Эксплуатация силовых трансформаторов
Силовые трансформаторы — неотъемлемые элементы энергосистемы. Данные элементы выполняют очень важную функцию — они преобразуют электроэнергию из одного значения напряжение в другое значение, необходимое для дальнейшей передачи энергии или для питания конечных потребителей.
Важнейшей задачей энергетики является поддержание нормального и бесперебойного режима работы оборудования, в том числе и силовых трансформаторов, который может быть обеспечен только при правильной его эксплуатации. В данной статье подробно рассмотрим особенности эксплуатации силовых трансформаторов.
Требования к установке силовых трансформаторов
Прежде всего, следует отметить, что правильная и безаварийная эксплуатация силовых трансформаторов возможна только при соблюдении требований при его установке.
Трансформаторы, конструктивно имеющие газовую защиту, должны устанавливаться на фундамент оборудования под небольшим уклоном таким образом, чтобы верхняя крышка трансформатора поднималась в сторону газового реле на 1-1,5%, а маслопровод к расширителю на 2-4 %. Трансформаторы номинальной мощностью до 1000 кВА, как правило, не комплектуются газовой защитой, поэтому они устанавливаются без уклона.
Наиболее важным условием правильной эксплуатации силового трансформатора является соблюдение нормированного температурного режима при его работе. Поэтому очень важно выполнить все требования завода-изготовителя относительно установки трансформатора. Основная задача в данном случае – обеспечить нормальную работу трансформатора под нагрузкой с учетом возможных изменений температуры окружающей среды.
Температурный режим работы трансформатора
Работа трансформатора в нормальном температурном режиме обеспечивается, прежде всего, предусмотренной конструктивно системой охлаждения. Соответственно нормальная эксплуатация силового трансформатора возможна только при условии исправности и эффективной работы системы охлаждения.
Если трансформатор устанавливается в закрытой камере, то помимо штатной системы охлаждения должна быть обеспечена эффективная вентиляция в помещении. Для трансформаторов небольшой мощности, как правило, ограничиваются естественной вентиляцией. В зависимости от местных условий, характеристик работы силового трансформатора и его мощности, может быть предусмотрено наличие принудительной приточно-вытяжной вентиляции. Эффективность охлаждения трансформатора определяется по разнице температур приточного и отводимого воздуха – она не должна превышать 15 град.
Отвод тепла от обмоток масляных трансформаторов обеспечивается при помощи трансформаторного масла, в которое помещены обмотки данного элемента оборудования. Во избежание повреждения обмоток в процессе эксплуатации должен быть соблюден требуемый уровень масла в баке трансформатора. Поэтому эксплуатация трансформатора предусматривает контроль уровня масла в расширителе бака трансформатора. Уровень масла должен находиться в пределах допустимых границ и примерно соответствовать температуре окружающей среды с учетом текущей нагрузки на трансформаторе.
Также на трансформаторах устанавливаются термометры или датчики температуры, посредством которых осуществляется контроль над температурой верхних слоев масла трансформатора, которая должна соответствовать требованиям, предъявляемым к той или иной системе охлаждения.
Нагрузочный режим работы трансформатора
Контроль нагрузочного режима – одна из важнейших задач при эксплуатации силового трансформатора. Ток нагрузки каждой из обмоток трансформатора не должен превышать номинальное значение. Допускаются незначительные перегрузки, величина и продолжительность которых зависит от множества факторов – эти данные указываются в документации по эксплуатации.
Продолжительная перегрузка трансформаторов выше допустимых норм негативно сказывается на сроке эксплуатации трансформатора. Поэтому в случае нехватки мощности трансформатор должен быть заменен на более мощный, который будет соответствовать текущим потребностям потребителей.
В случае сезонных перепадов нагрузок при нехватке мощности вариантом решения проблемы будет установка дополнительного трансформатора, который при необходимости включается в параллельную работу. Включать на параллельную работу трансформаторы можно только при соблюдении нескольких условий:
равенство групп соединения обмоток;
соотношение номинальных мощностей трансформаторов не более 1 к 3;
равенство номинальных напряжений (допускается 0,5% разницы между коэффициентами трансформации);
равенство напряжения короткого замыкания (допускается отклонение 10%);
соблюдение фазировки при соединении обмоток.
