Неисправности в работе силовых трансформаторов

Во время эксплуатации не исключено возникновение различного рода дефектов и неполадок трансформаторов, в разной степени отражающихся на их работе. С одними неполадками трансформаторы могут длительно оставаться в работе, при других необходим немедленный вывод их из работы. В каждом случае возможность дальнейшей работы определяется характером повреждения. Неоперативность персонала, несвоевременное принятие мер, направленных на устранение порой незначительных дефектов, приводят к аварийным отключениям трансформаторов.

Причины повреждений заключаются в неудовлетворительных условиях эксплуатации, некачественном ремонте и монтаже трансформаторов. Немалую роль играют дефекты отдельных элементов конструкции современных трансформаторов, применение недостаточно высокого качества изоляционных материалов.

Типичными являются повреждения изоляции, магнитопроводов, переклключающих устройств, отводов, маслонаполненных и фарфоровых вводов.

Повреждение изоляции трансформаторов

Главная изоляция часто повреждается из-за нарушения ее электрической прочности при увлажнении, а также при наличии мелких изъянов. В трансформаторах 220 кВ и выше повреждения связывают с появлением так называемого «ползущего разряда», представляющего собой постепенное разрушение изоляции местными разрядами, распространяющимися по поверхности диэлектрика под действием рабочего напряжения. На поверхности изоляции появляется сетка токопроводящих каналов, При этом сокращается расчетный изоляционный промежуток, что и ведет к пробою изоляции с образованием мощной дуги внутри бака.

К интенсивному тепловому износу витковой изоляции приводит набухание дополнительной изоляции катушек и связанное с этим прекращение циркуляции масла из-за частичного или полного перекрытия масляных каналов.

Механические повреждения витковой изоляции нередко происходят при коротких замыканиях во внешней электрической сети и недостаточной электродинамической стойкости трансформаторов, что является результатом ослабления усилий запрессовки обмоток.

Повреждения магнитопроводов трансформаторов

Магнитопроводы повреждаются из-за перегрева вследствие разрушения лаковой пленки между листами и спекания листов стали, при нарушении изоляции прессующих шпилек, при возникновении короткозамкнутых контуров, когда отдельные элементы магнитопровода оказываются замкнутыми между собой и на бак.

Повреждения переключающих устройств трансформаторов

Повреждение переключающих устройств ПБВ происходит при нарушении контакта между подвижными контактными кольцами и неподвижными токоведущими стержнями. Ухудшение контакта происходит при снижении контактного давления и образовании оксидной пленки на контактных поверхностях.

Переключающие устройства РПН являются достаточно сложными устройствами, требующими тщательной наладки, проверки и проведения специальных испытаний. Причинами повреждения РПН являются нарушения в работе контакторов и переключателей, подгары контактов контакторных устройств, заклинивания механизмов контакторов, утрата механической прочности стальными деталями и бумажно-бакелитовым валом. Повторяются аварии, связанные с повреждением регулировочной обмотки в результате перекрытия внешнего промежутка защитного разрядника.

Повреждения отводов от обмоток к переключающим устройствам и вводам вызываются главным образом неудовлетворительным состоянием паек контактных соединений, а также приближением гибких отводов к стенкам баков, загрязнением масла проводящими механическими примесями, в том числе оксидами и частицами металла из систем охлаждения.

Повреждения вводов трансформатора

Повреждения вводов 110 кВ и выше связаны в основном с увлажнением бумажной основы. Попадание влаги внутрь вводов возможно при некачественном выполнении уплотнений, при доливке вводов трансформаторным маслом с пониженной диэлектрической прочностью. Заметим, что повреждения вводов, как правило, сопровождаются пожарами трансформаторов, приносящими значительный ущерб.

Характерной причиной повреждения фарфоровых вводов является нагрев контактов в резьбовых соединениях составных токоведущих шпилек, или в месте подсоединения наружных шин.

Защита трансформаторов от внутренних повреждения

Защита трансформаторов от внутренних повреждений осуществляется устройствами релейной защиты. Основными быстродействующими защитами являются дифференциальная токовая зашита от всех видов коротких замыканий в обмотках и на выводах трансформатора, газовая защита от замыканий, происходящих внутри бака трансформатора и сопровождающихся выделением газа и от <понижения уровня масла, токовая отсечка без выдержки времени от повреждений в трансформаторе, сопровождающихся прохождением сравнительно больших токов короткого замыкания.

Все защиты от внутренних повреждений действуют на отключение всех выключателей трансформатора, а на подстанциях, выполненных по упрощенным схемам (без выключателей со стороны ВН), — на включение короткозамыкателя или на отключение выключателя питающей линии.

