microbik.ru
1 2 ... 8 9
Контроль за состоянием трансформаторов.
Голоднов Ю.М.
1. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Трансформаторы входят в состав основного оборудования электростанций, повышающих, понижающих и распределительных подстанций, различного вида преобразовательных устройств и т.д. Различное назначение, нередко связанное с различиями в конструкции, разнообразные условия работы и другие особенности требуют различного подхода к эксплуатации трансформаторов.

Мы будем говорить о масляных трансформаторах общего назначения. Но и здесь условия эксплуатации разные. Даже в условиях энергосистем одни трансформаторы находятся под постоянным надзором высококвалифицированного персонала, другие осматриваются эпизодически. У потребителей положение сложнее. Если на крупных промышленных предприятиях имеются специализированные цехи, участки и другие подразделения по эксплуатации трансформаторов, то на мелких предприятиях, в колхозах и на многих других объектах нет возможности да и необходимости содержать такие подразделения. В этих условиях небольшая бригада электриков обслуживает все имеющееся электрооборудование.

Но где бы ни находились и как бы ни эксплуатировались трансформаторы, "болезни" у них, как правило, общие. Уровень эксплуатации определяет не характер возможных повреждений, а возможность как можно более раннего выявления проявляющихся отклонений от нормы, проведения требуемого объема профилактических работ, качественного ремонта. Естественно, что чем выше уровень эксплуатации, тем меньше неприятностей доставляют трансформаторы.

Прежде чем говорить о способах проверки состояния трансформаторов, рассмотрим наиболее характерные повреждения, которые могут возникнуть в любых масляных трансформаторах. Повреждения или отклонения от нормального режима работы могут быть вызваны различными причинами: недоработкой конструкции, скрытыми дефектами изготовления, нарушениями правил перевозки, технологии монтажа или правил эксплуатации, некачественным ремонтом. В большинстве случаев повреждение происходит не сразу, а после более или менее длительного воздействия неблагоприятного фактора. Своевременное выявление возникающего дефекта позволяет принять меры по предупреждению его развития и сохранению работоспособного состояния трансформатора.

Наиболее распространенным видом повреждения силовых трансформаторов напряжением 110 кВ и более является повреждение высоковольтных вводов. В настоящее время эксплуатируются негерметичные и герметичные маслонаполненные вводы, а также вводы с твердой изоляцией.

Наиболее слабым узлом негерметичных вводов является система защиты масла от воздействия влаги с помощью масляного гидрозатвора и силикагелевого воздухоосушителя. При длительной эксплуатации, особенно в случае несвоевременной замены силакагеля, масло увлажняется, ухудшаются его изоляционные характеристики, в результате чего могут возникнуть частичные разряды в масле. В дальнейшем по поверхности бумажной изоляции начинает образовываться так называемый "ползущий" разряд: от одной или нескольких исходных точек поврежденной поверхности изоляции как бы расползаются прожоги, образуя сложный рисунок с ослабленной поверхностной изоляцией. При приближении "ползущего" разряда к заземленной части происходит пробой изоляции с возникновением короткого замыкания. Пробой при значительном ухудшении изоляционных характеристик может возникнуть и без образования ползущего разряда. Аналогичное повреждение может произойти и в том случае, если при ремонте ввода была плохо просушена бумажная изоляция.

Герметичные вводы менее трудоемки в эксплуатации и более надежны, чем негерметичные. В первые годы эксплуатации наблюдались повреждения вводов из-за образования алюминиевой пыли в сильфонах баков давления. На устранение этого явления были направлены мероприятия, предусмотренные противоаварийным циркуляром Главтехуправления Минэнерго СССР № Ц-11-83(Э) "О повышении надежности герметичных вводов 220—750 кВ с выносными баками давления" и другими директивными материалами. Выполнение этих мероприятий не освобождает от необходимости продолжать контролировать характеристики изоляции, сравнивая результаты измерений с данными, полученными непосредственно после замены выносных баков давления. На герметичные вводы, изготовленные после 1978 г., мероприятия циркуляра не распространяются.

Как в негерметичных, так и в герметичных вводах может иметь место нарушение герметичности в зоне крепления верхней контактной шпильки. Нарушение может возникнуть вследствие неправильной сборки узла, превышения создаваемого гибким спуском радиального усилия над расчетным значением и т.д. Этот узел находится в самой верхней точке трансформатора, и избыточное давление масла в нем, особенно в холодное время (т.е. при минимальном уровне масла в баке-расширителе), близко к нулю. При неплотностях влага может из атмосферы просачиваться в масло, создавая увлажнение изоляции трансформатора.