Пожарная безопасность при эксплуатации силовых трансформаторов
Силовые трансформаторы – это оборудование повышенной пожарной опасности. Поэтому в процессе эксплуатации силовых трансформаторов необходимо строго соблюдать правила пожарной безопасности.
В закрытой камере или на территории открытого распределительного устройства, где установлен трансформатор, должны быть в наличии необходимые средства пожаротушения – ящики с песком, огнетушители.
Для трансформаторов большой мощности монтируются специальные автоматические установки для тушения пожара. В данном случае эксплуатация трансформаторов предусматривает периодические проверки работоспособности и техническое обслуживание данных установок.
Для трансформаторов с большим объемом трансформаторного масла во избежание растекания масла в случае нарушения герметичности бака устанавливаются специальные маслоприемники, которые связаны трубопроводами с резервуаром-маслосборником. В случае повреждения трансформатора весь объем масла попадет в маслосборник.
На энергетических объектах особое внимание уделяется подготовке обслуживающего персонала в вопросах пожарной безопасности: организуется обучение, периодическая проверка знаний правил пожарной безопасности, проводятся противопожарные тренировки, разрабатываются специальные схемы пожаротушения с учетом местных условий.
Защита силовых трансформаторов
Эксплуатация силовых трансформаторов в пределах заявленного срока службы обеспечивается благодаря наличию защитных устройств, основная задача которых — защита трансформаторов от нежелательных перегрузок и внутренних повреждений.
Поэтому эксплуатация трансформаторов также включает в себя своевременную проверку и техническое обслуживание элементов релейной защиты и автоматики трансформатора.
Как осуществляется эксплуатация силовых трансформаторов на энергетических объектах
Для обеспечения бесперебойной и продолжительной работы эксплуатация силовых трансформаторов на подстанциях включает в себя следующие мероприятия:
проведение периодических осмотров оборудования;
проведение плановых текущих и капитальных ремонтов;
устранение неисправностей после аварийных ситуаций.
Периодичность осмотров трансформаторов зависит от типа электроустановки. В электроустановках с постоянным дежурством оперативного персонала осмотр осуществляется один раз в сутки, без постоянного персонала — не менее одного раза в месяц, а осмотр трансформаторов в распределительных пунктах — один раз в 6 месяцев.
В зависимости от условий работы трансформатора, в частности нагрузочного режима, температуры окружающей среды, а также технического состояния элемента оборудования в целом периодичность осмотров может быть изменена.
В случае возникновения аварийных ситуаций, после срабатывания защит или резкого изменения температуры окружающей среды производятся внеочередные осмотры трансформатора.
Осмотры трансформаторов производятся без их отключения. При осмотре силового трансформатора проверяются:
показания датчиков температуры, уровень масла в расширителе и соответствие этих данных среднесуточной температуре окружающей среды с учетом величины нагрузки силового трансформатора;
отсутствие посторонних потрескиваний внутри бака трансформатора, шумов, не характерных для нормальной работы трансформатора;
целостность заземляющего проводника (шины);
целостность и отсутствие загрязнений изоляторов вводов, давление масла и отсутствие течи на герметичных вводах;
состояние ошиновки и контактных соединений, отсутствие их нагрева;
отсутствие течи масла на баке трансформатора, трубопроводах и других элементах конструкции;
состояние сигнального силикагеля в воздухоосушителе;
исправность и правильную работу маслоочистного оборудования, охлаждающих устройств;
при наличии РПН – соответствие положения РПН на приводе, расположенном на трансформаторе и на указателе, находящемся на панели защит, управления и автоматики;
также на панели защит проверяются показания приборов – ток нагрузки и уровни напряжения по каждой из сторон, отсутствие посторонних сигналов защит и автоматики, соответствие положений переключающих устройств нормальной схеме работы оборудования.
Эксплуатация трансформаторов также включает в себя контроль над уровнями напряжений у потребителя. В случае отклонения напряжений за пределы допустимых значений осуществляется регулировка напряжения посредством переключений ответвлений обмоток устройствами ПБВ или РПН.