Контроль за состоянием трансформаторов и обнаружение возникающих в них повреждений по анализу газов, растворенных в масле

Для обнаружения повреждений трансформаторов на возможно более ранних стадиях их возникновения, когда выделение газа может быть еще очень слабым, в эксплуатационной практике широко пользуются методом хроматографического анализа газов, растворенных в масле.

Дело в том, что при развивающихся повреждениях трансформаторов, вызываемых высокотемпературным нагревом, происходит разложение масла и твердой изоляции с образованием легких углеводородов и газов (вполне определенного состава и концентрации), которые растворяются в масле и накапливаются в газовом реле трансформатора. Период накопления газа в реле может быть достаточно длительным, а скопившийся в нем газ может существенно отличаться от состава газа, отобранного вблизи места его выделения. Поэтому диагностика повреждения на основе анализа газа, отобранного из реле, является затрудненной и может быть даже запоздалой.

Анализ пробы газа, растворенного в масле, помимо более точной диагностики повреждения дает возможность наблюдения за его развитием до срабатывания газового реле. И даже в случае крупных повреждений, когда газовая защита срабатывает на отключение трансформатора, сравнение составов газа, взятого из реле и растворенного в масле, может быть полезным для более правильной оценки серьезности повреждения.

Установлены состав и предельные концентрации газов, растворенных в масле, исправных трансформаторов и при характерных видах повреждений. Так, например, при разложении масла под действием электрической дуги (перекрытие в переключателе) выделяется преимущественно водород. Из непредельных углеводородов преобладает ацетилен, который в данном случае является характерным газом. Оксид и двуоксид углерода присутствуют в незначительных количествах.

А вот газ, вьделяющийся при разложении масла и твердой изоляции (междувитковое замыкание в обмотке), отличается от газа, образующегося при разложении только масла, заметным содержанием оксида и диоксида углерода

В целях более ранней диагностики повреждений из трансформаторов периодически (2 раза в год) отбирают пробы масла для хроматографического анализа газов, растворенных в масле, при этом для отбора проб масла пользуются медицинскими шприцами.

Отбор пробы масла производится следующим образом: очищают от загрязнений патрубок крана, предназначенный для отбора пробы, на патрубок надевают резиновый шланг. Открывают кран и шланг промывают маслом из трансформатора, конец шланга поднимают вверх для удаления пузырьков воздуха. На конце шланга устанавливают зажим; иглу шприца вкалывают в стенку шланга. Забирают масло в шприц и затем! сливают масло через иглу для промывки шприца, повторяют операцию заполнения шприца маслом, заполненный маслом шприц вкалывают иглой в резиновую пробку и в таком виде отправляют в лабораторию.

Анализ проводится в лабораторных условиях с применением хроматографа. Результаты анализа сопоставляются с обобщенными данными состава и концентрации газа, выделяющегося при различных видах повреждений трансформаторов, и выдается заключение об исправности трансформатора или его повреждении и степени опасности этого повреждения.

По составу растворенных в масле, газов возможно определение перегрева токопроводящих соединений и элементов конструкции остова трансформатора, частичных электрических разрядов в масле, перегрева и старения твердой изоляции трансформатора.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Основные виды повреждений трансформатора

Капитальный ремонт «со сменой обмоток» это сложный ремонт связанный с выемкой активной части трансформатора, расшихтовкой магнитопровода и снятием катушек высокого( ВН) и низкого (НН) напряжения.

Необходимость капитального ремонта со сменой обмоток может быть вызвана повреждением обмоток и(или) магнитной системы вследствие межвитковых и короткого замыканий трансформатора или износом изоляции обмоток. Износ изоляции провода обмоток обычно вызван долговременным перегревом трансформатора и (или) его долговременная эксплуатация с «плохим» трансформаторным маслом. Степень износа изоляции обмоток оценивается визуально и на излом 90 градусов. Если она эластична, не ломается при изгибе под углом 90 градусов, имеет светлый цвет, то изоляция считается хорошей. Если она хрупкая, ломается и имеет темный цвет, то изоляция считается неудовлетворительной. В этом случае необходим капитальный ремонт трансформатора со сменой обмоток и переизоляцией проводов обмоток (снятие и наложение новой изоляции) с дальнейшей намоткой катушек. При правильной эксплуатации — трансформаторы 50-х годов выпуска имеют хорошее состояние изоляции обмоточного провода.