Другим распространенным видом повреждения трансформаторов является повреждение устройств регулирования напряжения под нагрузкой (РПН). Нарушения в контактной системе избирателя могут возникать от неправильной регулировки контактов (недостаточное или чрезмерное нажатие, перекосы и др.), вследствие образования на контактах пленки окисла при редких переключениях и несвоевременно выполненных прокрутках устройства, при нарушениях в кинематической схеме.

Контактор устройства РПН может повреждаться при неправильной регулировке его контактной системы и кинематической схемы, а также вследствие несвоевременной замены трансформаторного масла. Время между срабатыванием вспомогательных и дугогасящих контактов контактора при переключении исчисляется десятыми долями секунды. Если масло в контакторе потеряло свои дугогасящие свойства, процесс гашения дуги затягивается и соседние отпайки (ответвления) регулировочной обмотки трансформатора могут оказаться замкнутыми не через дугогасящий резистор, а через электрическую дугу, что приводит к тяжелым авариям с деформацией обмоток трансформатора.

К повреждениям устройств РПН могут приводить увлажнение и загрязнение изолирующих деталей, изготовление этих деталей из материалов, не предусмотренных технической документацией, ослабление креплений и т.д. Нередки отказы вследствие нарушений в работе приводов.

К наиболее тяжелым последствиям приводят повреждения обмоток и главной изоляции трансформаторов. Плохо просушенные электрокартон или витковая бумажная изоляция, грязное или увлажненное трансформаторное масло вызывают местное ослабление твердой изоляции с возникновением ползущего разряда или без него с последующим пробоем. К нарушению работы твердой изоляции приводит также несоблюдение размеров (между листами электрокартона и др.), разбухание слабо намотанной изоляции, нарушения в работе системы охлаждения, чрезмерные перегрузки трансформатора по току и напряжению и др. В связи с разнообразием причин и тяжелыми последствиями от повреждений витковой и главной изоляции своевременному выявлению этого вида нарушений в работе трансформаторов уделяется наибольшее внимание.

В связи с постоянным ростом энергетических мощностей растут мощности короткого замыкания (КЗ). Вследствие этого роста, а также при ослабленной запрессовке обмоток электродинамическая стойкость обмоток к воздействию внешних КЗ (называемых также "сквозными" КЗ) может оказаться недостаточной. В результате при внешних КЗ обмотка может деформироваться или разрушиться, хотя ее изоляция перед повреждением находилась в хорошем состоянии.

Повреждения в активной стали трансформатора приводят к менее тяжелым последствиям и связаны, как правило, с образованием короткозамкнутых контуров внутри бака. Контур может образоваться как внутри пакета магнитопровода, так и через какую-либо конструктивную металлическую деталь, например, через прессующее кольцо и элементы заземления магнитопровода.

При современных бесшпилечных магнитопроводах короткозамкнутый контур обычно сцеплен не с главным потоком (замыкающимся только по активной стали), а с потоком рассеяния. Короткозамкнутый контур вызывает повышенный местный нагрев (местный перегрев), обычно в местах контактов, ухудшающий свойства трансформаторного масла. Если своевременно не устранить дефект. то может произойти повреждение твердой изоляции трансформатора.

И, наконец, существенное влияние на общую работоспособность трансформатора оказывают вспомогательные узлы и устройства. Так, например, повреждение маслонасоса в трансформаторах с системой охлаждения Ц и ДЦ (также НЦ и НДЦ) приводит к попаданию металлических частиц и других примесей в трансформаторное масло и, будучи несвоевременно выявленным, вызывает серьезные аварии. При нарушении резиновых и других уплотнений увлажняется трансформаторное масло. Неисправность стрелочного маслоуказателя приводит к недопустимому снижению или превышению уровня масла и т.д.

Приведенный краткий обзор основных видов повреждений показывает, что в большинстве случаев они развиваются постепенно. Следовательно, если правильно поставить работу по проверке состояния трансформаторов, возникающие дефекты можно выявить до того момента, когда будет превышена какая-то критическая точка. Тогда можно будет своевременно вывести трансформатор в ремонт, предотвратив возникновение аварии или отказа, не допустить недоотпуск электроэнергии, снизить время и расходы на ремонт.
2. СПОСОБЫ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Проблема контроля состояния трансформаторов возникла сразу, как только появились закрытые масляные трансформаторы. Для того чтобы осмотреть какой-либо внутренний узел, надо было произвести отключение, слить масло, выполнить ревизию и затем снова залить масло. И все это следует выполнять с соблюдением многочисленных правил, иначе перед включением потребуется еще и сушка трансформатора. На заре массовой эксплуатации масляных трансформаторов ремонты со вскрытием предписывалось производить очень часто. Связанные с этим неудобства и трудности заставили искать и развивать такие методы контроля за состоянием трансформатора, которые не требовали бы вскрытия и слива масла. К тому же было замечено, что чем чаще без особой на то нужды трансформатор вскрывается, тем более вероятным становится его повреждение.

