Возможные отказы в работе трансформаторов

1. Цель работы

Приобретение навыков по определению неполадок в трансформаторе.

2. Программа работы

1. Изучить виды неполадок в трансформаторе

2. Изучить контроль за состоянием трансфор­маторов и обнаружение возникающих в них повреждений по анализу газов, растворенных в масле.

 

3. Краткие теоретические сведения

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, переключающих устройств, отводов, маслонаполненных и фарфоровых вводов.

Повреждение изоляции. Главная изоляция часто повреждается из-за нарушения ее электрической прочности при увлажнении, а также при наличия мелких изъянов. В трансформатор 110 кВ повреждения связывают с появлением так называемом «ползущего разряда» представляющего собой постепенное разрушение изоляции местными разрядами, распространяющимися по поверхности диэлектрика под действием рабочего напряжения. На поверхности изоляции появляется сетка токопроводящих каналом. 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 илиполного перекрытия масляных каналов.

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

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.

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 отводовот 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 вводов110 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 поврежденийосуществляется уст­ройствами релейной защиты. Основны­ми быстродействующими защитами яв­ляются дифференциальная токовая за­щита от всех видов КЗ 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 КЗ.

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.

1 - зажим; 2 - резиновый шланг; 3 -шприц; 4 — кран; 5 — бак трансформатора

Рисунок 6.1.Отбор проб масла из трансформатора с по­мощью шприца:

 

Газ, выделяющийся 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 (рис. 6.1). Отбор пробы 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 ЛХМ-8МД. 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.

4. Порядок выполнения работы

1. Пояснить причины повреждения изоляции

2. Рассмотреть виды защит трансформаторов

3. Рассмотреть виды отбора масла из трансформатора

 

Выводы.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Объяснить процесс повреждения изоляции.

2. Причина повреждения магнитопровода.

3. Повреждения отводов, повреждения вводов.

4. Защита трансформаторов.

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

6. Объяснить процесс отбора масла из трансформатора с помощью шприца.

 

Лабораторная работа №7