Основные виды повреждений, их признаки, возможные причины и способы выявления

Основные виды повреждений

Возможные причины повреждений

Способы выявления повреждений

Дефектность межлистовой изоляции

Ухудшение состояния масла (понижение температуры вспышки, повышение кислотности, понижение пробивного напряжения); увеличение потерь холостого хода

Старение межлистовой бумажной изоляции, отдельные местные дефекты

Внешний осмотр при вынутой активной части. Специальные испытания

Появление газа в газовом реле и работа газовой защиты на сигнал; понижение температуры вспышки масла; специфический резкий запах и темный цвет масла вследствие его разложения

Повреждение изоляции стяжных шпилек, дающее короткозамкнутый контур. Касание какой-либо металлической частью стержня в двух точках. Местное повреждение межлистовой изоляции, дающее замыкание листов стали. Неправильное заземление, создающее короткозамкнутый контур. У стыкового магнитопровода – разрушение или отсутствие изолирующих прокладок в стыках

Внешний осмотр активной части. Испытания.

Местное замыкание листов стали. Это повреждение отличается от пожара встали лишь размерами дефекта

Появление горючего черного газа в газовом реле в результате местного перегрева и разложения масла

Наличие каких-либо посторонних металлических или токопроводящих частей, замыкающих в данном месте листы стали

Внешний осмотр при вынутой активной части

Ненормальное гудение, дребезжание, жужжание и т.п. у шихтованного магнитопровода

Ослабление прессовки магнитопровода. Разболчивание и свободное колебание крепящих деталей. Колебание отстающих крайних листов стали в стержнях или ярмах. Повышенное против номинального первичное напряжение

Внешний осмотр при вынутой активной части и проверка состояния прессующих и крепящих магнитопровод деталей, а также наличия отставания крайних листов в стержнях или ярмах. Проверка величины первичного напряжения, подаваемого на трансформатор

Недопустимое гудение у стыкового магнитопровода

Ослабление прессовки стыков. Пробой или разрушение изолирующих прокладок в стыках

Внешний осмотр при вынутой активной части и проверка состояния стыков, а также изолирующих прокладок в стыках

Недопустимо большие потери холостого хода у броневого трехфазного трансформатора

Не вывернута обмотка на средней фазе. Этого дефекта у работающего трансформатора не может быть, но он наблюдается при испытаниях после ремонта

Проверка правильности запайки схемы с учетом направления намотки обмоток отдельных фаз

Потрескивание внутри трансформатора при повышенном напряжении

Внешний осмотр при вынутой активной части и проверка состояния заземления

Основные виды повреждений

Возможные причины повреждений

Способы выявления повреждений

Работа газовой защиты на отключение: газ-горючий бело-серого или синеватого цвета. Ненормальный нагрев, иногда с характерным бульканьем масла. Небольшое увеличение первичного тока. Разные сопротивления постоянному току отдельных фаз. При значительных разрушениях- работа дифференциальной, а также максимальной защиты, если последняя установлена на стороне питания

Разрушение витковой изоляции вследствие старения в результате естественного износа или длительных перегрузок, или недостаточности охлаждения. Нарушение изоляции витков вследствие механических повреждений в результате толчков или деформации обмоток при коротких замыканиях и других аварийных режимах. Обнажение обмоток вследствие понижения уровня масла. Дефектность провода (заусенцы, внутренние раковины, плохая пайка и т.п.), не замеченная при изготовлении обмоток. Неправильная укладка витков и неправильное выполнение переходов. Неправильная опрессовка обмоток

Внешний осмотр активной части. Испытания: замер сопротивления постоянному току; три специальных испытания при пониженном напряжении с поочередным замыканием одной из фаз; прожиг обмотки для обнаружения места виткового замыкания путем провода к обмотке (при открытой активной части) пониженного напряжения (10-20%). В месте повреждения появится дым. При прожиге обмотки необходимо применять меры противопожарной безопасности. Ознакомление с охлаждающим устройством, его состоянием и работой.

Обрыв в обмотках

Работа газовой защиты вследствие дуги, которая возникает вместе обрыва и разлагает масло

Отгорание выводных концов вследствие электродинамических усилий при коротких замыканиях или вследствие плохих соединений. Плохая внутренняя пайка провода. Выгорание части витков вследствие виткового замыкания в обмотке

Проверка по показаниям амперметров, включенных в отдельные фазы. Проверка мегомметром при соединении обмоток звездой. Замеры сопротивлений постоянному току обмоток между линейными вводами при соединении в треугольник: при полном обрыве внутри треугольника результаты двух замеров равны, причем каждый равен сопротивлению фазы; третий замер фазы, где произошел обрыв, даст двойную величину сопротивления; при неполном обрыве третий замер даст несколько большее значение, чем два первых; внешний осмотр при вынутой активной части

Пробой на корпус

Работа газовой защиты, а у трансформаторов с заземленной нейтралью- также максимальной и дифференциальной защит