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
Правила технической эксплуатации силовых трансформаторов
Эксплуатация трансформаторов, как и всего электрооборудования, является потенциально опасной для здоровья и жизни обслуживающего их персонала. Правила технической эксплуатации силовых трансформаторов, установленные их производителями, должны строго соблюдаться, что позволит избежать многих аварийных ситуаций в работе. Транспортировка к месту монтажа, установка трансформатора, и его запуск должны осуществляться в полном соответствии с существующими нормами, касающимися проведения данного рода работ. Они должны производиться специалистами фирмы, имеющими лицензию на проведение такого рода деятельности. При монтаже данного оборудования нейтрали обмоток напряжением 110 кВ «глухо» заземляются, если поставщик энергии не установил иной порядок их работы и защиты. А воздушная полость расширителя соединяется с воздушной полостью предохранительной трубы трансформатора. При этом требуется, что бы мембрана выхлопной трубы по уровню располагалась несколько выше, чем расширитель. При ее неисправности, она должна быть заменена аналогичным изделием, заводского исполнения.
Размещение трансформаторов
Согласно существующим нормативам трансформаторы могут быть установлены, как внутри помещения, так и вне его. Во втором случае оборудование красится в светлые тона с использованием красок стойких к различным погодным условиям.
Следует отметить, что правила установки трансформаторов требуют проводить их маркировку. При использовании трехфазных трансформаторов номера подстанций записываются на их баках. В случае применения однофазного оборудования данного вида, объединенного в группу, его указывают на средней фазе. Баки однофазных трансформаторов используются для нанесения расцветки фаз.
При помещении трансформаторов в специальные будки, они закрываются на замок. На их дверях должна содержаться информация, касающаяся номеров подстанций, находящихся в них трансформаторов. На их поверхность наносятся и предупредительные знаки.
Контроль над работой силовых трансформаторов
При функционировании силового трансформатора, необходимо непрерывно контролировать состояние его параметров, таких как величина нагрузок, напряжение, температура, а так же данных, характеризующих состояние изоляции и масла. Работа электрооборудования допускается лишь в том случае, если все вышеназванные характеристики остаются в пределах нормы. Не следует забывать и том, что эксплуатация силовых трансформаторов возможна, если не вызывает нареканий работа системы защиты, регулирования напряжения, охлаждения и всех остальных узлов и блоков этого оборудования.
В тех разновидностях трансформаторов, в которых защитное устройство функционирует на основе газа, крышка бака устанавливается таким образом, что бы она имела незначительный подъем (не менее 1 градуса) в направлении газового реле. Правила технической эксплуатации силовых трансформаторов так же требуют, что бы маслопровод был расположен к расширителю под уклоном не меньшим, чем 2 градуса.
Установленные производителем правила эксплуатации трансформаторов, снабженных расширителем, требуют постоянного наблюдение за таким важным параметром, как температура в поверхностных слоях масла. Для этой цели используются термосигнализаторы и термометры. В вариантах трансформаторов, имеющих герметичное исполнение, важным показателем, требующим непрерывного контроля, является давление внутри бака. Данная характеристика отслеживается с помощью специальных приборов, названных мановакуумметрами. Превышение этим параметром значения 50 кПа (0.5 кгс/см2) требует немедленного снижения нагрузки.
Правилами технической эксплуатации силовых трансформаторов разрешается включение данного оборудования с резким подъемом напряжения от нуля до номинального значения. Таким же образом начинается работа трансформатора, функционирующего вместе с генератором.
Трансформаторные установки, как правило, состоят из группы трансформаторов. Необходимое их количество для одновременной работы устанавливается специалистами, обслуживающими установку. При проведении этих расчетов они учитывают существующий график нагрузки, обеспечение максимальной надежности поставок электроэнергии потребителям, и сведение к минимуму возможных потерь. Временно неиспользуемые (резервные) трансформаторы должны быть готовы к введению в эксплуатацию в любой момент.
Прилагаемая производителем инструкция по эксплуатации силовых трансформаторов требует, что бы трансформаторные маслоприемники заполнялись гравием. Во избежание аварийных ситуаций, обслуживающему персоналу установки необходимо следить за его чистотой. Для этого наполнитель (гравий) раз в год промывается большим количеством воды. При более интенсивном загрязнении рекомендуется проводить эту процедуру дважды в год (осенью и весной). Появление на гравийной засыпке растительности и наслоения в результате выпадения в осадок нефтепродуктов, превышающего по толщине 3 мм, свидетельствует о необходимости замены гравия.
