим работы трансформатора, при котором параметры выходят за рамки нормального режима.

2. Оперативное обслуживание трансформаторов

Контроль режима работы. Периодический контроль осуществляется путем проверки нагрузки, уровня напряжения и температуры масла с помощью измерительных приборов. Результаты фиксируются в суточной ведомости: на электростанциях и подстанциях измерения производятся с периодичностью в один-два часа; на подстанциях без дежурного персонала -- при каждом посещении объекта оперативным персоналом или методом телеизмерений [9].

Визуальный контроль состояния трансформатора. Все трансформаторы подвергаются периодическому внешнему осмотру.

Плановые осмотры главных трансформаторов электростанций и подстанций, трансформаторов в зоне загрязнения производятся не реже одного раза в сутки, с постоянным дежурством оперативного персонала и не реже одного раза в месяц без постоянного дежурства; остальные трансформаторы должны осматриваться не реже одного раза в неделю и одного раза в шесть месяцев на трансформаторных пунктах.

При плановом осмотре проверяются:

· состояние внешней изоляции -- вводов трансформатора, разрядников и опорных изоляторов (целостность фарфора, степень загрязнения поверхности);

· целостность мембраны выхлопной трубы;

· состояние доступных уплотнений фланцевых соединений;

· отсутствие течи масла;

· состояние доступных для наблюдения контактных соединений.

По маслоуказателям определяют уровень масла в баке трансформатора и расширителе, а также обращают внимание на цвет масла. Потемнение масла может свидетельствовать, например, о термическом разложении вследствие повышенного нагрева. Через смотровое стекло осматривается индикаторный силикагель в воздухоосушителях бака трансформатора и вводов. Изменение цвета от голубого до розового свидетельствует об увлажнении сорбента и необходимости перезарядки воздухоосушителя.

Показателем состояния трансформатора может служить характер издаваемого им шума (при остановленных вентиляторах), потрескивание или щелчки, которые могут быть связаны с разрядами в баке (например, из-за обрыва заземления активной части).

Осмотры трансформатора следует проводить в светлое время суток. В темноте выявляются дефекты, сами являющиеся источниками свечения: нагрев контактов, коронные разряды по поверхности изоляции и др.

Внеочередные осмотры производятся при экстремальных атмосферных условиях: резкое снижение температуры, ураган, сильный снегопад, гололед. Проверяются уровень масла, состояние вводов, системы охлаждения.

Внеочередные осмотры проводятся после короткого замыкания обмоток (КЗ) или при появлении сигнала газового реле. В первом случае проверяется состояние токоведущих цепей, а также изоляторов, перенесших воздействие динамических нагрузок, во втором -- состояние газового реле и его цепей. Устройства релейной защиты, автоматики и сигнализации. Должны реагировать на две группы событий: повреждение трансформатора и аварийные режимы работы.

К повреждениям, вызывающим срабатывание релейной защиты, относятся межфазные и однофазные замыкания в обмотках и на выводах, витковые замыкания в обмотках, частичный пробой изоляции вводов, а также повреждения, связанные с выделением газа и повышением давления в баке трансформатора и регулировочного устройства.

К аварийным режимам, на которые должны реагировать защиты трансформаторов, относятся появление сверхтоков, обусловленных внешними КЗ либо перегрузками, а также понижение уровня масла. Устройства релейной защиты устанавливаются в том же помещении, в котором находится щит управления, на специальных панелях.

Для защиты трансформатора применяются:

· дифференциальная защита. Является защитой мощных трансформаторов от внутренних повреждений; работает при КЗ внутри зоны, ограниченной двумя комплектами трансформаторов тока (принцип действия основан на сравнении значений и направления токов);

· токовая отсечка без выдержки времени. Устанавливается на трансформаторах небольшой мощности; является самой простой быстродействующей защитой от внутренних повреждений;

· защита от сверхтоков внешних КЗ (наиболее простой защитой этого вида является максимальная токовая защита);

· защита от перегрузки. Выполняется с действием на сигнал и состоит из реле тока и реле времени.

Широкое распространение получила газовая защита. Внутренние повреждения трансформатора сопровождаются разложением масла и других изоляционных материалов с образованием летучих газов. Газы поднимаются и попадают в расширитель через газовое реле, установленное на маслопроводе, соединяющем расширитель с баком.

Рассмотрим конструкцию газового реле BF80/Q (рис. 1).

Основой является корпус 1, в верхней части которого скапливаются попавшие в реле пузырьки газа. Смотровые застекленные окна позволяют определить наличие газа и его объем (по рискам на стекле). Имеется кран для выпуска газа, в днище -- отверстие для слива масла и шлама, закрытое пробкой. Изнутри закреплена выемная часть реле, состоящая из трех реагирующих элементов 2, 3, 4, связанных с ними постоянных магнитов и управляемых этими магнитами герметичных контактов (герконов). Цепи герконов присоединены к выводам реле и специальным кабелем введены в релейную схему газовой защиты трансформатора. Шарообразные поплавки 2, 4 эксцентрично насажены на горизонтальную ось 5 и свободно вращаются на ней. Третий реагирующий элемент 3 имеет форму лопасти, также свободно вращающейся на оси и размещенной рядом с поплавком.

Рис. 1

При выделении газа, характерном для небольших повреждений, происходит вытеснение масла из полости 6 реле. При достижении определенного объема газа (250... 300 см³) верхний поплавок опускается и связанный с ним магнит замыкает соответствующий геркон. При полном уходе масла из реле срабатывает нижний поплавок. При сильном повреждении, сопровождающемся бурным выделением газов, лопасть под давлением струи масла (показана стрелкой) отклоняется на определенный угол, воздействуя на контакт.