В настоящее время в соответствии с решением Главтехуправления Минэнерго СССР № Э-4/81 и инструкциями заводов-изготовителей капитальные ремонты трансформаторов напряжением 110 кВ и выше и мощностью 80 МВ-А и более электростанций и подстанций, основных трансформаторов собственных нужд электростанций должны производиться первый раз не позже чем через 12 лет после включения в эксплуатацию с учетом результатов профилактических испытаний, а в дальнейшем по мере необходимости в зависимости от результатов измерений и состояния трансформаторов. Для остальных трансформаторов необходимость капитальных ремонтов определяется по результатам испытаний и их состоянию в течение всего срока службы. Это стало возможным благодаря большим успехам в развитии способов проверки состояния трансформаторов и определения соответствующих показателей, по которым можно судить о работоспособности агрегата, иначе говоря, благодаря достижениям в области диагностики.

Под диагностикой понимается система мероприятий, проводимых с помощью различных технических средств для проверки и оценки состояния трансформаторов. Используются простейшие визуальные, механические, физические, химические и другие способы контроля состояния, а также их комбинации. Например, увлажнение трансформаторного масла может быть определено по изменению цвета индикаторного силикагеля или путем химического анализа. Наличие частичных электрических зарядов в масле или твердой изоляции может быть определено непосредственным измерением с помощью индикатора частичных разрядов либо при хроматографическом анализе растворенных в масле газов. Обычно для практических целей из всех возможных способов контроля того или иного параметра выбирают простейший, и лишь для более тщательной проверки, уточнения места и характера дефекта применяют более сложные способы.

Контроль за состоянием трансформатора носит комплексный характер. Обычно он начинается еще на стадии изготовления. Именно тогда проверяют качество изоляционных и активных материалов, отдельных деталей и узлов, качество сборки. Готовый трансформатор подвергают комплексной проверке на испытательной станции завода-изготовителя, оснащенной всеми необходимыми средствами диагностики. При транспортировке трансформатора осуществляют контроль за его герметичностью, а в некоторых случаях и за воздействием механических усилий. Прибывший трансформатор также требует контроля за его состоянием как при хранении, так и в процессе монтажа в соответствии с руководящими техническими материалами "Трансформаторы силовые. Транспортирование, разгрузка, хранение, монтаж и ввод в эксплуатацию". После окончания монтажа перед вводом в эксплуатацию с целью диагностики состояния трансформатор испытывается в объеме, предусмотренном Правилами устройств электроустановок (ПУЭ).

Однако наибольший объем работ по проверке состояния трансформаторов осуществляется в процессе эксплуатации. В дальнейшем мы рассмотрим применяемые в настоящее время способы проверки состояния и особо остановимся на том, как по полученным результатам оценить состояние трансформатора и сделать вывод о возможности его дальнейшей эксплуатации.

Порядок проверки состояния трансформаторов оговорен многими директивными методическими материалами. Наиболее полно эти вопросы освещены в Инструкции по эксплуатации трансформаторов [1] и Нормах испытания электрооборудования [2]. Порядок и периодичность осмотров трансформаторов установлены Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей (ПТЭ). По некоторым способам диагностики состояния трансформаторов выпущены специальные методические материалы, например "Указания по обнаружению повреждений трансформаторов путем хроматографического анализа растворенных в масле газов" [3].

Дня оценки режима работы трансформаторы оборудуют необходимыми контрольно-измерительными приборами. Количество и точки подсоединения электроизмерительных приборов зависят от назначения, мощности, пункта установки трансформатора и других факторов [4]. На стороне каждого напряжения силовых трансформаторов мощностью 1 МВ-А и более устанавливают по одному амперметру, в некоторых случаях можно устанавливать амперметры в каждой фазе. Контроль напряжения обычно осуществляют вольтметрами, установленными на сборных шинах. На отдельно стоящем трансформаторе вольтметр устанавливают только на стороне низкого напряжения либо вообще не устанавливают. На рис. 1,а приведена простейшая схема включения электроизмерительных приборов трансформатора 1 МВ-А, 6/0,4 кВ.

Ваттметры и варметры устанавливают на повышающих трансформаторах электростанций, трансформаторах подстанций 110 кВ и выше. Расчетные счетчики активной и реактивной энергии устанавливают на стороне высшего (ВН) и среднего напряжения (СН) трехобмоточных трансформаторов и на стороне высшего напряжения двухобмоточных. На оконечных трансформаторах счетчики могут быть установлены на стороне низшего напряжения (НН). На рис. 1.б приведена схема включения электроизмерительных приборов трехобмоточного автотрансформатора 220/110/10 кВ. На стороне ВН включены три амперметра, ваттметр и счетчик активной энергии. Напряжение измеряется тремя вольтметрами, подключенными к трансформатору напряжения шин ВН. Такие же приборы установлены и на стороне СН. На стороне НН установлено по одному вольтметру и амперметру.