Наряду с другими работами по профилактическому осмотру данного оборудования, в первый год его функционирования в электросетях с напряжением до 20 кВ включительно, дважды снимаются показания основных параметров в период максимальной (зимой) и минимальной (летом) нагрузки. В дальнейшем такая процедура осуществляется в случае надобности.
При возникновении внешних или внутренних неисправностей, система, контролирующая работу трансформатора, производит автоматическое отключение установки. В этом случае, обслуживающий персонал осуществляет осмотр силовых трансформаторов. Если функционирование трансформатора прекращено по причине его внутренней поломки, то запуск этого оборудования возможен лишь после того, как будет выявлена и устранена причина, вызвавшая его аварийную остановку. В ином случае, трансформатор включается без проведения технического осмотра. Нередко причиной, вызывающей аварийную остановку трансформатора, становится сигнал газового реле. Работы в этом случае ограничиваются внешним осмотром оборудования и забором газа с последующей его проверкой на горючесть. Оборудование с подобной неисправностью может некоторое время функционировать при наличии данного сигнала, если его отключение вызвало проблемы с электроснабжением потребителей. Правда, это возможно лишь при условии, что его корпус не получил повреждений, и в ходе лабораторных исследований установлено, что газ не приобрел способности к возгоранию. Продолжительность работы такого трансформатора определяется приказом руководителя организации, которая владеет данной установкой. Хотя, инструкция по эксплуатации силовых трансформаторов требует в самое ближайшее время провести работы по техническому обследованию всех систем, блоков и узлов этого агрегата с целью обеспечения его нормального функционирования.
Профилактический осмотр трансформаторов производится не реже 1 раза в сутки, если он выполняет функции основной понижающей подстанции. Все остальные трансформаторные установки подвергаются внимательному осмотру не реже одного раза в месяц. Внеочередное обследование оборудования связано либо с его неисправностью, или вызвано негативным воздействием погоды (шквалистый ветер, гроза, резкий перепад температуры).
Во избежание аварийных перерывов в работе трансформатора, связанных с попаданием влаги в масло, находящееся в его баке, расширителе и в расширителе устройства регулирования напряжения под нагрузкой (коротко — РПН) оно должно быть изолировано от контакта с воздухом. Ряд современных трансформаторов снабжается специальным блоком, защищающим масло от попадания в него влаги. Данное устройство должно функционировать на протяжении всего времени работы трансформатора. В дополнении ко всему сказанному, масло во всех трансформаторах мощностью от 1000 кВа в процессе использования подвергается очистке, проходя через адсорбент и термосифон.
Установленными производителями данного оборудования правила допускают параллельную работу нескольких трансформаторов при соблюдении данных условий:
Ни одна из обмоток трансформаторов не окажется под током, превышающим максимально допустимое для нее значение этого параметра;
Отношение мощностей, задействованных трансформаторов не превышает 1:3;
Разница в коэффициентах трансформации данных устройств не превышает +/- 0,5%;
Напряжение короткого замыкания параллельно работающего оборудования не может превышать + /-10 В;
Осуществлено их совмещение по фазе;
Схожие группы обмоток.
Перегрузка трансформатора
Для того, что бы уравнять нагрузку параллельно функционирующих трансформаторов, имеющих неодинаковое напряжение короткого замыкания, можно немного изменить коэффициент трансформации, переключив часть ответвлений. Подобная процедура допустима, если после ее проведения ни один трансформатор не будет испытывать перегрузок. Правилами технической эксплуатации силовых трансформаторов оговариваются все допустимые нагрузки для каждого типа данного оборудования. Например, сухие, масляные трансформаторы, а так же имеющие жидкий негорючий изолятор, независимо от имеющейся в ней системы охлаждения, способны некоторое время функционировать при наличии перегрузок. Масляные трансформаторы способны в течение двух часов работать при величине тока в сети на 30% превышающей его номинальное значение. Увеличение перегрузок ведет к уменьшению времени, в течение которого устройство способно функционировать без угрозы выхода из строя. При 45-процентной перегрузке оно становится равным 80 минут. При увеличении тока на 60% допустимая продолжительность работы оборудования не превышает уже 45 минут, дополнительная 75-ти процентная нагрузка по току уменьшит время функционирования оборудования до 20 минут. При двойном увеличении номинального значения тока, оно уже не превысит 10 минут.