Газовое реле способно различать степень повреждения трансформатора: геркон верхнего поплавка используется в качестве датчика сигнала, а геркон нижних элементов -- для подачи команды на отключение.

3. Техническое обслуживание трансформаторов

· испытание на электрическую прочность, включающее определение пробивного напряжения, качественное определение наличия воды, визуальное определение содержания механических примесей;

· сокращенный анализ, включающий, кроме названных выше, определение кислотного числа, содержание водорастворимых кислот, температуры вспышки и цвета масла;

· испытания в объеме полного анализа, включающие сокращенный анализ, определение tg д, натровой пробы, стабильности против окисления, а также количественное определение влагосодержания и механических примесей.

Пробу для испытания отбирают в стеклянные банки вместимостью 1 л с притертыми пробками, укрепляют этикетки с указанием оборудования, даты, причины отбора пробы, а также фамилии лица, отобравшего пробу. Проба отбирается из нижних слоев масла. Методика испытания масла оговорена стандартами (ГОСТ6581-75*, 6370-83, 1547-84, 6356-75*).

Качество масла оценивается по следующим показателям:

Кислотное число, мг КОН на 1 г масла, не более 0,02

Температура вспышки, °С, не ниже 150

tg д при 90°С, %, не более 2,6

Натровая проба по ГОСТ 19296 -- 73, балл, не более 0,4

Стабильность против окисления:

- содержание летучих низкомолекулярных кислот, мг КОН на 1 г -масла, не более 0,005

- массовая доля осадка после окисления, % --

- кислотное число окисленного масла, мг КОН на 1 г масла, не более 0,1

Температура застывания, °С, не выше -45

Вязкость кинематическая, (м2/с)-10-6 не более

при 20°С 28

при 50°С 9

при -30°С 1300

Пробивное напряжение масла должно быть не менее 35 кВ/мм для трансформаторов классов напряжения 60... 220 кВ, не менее 25 кВ/мм -- для классов напряжения 20... 35 кВ.

Ухудшение характеристик масла вызывается воздействием температуры, повышенных напряженностей поля, содержащегося в масле кислорода, контактирования с металлами (сталью, медью) и изоляционными деталями, присутствие посторонних примесей и др.

Рекомендуются следующие объем и периодичность испытаний масла:

· перед первым включением трансформатора в работу проводится проверка масла в сокращенном объеме;

· через 10 дней и через месяц для трансформаторов ПО...220 кВ, а для трансформаторов 330 кВ и выше также и через три месяца, проводятся испытания в том же объеме, как перед включением; кроме того, через трое суток после включения и далее через 14 суток, один, три и шесть месяцев у всех трансформаторов напряжением ПО кВ и выше производится хроматографический анализ газов, растворенных в масле.

· При дальнейшей эксплуатации испытания масла производят в соответствии с периодичностью текущих ремонтов.

Контакт масла трансформатора с атмосферным воздухом приводит к насыщению масла кислородом и увлажнению масла и твердой изоляции. В результате снижается его электрическая прочность. Для удаления из масла влаги используют способы центрифугирования, фильтрования и осушки масла(§12.5).

Защита масла от увлажнения и старения. Используется: расширитель, воздухоосушители, адсорбционные и термосифонные фильтры, устройства азотной и пленочной защиты. Для повышения стабильности масел применяют антиокислительные и стабилизирующие присадки.

Адсорбционные масляные фильтры предназначены для непрерывной регенерации масла трансформатора в процессе его эксплуатации с циркуляционной (Ц) и дутьевой циркуляционной (ДЦ) системами охлаждения, обеспечивающими принудительную циркуляцию масла через фильтр.

Трансформаторные фильтры с естественной масляной (М) и дутьевой (Д) системами охлаждения, когда циркуляция масла в фильтре обеспечивается только за счет разностей плотности нагретого и охлажденного масла, называют термосифонными (рис. 2, где 1 -- бункер для удаления сорбента; 2 -- металлическая решетка с сеткой; 3-- силикагель (сорбент); 4 -- корпус фильтра; 5 -- бункер для подачи силикагеля; 6, 7 -- трубы для подсоединения к баку).

Рис. 2

Количество сорбента в термосифонном фильтре составляет 1 % массы масла в трансформаторе.

Пленочная защита полностью удаляет влагу и газ из масла и изоляции и их полностью герметизирует за счет установки внутри расширителя эластичной емкости, предназначенной для компенсации температурного изменения объема масла.

Эта емкость плотно прилегает к внутренней поверхности расширителя и масла (рис. 3, где 1 -- воздухоосушитель; 2 -- стрелочный маслоуказатель; 3 -- эластичная ёмкость; 4 -- соединительный патрубок; 5 -- монтажный люк; 6 -- расширитель; 7 -- реле поплавкового типа; 8 -- газовое реле) и обеспечивает герметизацию масла от окружающей среды. Внутренняя полость эластичной емкости соединена патрубком с окружающим воздухом через воздухоосушитель, который препятствует конденсации влаги на ее внутренней поверхности. В трансформаторах с пленочной защитой вместо предохранительной трубы устанавливают предохранительные клапаны, позволяющие обеспечить более надежную герметизацию

Азотная защита заключается в том, что микропустоты в изоляции и масле, а также надмасляное пространство заполняют сухим азотом и герметизируют от окружающей среды при помощи мягких резервуаров, служащих для компенсации температурных изменений объема масла (рис. 4, где 1-- надмаслянное пространство расширителя; 2-- шкаф; 3-- мягкий резервуар; 4-- азотоосушитель).

Рис. 3

4. Текущий ремонт трансформаторов