В трехобмоточных автотрансформаторах, особенно при подключении к обмотке НН генератора или синхронного компенсатора, когда вся мощность передается в сторону СН или поступает со стороны СН, необходимо контролировать нагрузку общей части обмотки (00 на рис. 1.б) автотрансформатора, которая иногда условно называется обмоткой СН.
Р
ис. 1. Схемы включения электроизмерительных приборов: а - к трансформатору 1 МВ-А, 6/0,4 кВ; б - к трехобмоточному автотрансформатору 220/110/10 кВ

При некоторых режимах может иметь место случай, когда ток со стороны СН не превышает номинального, а ток в общей части обмотки будет выше допустимого. Ток измеряется одним специально подключенным амперметром. В однофазных автотрансформаторах амперметр включается через трансформатор тока, установленный на вводе нейтрали одного автотрансформатора группы (рис. 2,а). В трехфазных автотрансформаторах амперметр включается на сумму линейных токов сторон ВН и СН через трансформаторы тока, имеющие одинаковый коэффициент трансформации (рис. 2,б). Можно его включить и через трансформатор тока, установленный на нейтральном проводе одной фазы автотрансформатора, как показано пунктиром на рис.1.б.

Кроме электроизмерительных приборов, на трансформаторе устанавливают и другие контрольные средства. Уровень масла определяется по стрелочному маслоуказателю или масломерному стеклу, располагаемым на торце расширителя. Температура верхних слоев масла может быть проверена по показаниям манометрического сигнализирующего термометра, который снабжается двумя переставными сигнальными контактами. На герметичных маслонаполненных вводах трансформаторов устанавливаются манометры для контроля за давлением масла. Важную информацию о состоянии трансформаторного масла может дать цвет индикаторного силикагеля (поэтому его замена после изменения цвета является необходимой).





Рис.2. Схемы включения амперметра для контроля тока в общей части обмотки автотрансформатора: а - на вводе нейтрали однофазного автотрансформатора; б - на сумму линейных токов ВН и СН трехфазного автотрансформатора.
Устройства дутьевого охлаждения трансформаторов (Д, ДЦ, НДЦ) снабжаются устройствами сигнализации о прекращении работы системы охлаждения, о включении резервного охлаждения или резервного источника питания, а при принудительной циркуляции масла (ДЦ, НДЦ, Ц, НЦ) — сигнализацией о включении и отключении каждого электронасоса, о включении резервного электронасоса взамен вышедшего из строя рабочего, о прекращении работы всех рабочих электронасосов, о включении резервного источника питания. На всех системах охлаждения, имеющих электронасосы, устанавливают манометры для контроля за давлением масла в напорном патрубке. Могут устанавливаться и другие измерительные и индикаторные устройства.

Первую группу мероприятий по диагностике состояния трансформаторов при эксплуатации составляют работы, не требующие прикосновения к работающему трансформатору. Это контроль за показаниями перечисленных средств контроля и измерения, сигнальных устройств и внешние осмотры трансформаторов.

Ко второй группе относятся заботы, не требующие отключения но связанные с необходимостью прикосновения к трансформатору или его вспомогательным устройствам. Главным здесь является отбор проб масла для проверки электрических свойств и химического анализа или для хроматографического анализа растворенных в масле газов. К этой же группе относится измерение вибрации бака или других частей трансформатора, измерение специальной аппаратурой уровня частичных разрядов, отбор газа из сработавшего на сигнал газового реле и т.д.

Третья группа включает в себя работы, выполняемые на отключенном трансформаторе. Это - испытания и определение состояния изоляции, обмоток, магнитопровода, высоковольтных вводов, переключающих устройств и вспомогательного оборудования.

В частности, сюда относятся почти все виды профилактических испытаний, осмотр электронасосов, различные виды ревизий и т.д.

И, наконец, к четвертой группе относятся работы на трансформаторе, выведенном в ремонт. Здесь производится более полный анализ состояния отдельных частей с целью определения или уточнения объема ремонта, а также те контрольные операции, что и при изготовлении и монтаже трансформаторов. Однако само решение о необходимости вывода трансформатора в ремонт принимается на основании результатов диагностических операций первых трех групп.