Сухие трансформаторы при 20-ти процентной перегрузке по току могут функционировать в течение часа. Увеличение этого параметра на 10% приведет к уменьшению допустимого времени работы устройства, которое в этом случае станет равным 45 минутам. При увеличении тока в сети на 40% от номинального время возможной эксплуатации трансформатора ограничивается 32 минутами. При 50-ти процентной перегрузке время функционирования оборудования уменьшается до 18 минут.
Сухие трансформаторы способны допускать предельные перегрузки по току, не превышающие 60% от его номинального значения, и в этом случае продолжительность их работы составляет всего лишь 5 минут.
Допускается длительная работа данного оборудования при превышении на произвольном ответвлении напряжения на 10% , по сравнению с номинальным. При этом нагрузка в сети не должна превышать номинальной мощности, а напряжение на каждой из обмоток не должно превышать максимально допустимого напряжения.
Трансформаторы способны нормально функционировать лишь при бесперебойной работе систем охлаждения. Например, охлаждающая система Д, установленная в отдельных моделях трансформаторных установок автоматически включается при температуре масла свыше 55 °С, и прекращает свою работу, когда последнее остывает до 50 °С. По этой причине обслуживающий персонал установки должен непрерывно контролировать температуру масла в его верхних слоях. Она зависит от используемого в оборудовании принципа охлаждения и устанавливается:
Для систем с дутьем и принудительной циркуляцией масла (ДЦ) равной 75 градусов.
Для систем масляного охлаждения (М) и масляного охлаждения с дутьем (Д) этот параметр может достигать 95 градусов.
Для систем масляного охлаждения, обеспечивающих принудительную циркуляцию масла через охлажденную воду (Ц), максимальная температура масла не должна превышать 70 градусов.
Все вышеназванные системы охлаждения должны автоматически начинать свою работу при включении трансформатора, и прекращать ее при остановке данного агрегата. Масляная охлаждающая система, и она же, но дополненная дутьем (то есть системы М и Д) не имеют ограничений при работе в условиях низких температур. Такие системы охлаждения, как ДЦ и Ц способны функционировать лишь при температуре не ниже 25 градусов. При более низких температурах рекомендуется включать трансформатор на нагрузку до половины номинальной мощности при отключенной системе охлаждение. Ее включение осуществляют лишь тогда, когда температура масла в верхних слоях прогреется до 25 градусов.
При возникновении аварийной ситуации допускается использование на полную мощность трансформаторов с системами охлаждений НЦ и НДЦ, независимо от температуры окружающей среды. При этом надо точно следовать инструкциям фирмы-изготовителя данного оборудования. В данном документе так же оговаривается количество включенных и резервных охладителей, в зависимости от условий эксплуатации трансформатора. Причем, использование в трансформаторе системы циркуляции хладагента возможно лишь при наличии в нем сигнализации, сообщающей о прекращении работы вентилятора, циркуляции масла и воды.
Применяемые в трансформаторах системы охлаждения Ц и НЦ требуют включить сначала насос, перекачивающий масло. После того, как температура в верхней части этой жидкости достигнет 15 градусов, начинает работу водяной насос. Он автоматически выключается, когда температура масла понижается до 10 градусов.
Правила эксплуатации трансформаторов позволяют использовать это оборудование в случае аварийного отключения системы охлаждения. Так трансформаторы при прекращении работы системы охлаждения типа Д могут непрерывно функционировать с сохранением номинальной нагрузки в течение 60 часов при температуре окружающей среды не выше -15 градусов. При увеличении значения этого параметра до -10 градусов максимальная продолжительность эксплуатационных работ ограничивается 40 часами. Если температурный столбик, отражающий климат региона в котором функционирует трансформатор, останавливается на отметке «ноль», непрерывная работа оборудования в отсутствии системы охлаждения не может продолжаться более 16 часов.