Дефектность главной изоляции вследствие старения или наличия трещин, отверстий, изломов и т.д. Увлажнение масла. Понижение уровня масла. Попадание сырости и грязи. Перенапряжения. Деформация обмоток при коротких замыканиях

Проверка мегомметром изоляции между обмотками и корпусом; испытание масла на анализ и на пробой; внешний осмотр при вынутой активной части

Междуфазное короткое замыкание обмоток

Работа газовой, дифференциальной и максимальной защит. Выброс масла через выхлопную трубу

Причины те же, что и при пробое на корпус. Замыкание на отводах. Замыкание на вводах

Внешний осмотр при вынутой активной части. Проверка мегомметром

Основные виды повреждений

Возможные причины повреждений

Способы выявления повреждений

Оплавление или выгорание контактных поверхностей

Работа газовой защиты, а иногда и дифференциальной и максимальной

Дефекты конструкции или сборка (недостаточное нажатие контактов и недостаточная упругость нажимных пружин). Перегревы от сверхтоков, возникающих при близких коротких замыканиях

Внешний осмотр при вынутой активной части. Проверка мегомметром (при наличии обрыва). Замер сопротивлений постоянному току на всех ответвлениях

Перекрытия между фазами или между отдельными ответвлениями. Дефект аналогичен междуфазному короткому замыканию обмоток

Работа газовой, дифференциальной и максимальной защит. Выброс масла через выхлопную трубу

Перенапряжения. Попадание сырости и влаги внутрь трансформатора. Дефекты в изолирующих частях (трещины, изломы и т.д.)

Внешний осмотр при вынутой активной части. Проверка мегомметром

Основные виды повреждений

Возможные причины повреждений

Способы выявления повреждений

Пробой на корпус

Работа максимальной и дифференциальной защит

Наличие трещин в изоляторе. Понижение уровня масла при загрязненной внутренней поверхности изолятора

Внешний осмотр. Отсоединение ввода и проверка его изоляции мегомметром

Перекрытие между вводами

Работа максимальной и дифференциальной защит

Набросы посторонних предметов на вводы

Течь масла в местах уплотнений

Ослабла затяжка болтов; плохая уплотняющая прокладка

Течь масла в армировке ввода

Дефекты в армировке (трещины и т.д.). Дефекты в пайке колпачка со шпилькой

Основные виды повреждений

Возможные причины повреждений

Способы выявления повреждений

БАК, РАДИАТОРЫ, РАСШИРИТЕЛЬ

Течь масла в местах уплотнений

Ослабла затяжка болтов. Дефектность уплотняющих прокладок

Основные виды повреждений

Возможные причины повреждений

Способы выявления повреждений

Ненормальное повышение температуры масла и ненормальный нагрев

Неисправности в системе охлаждения (например, закрытые радиаторные краны, выход из строя дутьевых вентиляторов и т.д.). Перегрузка. Внутренние повреждения в трансформаторе

Проверка работы системы охлаждения. Проверка нагрузки, а также соответствия (по записям в журнале) температуры масла данной нагрузке. Обследование активной части.

Ухудшение качества масла

Внутренние повреждения, сопровождаемые крекинг-процессом, когда газообразные продукты разложения масла растворяются в остальном масле; такой процесс дает понижение температуры вспышки масла. Внутренние повреждения, сопровождаемые разложением масла другой. Выделяемые при этом газы негорючи и содержат водород и метан

Анализ масла. Анализ выделяемых маслом газов.

Основные виды повреждений

Возможные причины повреждений

Способы выявления повреждений

РАБОТА ГАЗОВОЙ ЗАЩИТЫ

Попадание воздуха в реле. Медленное понижение уровня масла. Внутренние повреждения, сопровождаемые крекинг-процессом. Короткое замыкание, сопровождаемое толчком масла через газовое реле

Анализ газов на: количество, цвет, запах, горючесть. Если газ без цвета, запаха и не горит, то работа реле на сигнал происходит из-за попадания воздуха. Если газ горит, то имеет место внутреннее повреждение в трансформаторе. Количество газа говорит о размере повреждения. Цвет газа показывает характер повреждения, а именно: бело-серый – бумага и электрокартон, желтый – дерево, черный – масло. Анализ масла. Внешний осмотр и выяснение причины снижения уровня масла

А) Резкое понижение уровня масла;

Б) Внутренние повреждения, сопровождаемые сильным выделением горючих газов

Анализ газов. Анализ масла. Внешний осмотр и выявление причины резкого снижения уровня масла

Все указанные виды повреждений, их признаки, причины и способы выявления не являются исчерпывающими. Приведены лишь основные, наиболее характерные неисправности и дефекты трансформаторов, с которыми приходится встречаться ремонтным работникам.

Источник