Рассмотрим подробно способы проверки состояния силовых трансформаторов, находящихся в эксплуатации, которые применяются в настоящее время в энергосистемах Советского Союза. Начнем рассмотрение с простейших работ, т.е. с операций первой группы.
3. КОНТРОЛЬ ЗА ПОКАЗАНИЯМИ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ И ОСМОТРЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Правила технической эксплуатации устанавливают обязательную периодичность осмотра трансформаторов. При наличии постоянного дежурного персонала осмотры главных трансформаторов электрических станций и подстанций, трансформаторов собственных нужд и реакторов производятся без отключения не реже 1 раза в сутки. Остальные трансформаторы могут осматриваться 1 раз в неделю. Однако показания измерительных приборов, установленных на трансформаторе, могут сниматься и чаще (1 раз в час и даже каждые полчаса), если это необходимо для контроля за режимом нагрузки электростанций или какого-то участка энергосистемы.

Если же постоянного дежурного персонала нет, то трансформатор осматривается выездной бригадой 1 раз в месяц. Контроль за нагрузкой таких трансформаторов осуществляется не реже чем 2 раза в год, в том числе 1 раз в период зимнего максимума.

При периодических осмотрах следует проверять состояние фарфоровых изоляторов и покрышек вводов, а также установленных на трансформаторе разрядников, определяя наличие или отсутствие трещин, сколов форфора, загрязнений, течи масла через уплотнения. Необходимо убедиться в целости и исправности измерительных приборов (в том числе в системе охлаждения, азотной защиты и на герметичных вводах), термосигнализаторов и термометров, маслоуказателей, газовых реле, мембраны выхлопной трубы, а также проверить положение автоматических отсечных клапанов на трубе к расширителю, состояние индикаторного силикагеля в воздухоосушителях, состояние фланцевых соединений маслопроводов и сварных швов (на отсутствие течи масла).

Сами по себе электроизмерительные приборы, установленные на трансформаторе, еще не позволяют судить о его состоянии.

Однако они помогают своевременно выявить перегрузки по току или по напряжению. Правила технической эксплуатации, соответствующие стандарты и инструкции завода-изготовителя указывают предельно допустимые превышения напряжения и тока над номинальными значениями, а также допустимую длительность их приложения. Например, для трансформаторов, изготовленных по ГОСТ 11677—65, допускается длительное превышение напряжения сверх номинального на 5 % при номинальной нагрузке. При малой нагрузке (не более 25 % номинальной) можно допустить длительную работу этих трансформаторов с повышением напряжения на 10 %. На сколько же разрешается кратковременное (не более 6 ч в сутки) повышение напряжения при номинальной нагрузке. В стандартах 1975 г. и в ГОСТ 11677-85 допускается длительное превышение напряжения на 10 % сверх номинального напряжения соответствующего ответвления, а для автотрансформаторов с РПН в нейтрали - больше 10 %, если рабочее возбуждение магнитопровода не превосходит 110 % номинального возбуждения. Возбуждение стержня контролируется по напряжению Uнн, ярма - по разности напряжений (Uнн - Uсн).

Масляные трансформаторы допускают длительную перегрузку по току на 5 % сверх номинального, если напряжение не превышает номинального.

Для трансформаторов, изготовленных по ГОСТ 11677-65 и ГОСТ 11677-75, в аварийных режимах допускается кратковременная перегрузка по току независимо от предшествующего режима и системы охлаждения в следующих пределах:
Перегрузка по току, %. ........................................30 45 60 75 100
Допустимая длительность, мин............................120 80 45 20 10
Для новых трансформаторов мощностью до 100 МВ-А включительно допустимые систематические и аварийные перегрузки указаны в ГОСТ 14209-85. В нем, в отличие от ранее действовавшего ГОСТ 14209-69, допустимые аварийные перегрузки поставлены в зависимость от предшествовавшей нагрузки и окружающей температуры. Аналогичные усложнения нормы аварийных перегрузок введены в новые инструкции по эксплуатации трансформаторов мощностью более 100 МВ-А. Во многих случаях новые нормы допускают меньшие перегрузки по сравнению со старыми нормами.

При осмотре устройств РПН необходимо обращать внимание на соответствие положений на указателях в приводном механизме и щите управления, а также на разных фазах устройства. Все элементы приводных механизмов должны находиться в фиксированном положении. Следует проверить уровень масла в баке контактора или в соответствующем отсеке расширителя, уплотнения заглушек и разъемов, в зимнее время - работу обогревателей в приводах и шкафах управления обогревом, внешнее состояние доступных осмотру элементов устройства.

Если устройство РПН совмещено с высоковольтным вводом (например, 3РНОА-110), проверяется состояние гибких спусков и состояние воздушного промежутка между корпусом контактора и разрядника. Необходимо фиксировать показания счетчика переключении устройства РПН.