Этот параметр станет равен всего 4 часам, если воздух прогреется до +20 градусов. Оборудование, оснащенное охлаждающими системами моделей ДЦ и Ц может работать с сохранением номинальной мощности лишь на протяжении 10 минут, или 30 минут на холостом ходу. Если спустя указанное время температура масла в ее верхней части не увеличилась до +80 градусов, можно продолжить эксплуатацию этого оборудования до тех пор, пока данный параметр не достигнет значения, указанного выше. Общая продолжительность функционирования такого трансформатора не должна превышать одного часа. Трансформаторы, снабженные системой охлаждения НЦ должны эксплуатироваться согласно требованиям инструкции компании-производителя этого оборудования.
Правилами технической эксплуатации силовых трансформаторов устанавливается необходимость контроля над соответствием напряжения в сети и этим параметром в регулировочной ветви. Причем, устройство регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) должно работать в автоматическом режиме, или переключаться дистанционно с пульта управления. Вышеуказанные правила запрещают осуществлять переключения под напряжением ручным способом, с использованием рукоятки.
Эксплуатировать устройства регулирования под нагрузкой можно лишь при соблюдении определенного температурного режима, указанного производителем. Так РПН на резисторной основе можно включать, если температура масла в верхних слоях превысит –20 градусов. Тогда как, эксплуатация аналогичных устройств с подогреваемым контактором и токоограничивающими реакторами возможна при превышении этим параметром значения -45 градусов.
Необходимое техническое обслуживание трансформаторов осуществляется, как персоналом, обслуживающим трансформаторную установку, так и фирмой-подрядчиком, занимавшейся ее установкой. Все работы этого плана делятся на текущие, осуществляемые по мере необходимости и плановый (капитальный) ремонт. Согласно правилам эксплуатации этого оборудования, все трансформаторы, предназначенные для функционирования в сети с напряжением от 110 кВ и мощностью от МВА, должны проходить капитальный ремонт спустя 12 лет после их первоначального запуска в работу. Дальнейшее их техническое обслуживание осуществляется по мере необходимости.
Регулярную проверку на нормальное функционирование проходят и стационарные противопожарные системы, которые обязательно должны иметься на всех трансформаторных подстанциях – они предназначены для использования в аварийных ситуациях. Их осмотр должен проходить по заранее утвержденному графику.
Внеплановые работы с трансформатором проводятся, если при профилактическом осмотре был обнаружен дефект или произошла аварийная остановка оборудования. Работа трансформаторной установки считается аварийной, если ее функционирование сопровождается:
Сильным неравномерным шумом.
Потрескиванием внутри оборудования.
Сильным нагревом трансформатора, при нагрузке ниже допустимой и нормальной работе систем охлаждения.
Разрывом диафрагмы выхлопной трубы.
Вытеканием масла из расширителя.
Так же остановка в работе трансформатора происходит, если лабораторные исследования, связанные с определением количества растворенного в масле газа, указывают на превышение максимально допустимого количества последнего.
Проводимое техническое обслуживание силовых трансформаторов включает в себя все необходимые испытания его узлов и систем, согласно нормам, разработанным производителем этого оборудования. Осмотр и техническое обслуживание отдельных трансформаторных систем, расположенных на высоте, превышающей 3 метра, производится с помощью стационарных лестниц, которые согласно требованиям техники безопасности должны иметь перила и площадку наверху.
Все результаты проведенных проверок трансформаторных установок оформляются в виде актов, заверяются руководителем организации, и хранятся вместе с другими документами на это оборудование.
Законодательство России требует, что бы все трансформаторные подстанции были оформлены по единому образцу, и содержали полную информацию о ее владельце, включающую в себя его адрес и телефон.
Трансформаторы относятся к оборудованию, которое отличается прочностью и долговечностью, при условии соблюдения всех правил, установленных производителем этих изделий. При выполнении всех требований изготовителя, срок эксплуатации силовых трансформаторов исчисляется десятками лет.
© Все материалы защищены законом РФ об авторских правах и ГК РФ. Запрещено полное копирование без разрешения администрации ресурса. Разрешено частичное копирование с прямой ссылкой на первоисточник. Автор статьи: коллектив инженеров ОАО «Энергетик ЛТД»
Источник