При периодическом внешнем осмотре трансформаторов следует осмотреть все имеющиеся на нем контрольные средства, так как они могут свидетельствовать о появлении какой-то неисправности или об опасности ее возникновения. Например, снижение уровня масла в трансформаторе ниже допустимого может свидетельствовать о наличии проточек в баке или системе охлаждения, о нарушении системы дыхания или о том, что в трансформатор было залито недостаточное количество масла. Дальнейшая работа трансформатора со сниженным уровнем масла может привести к срабатыванию газового реле, ускоренному старению масла, ухудшению работы или отказу системы охлаждения, а если изоляция обмоток окажется ниже опустившегося уровня масла, то может произойти ее перекрытие по воздуху, что приведет к замыканию между обмотками и серьезной аварии.

Повышение уровня выше нормы является следствием перелива (т.е. избыточного количества) масла. Если перелив был допущен в холодное время года или суток, то с ростом температуры произойдет дальнейшее повышение уровня. В трансформаторах с азотной защитой при этом образуется масляная пробка в системе дыхания, работа этой системы нарушается и может сработать газовое реле или мембрана выхлопной трубы. В трансформаторах с пленочной защитой, снабженных предохранительными клапанами, сработает один или оба клапана. Если один клапан после такого срабатывания не закроется, произойдет аварийное отключение трансформатора.

При каждом осмотре трансформатора необходимо проверять и записывать температуру масла. Нормами оговаривается предельное значение температуры его верхних слоев. При номинальной нагрузке температура верхних слоев масла не должна превышать 95 ° С при естественном масляном охлаждении (М) или с обдувом вентиляторами (Д), 75 ° С при наличии принудительной циркуляции масла (ДЦ,НДЦ),и 70 °С на входе в маслоохладитель - при водяном охлаждении масла (Ц, НЦ).

Если температура масла превышает допустимую, нужно выяснить причины и принять меры к устранению неисправности. В первую очередь следует проверить исправность системы охлаждения: вентиляторов, масляных электронасосов, воздушных и водяных маслоохладителей. Если в системе охлаждения неисправностей не обнаружено, то повышение температуры масла в большинстве случаев свидетельствует о возникновении внутренних повреждений в трансформаторе: образовании короткозамкнутого контура, увеличении переходного сопротивления в контактных соединениях, уменьшении сечения масляных каналов из-за разбухания изоляции, попадания в канал постороннего предмета и т.д.

Во всех случаях длительная работа трансформатора с повышенной температурой масла недопустима.

Срабатывание сигнализации об отключении какого-либо одного элемента системы охлаждения, как правило, не требует отключения или ограничения нагрузки трансформатора, поскольку имеется достаточное резервирование. Если резервный элемент не включился автоматически, его следует включить способом, предусмотренным местной инструкцией по эксплуатации. При невозможности восстановления нормальной работы системы охлаждения трансформатора его нагрузка и длительность работы ограничиваются в соответствии с требованиями ПТЭ и заводской инструкции. Для систем охлаждения ДЦ, Ц и особенно для систем НДЦ, НЦ установлены жесткие ограничения длительности работы при отказе охладителей.

Снижение давления масла в высоковольтном вводе в большинстве случаев является следствием нарушения герметичности ввода. Такое повреждение очень опасно. Если манометр неисправен, то повреждение не будет своевременно обнаружено. Поэтому манометры надо регулярно проверять, а поврежденные заменять как можно быстрее.

При внешних осмотрах высоковольтных вводов следует обращать внимание также на отсутствие протечек масла в месте уплотнений зажимных шпилек (в верхней части ввода), на целостность измерительных и заземляющих проводников и надежное их присоединение.

Индикаторный силикагель является простейшим средством определения увлажнения трансформаторного масла. Впитывая в себя влагу, попавшую в масло, он начинает розоветь и в дальнейшем принимает более яркую окраску. При этом целесообразно взять пробу масла для непосредственного измерения его влагосодержания, а также проверить другие свойства, так как изменение цвета индикаторного силикагеля в некоторых случаях может быть вызвано интенсивным старением масла.

Естественно, что при осмотре могут быть определены и другие нарушения нормальной работы трансформатора, как, например, повышенная вибрация трансформатора или его элементов, нарушение внешних контактных соединений (сопровождаемое характерным потрескиванием), нарушение крепления шин, деформация каких-либо элементов, повреждения системы автоматического пожаротушения, дренажной системы и т.д.

Дежурный или оперативно-ремонтный персонал, заметив какое-либо нарушение в работе трансформатора, должен немедленно поставить об этом в известность начальника цеха электростанции, начальника подстанции, района электросети или соответствующей службы предприятия, принять, если это возможно, необходимые меры для устранения неисправности, сделать запись в журнал дефектов или в оперативный журнал.

Если обнаруженные неисправности не могут быть устранены без отключения трансформатора, то решение об оставлении трансформатора в работе или о выводе в ремонт принимается руководством электростанции, предприятия электросетей, службой главного энергетика промышленного предприятия в зависимости от местных условий. При обнаружении внутреннего повреждения (выделение газа и пр.) трансформатор должен быть отключен обслуживающим персоналом с предварительным извещением вышестоящего дежурного персонала [1].

На основании внешнего осмотра бывает трудно сделать однозначный вывод о возможности дальнейшей эксплуатации трансформатора или о необходимости его отключения. Если нет показаний, требующих немедленного отключения трансформатора, приступают к выполнению мероприятий второй группы. Например, если трансформатор имеет повышенную вибрацию, определяемую при осмотре по характерному звуку, производят соответствующие измерения. При этом можно определить очаг вибрации. Если очаг не определяется, а вибрирует весь бак, то причина в большинстве случаев заключается в том, что нарушилась жесткая установка трансформатора на катках или фундаменте. Бывает достаточно поправить положение башмака или установить дополнительные прокладки, чтобы, обеспечить снижение вибрации до уровня, допускающего дальнейшую эксплуатацию.

Не отключая трансформатор, можно произвести непосредственный осмотр всей системы охлаждения. Если невозможно восстановить ее работу полностью, то трансформатор может эксплуатироваться с пониженной нагрузкой.

В настоящее время методам проверки состояния трансформаторов под рабочим напряжением уделяется большое внимание. Для вводов 750 и 500 кВ введен непрерывный контроль за изменением комплексной проводимости устройством КИВ-500 (см. § 9). Опыт эксплуатации показал достаточно высокую эффективность подобных устройств. Представляется возможность автоматического контроля за состоянием изоляции высоковольтных вводов с действием на сигнал или на отключение.

Разработаны и применяются в условиях испытательных станций заводов-изготовителей способы измерения частичных разрядов внутри трансформатора, которыми сопровождаются почти все начинающиеся повреждения изоляции. В эксплуатации непосредственное измерение уровня частичных разрядов с целью оценки состояния трансформатора пока не получило широкого распространения из-за сложности измерения, трудности исключения влияния помех и недостаточности накопленного опыта. Большее распространение получили косвенные методы.
4. ИСПЫТАНИЕ И ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА

Многие повреждения или отклонения от нормального состояния вообще никак не проявляются при внешнем осмотре трансформаторов. Особенно это относится к начинающимся внутренним повреждениям. Значительная часть внутренних повреждений может быть определена проверкой состояния трансформаторного масла. Такие внутренние повреждения, как местные перегревы, частичные разряды (в масле или твердой изоляции), незначительное искрение в контактных соединениях и т.п., так или иначе сказываются на свойствах трансформаторного масла. Изменение его характеристик происходит также при увлажнении, загрязнении, попадании воздуха или другого газа и, наконец, в результате естественного старения как самого масла, так и твердой изоляции. Испытание и химический анализ трансформаторного масла являются старейшими и наиболее распространенными способами проверки состояния трансформаторов.

Трансформаторное масло выполняет функции диэлектрика и охлаждающей среды, а для устройств РПН также дугогасящей среды. Свежее трансформаторное масло светло-желтого цвета и имеет высокие физико-химические и диэлектрические свойства. Старение масла в эксплуатации связано с его окислением. При соблюдении всех правил монтажа трансформатора и заливки масла [5] на первом этапе процесс окисления происходит медленно. Изменения в масле обычными методами почти не обнаруживаются, но стабильность масла постепенно снижается. На втором этапе масло приобретает коричневый цвет, становится мутным, увеличивается кислотное число и зольность, появляются низкомолекулярные кислоты, которые оказывают вредное воздействие как на бумажную изоляцию, так и на металлы. Появляются осадки, которые могут ухудшить условия охлаждения обмоток.

Помимо внутренних, так сказать "естественных", причин старения масла (высокая температура, изоляционный лак, остаточная влага в масле и бумажной изоляции, медь и другие материалы, с которыми соприкасается масло), сказываются и внешние причины - недостаточная очистка трансформатора при смене масла, попадание воды, неисправность контактов, наличие короткозамкнутых контуров и других причин местных перегревов и т.д. Так, при попадании воды снижается пробивная прочность масла. В общем случае вязкость и температура вспышки масла в эксплуатации увеличиваются за счет испарения легких фракций масла. Но при наличии местных перегревов за счет разложения масла при высокой температуре без доступа воздуха температура вспышки может понизиться.

Предельно допустимые показатели физико-химических и диэлектрических свойств как вновь заливаемого, так и эксплуатируемого трансформаторного масла ограничены нормами [2] и приведены в табл. 1. Естественно, требования к маслу, находящемуся в эксплуатации, ниже, чем ко вновь заливаемому. К некоторым сортам масла, а также к маслу в некоторых типах трансформаторов требования могут отличаться от указанных в табл. 1, что должно быть оговорено в соответствующих технических условиях или инструкции завода-изготовителя.

Указанные во второй колонке табл.1 номинальные напряжения Uном относятся к обмотке высшего напряжения трансформатора, если проба масла берется из бака трансформатора или масло предназначено для заливки в бак. Для масла высоковольтных вводов принимается номинальное напряжение ввода. Для контактора устройства РПН номинальное напряжение определяется местом его установки. Если устройство установлено "в линии" (в автотрансформаторах на стороне среднего напряжения), то принимается номинальное напряжение данной обмотки, если в нейтрали - 35 кВ (для трансформаторов 110 кВ и более) или 10 кВ.

По [2] в трансформаторах напряжением до 35 кВ во всех случаях масло испытывается по п.п. 1-5 табл. 1 (так называемый сокращенный анализ). Это относится и к пробам, отбираемым при эксплуатации, и к заливаемому маслу, и к маслу транспортируемых трансформаторов. В трансформаторах напряжением 110 кВ и более проверка производится по п.п. 1-6 табл. 1, а оборудованных азотной или пленочной защитами — по пп.1-7,9.

Свежее масло, заливаемое во все виды маслонаполненных вводов, а также эксплуатационное масло негерметичных вводов испытывается по п.п. 1-5 табл. 1. Испытание по п. 6 производится только для вводов напряжением 220 кВ и более, а также для вводов меньшего напряжения, если повышен tg 5 основной изоляции или ее последних слоев. Масло герметичных вводов в эксплуатации испытывается (по п.п. 1-6) лишь в случае повышения tg  основной изоляции или ее последних слоев и при повышении давления масла во вводе выше нормы.

Масло из контакторов устройств РПН испытывается по п.п. 1, 2, 5 табл. 1. Если избиратель устройства РПН расположен в отдельном баке, его масло также подлежит испытанию. При этом, если бак избирателя соединен трубкой с баком трансформатора, масло подвергается тем же испытаниям, что и из основного бака трансформатора. При полностью изолированном баке избирателя достаточно испытаний по п.п. 1,2,5.
Таблица 1. Предельные значения показателей качества трансформаторного масла по нормам [2]

№ Наименование показателя

Значение показателя масла

свежего

после заливки

ТКп

ГОСТ 10121-76

Т-750

ТКп

ГОСТ 10121-76

Т-750

эксплуатационного всех марок

1. Пробивное напряжение, кВ, при:




Uном<15 кВ

30

30

-

25

25

-

20

Uном= 15-35 кВ

35

35

-

30

30

-

25

Uном= 60-220 кВ

45

45

-

40

40

-

35

Uном= 330-500 кВ

55(60)

55(60)

55(60)

50(55)

50(55)

50(55)

45

Uном=750 кВ

-

-

65(70)

-

-

60(65)

55(60)

То же для контакторов РПН:




Uном=10 кВ

30

30

-

25

25

-

25

Uном=35 кВ

35

35

-

30

30

-

30

Uном=110 кВ

45

45

-

40

40

-

35

Uном=220 кВ

45

45

-

40

40

-

40

2. Механические примеси

Отсутствие (визуально)

3. Кислотное число, мг КОН/г

0,02

0,02

0,01

0,02

0,02

0,01

0,25

4. Водорастворимые кислоты и щелочи, мг КОН/г.

для трансформаторов более 630 МВ-А и герметичных вводов до 500 кВ

Отсутствие

0,014

для негерметичных вводов

Отсутствие

0,03

5. Температура вспышки, °С

135

150

135

135

150

135

Снижение не более 5°С по сравнениюс предыдущим анализом

6. tg, %, при 20°С для:




Uном< 220 кВ

0,2

0,2

-

0,3

0,3

-

0,7

Uном= 330-500 кВ

0,2

0,2

-

0,3

0,3

-

0,5

при 70 °С для:




Uном< 220 кВ

1,5

2,0

0,3

2,0

2,5

0,5

7,0

Uном= 330-500 кВ

1,5

2,0

0,3

2,0

2,5

0,5

5,0

Uном=750 кВ

1;5

2,0

0,3

2,0

2,5

0,5

5,0

при 90 °С

2,6

2,6

0,5

-

-

0,7

-

7. Влагосодержание, % по массе, для:

Uном<220 кВ

0,001

0,001

0,001

0,001

0,001

0,001

По заводским нормам

Uном=330-550 кВ

0,001

0,001

0,001

0,001

0,001

0,001

(0,0025)

Uном=500 кВ

0,001

0,001

0,001

0,001

0,001

0,001

(0,002)

8. Температура застывания, °С

-45

-45

-55

-

-

-

-

9. Газосодержание

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

-



следующая страница >>