ИЭРЭТУ_9

11 ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ

11.1. Организация обслуживания

Режимы работы трансформаторов. Номинальным называется режим работы трансформатора при номинальных значениях напря-

жения, частоты и нагрузки, параметрах охлаждающей среды и усло-

виях места установки, определенных соответствующими стандартами или техническими условиями. Трансформатор может длительное время работать в этом режиме. Номинальные данные указываются предприятием-изготовителем на щитке, установленном на корпусе трансформатора.

Нормальным называется режим работы трансформатора, при ко-

тором его параметры отклоняются от номинальных не более, чем это допускается стандартами, техническими условиями или инструкция-

ми.

Для масляных трансформаторов классов напряжения 110 кВ и выше при работе на любом ответвлении обмотки допускаются пре-

вышения напряжений в 1,3 раза по отношению к номинальному зна-

чению в течение 20 с (предшествующая нагрузка номинальная) и в

1,15 раза в течение 20 мин (предшествующая нагрузка не более 0,5

номинальной).

Трансформаторы классов напряжения до 35 кВ включительно мощностью свыше 630 кВ·А и все трансформаторы классов напряже-

ния от 110 до 1150 кВ включительно допускают продолжительную работу (при нагрузке не более номинальной), если превышение на-

пряжения на любом ответвлении любой обмотки на 10 % более но-

минального напряжения данного ответвления. При этом напряжение на любой обмотке не должно превышать наибольшее рабочее напря-

Аварийным называется режим работы трансформатора, при ко-

тором параметры выходят за рамки нормального режима.

Виды обслуживания трансформаторов. Оперативное обслу-

живание трансформаторов включает: управление режимом работы;

проведение периодических и внеочередных осмотров; периодический контроль значений параметров, характеризующих режим работы, и

анализ полученных данных; выполнение организационно-

технических мероприятий по обеспечению безопасного технического обслуживания и ремонта.

Техническое обслуживание трансформаторов включает: про-

филактический контроль состояния изоляции и контактной системы,

а также устройств охлаждения, регулирования и пожаротушения, вы-

полняемый вне комплекса планово-предупредительного ремонта; ра-

боты по поддержанию в надлежащем состоянии изоляционного масла в трансформаторе, в баке устройства переключения под нагрузкой и во вводах, в том числе работы по восстановлению качества масла

(сушка, регенерация) и его доливке; смазка и уход за доступными вращающимися и трущимися узлами, подшипниками устройств регу-

лирования напряжения и охлаждения; периодическое опробование резервного вспомогательного оборудования, настройка, проверки и

ремонт вторичных цепей и устройств защиты, автоматики, сигнали-

зации и управления.

Планово-предупредительный ремонт трансформаторов вклю-

чает текущий и капитальный ремонт и связанные с ними испытания и измерения.

Работы по обслуживанию трансформаторов могут быть как пла-

новыми, так и внеочередными. Плановые работы выполняются с за-

ранее определенным объемом и сроками проведения; внеплановые – вследствие отказов трансформатора или его элементов, в связи с вы-

явлением дефекта и т.д.

11.2. Режимы нагрузки

Различают номинальный и допустимый режимы нагрузки трансформатора, а также допустимые систематические и аварийные перегрузки. В связи с возможностью систематических перегрузок вводится понятие нагрузочной способности трансформатора.

Под номинальным режимом нагрузки трансформатора понима-

ется режим нагрузки номинальным током при номинальных значени-

ях напряжения, частоты, параметров охлаждающей среды и условиях места установки (категория размещения, высота над уровнем моря),

установленных стандартами или техническими условиями. Этому режиму соответствует расчетный срок службы трансформатора

(обычно не менее 25 лет). Номинальные данные указываются на щит-

ке, расположенном на баке или кожухе трансформатора.

Под допустимым режимом нагрузки понимается продолжи-

тельная нагрузка трансформатора при условиях, отличающихся от номинальных, при которой расчетный износ изоляции трансформато-

ра из-за нагрева не превосходит износ при номинальной нагрузке.

При этой нагрузке срок службы трансформатора соответствует рас-

четному.

Все силовые трансформаторы в соответствии с ГОСТ 11677 – 85

должны допускать длительную нагрузку с током, равным 1,05 от но-

минального, если напряжение ни на одной из обмоток не превышает номинального. Трансформаторы классов напряжения до 35 кВ вклю-

чительно (мощностью свыше 630 кВ·А) и все трансформаторы клас-

сов напряжения 110...1150 кВ допускают продолжительную работу при токах не выше номинальных, если напряжение на любом ответв-

лении любой обмотки не превышает 110% от его номинального зна-

чения. При этом напряжение на любой из обмоток не должно превы-

шать наибольшее рабочее напряжение UM, зависящего от класса на-

пряжения.

Длительно допустимая нагрузка (перегрузка) трансформаторов является систематической (повторяющейся). Величина нагрузки

( = ⁄ ном) нормируется ГОСТ 14209 – 85 «Трансформаторы сило-

вые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки»:

Таблица 11.1

Длительно допустимая нагрузка трансформаторов

Допустимая аварийная перегрузка трансформаторов больше длительно допустимой нагрузки. При работе в этом режиме происхо-

дит повышенный по сравнению с нормальным износ изоляции, что приводит к сокращению сроку службы трансформатора, если повы-

шенный износ не будет скомпенсирован пониженными износами при малых нагрузках. Максимальная величина перегрузки составляет

100% ( = 2).

Значение аварийной перегрузки зависит от ее длительности на-

грузки в предшествующем режиме и температуры охлаждающе сре-

ды и определяется максимально допустимой температурой не более нагретой точки обмотки (160°С для масляных трансформаторов клас-

сов напряжения 110 кВ и ниже и 140°С для трансформаторов класса напряжения свыше 110 кВ) и максимально допустимой температурой масла в верхних слоях (115°С).

В аварийных режимах допускается кратковременная перегрузка трансформаторов с любой системой охлаждения, независимо от дли-

тельности и значения предшествующей нагрузки, температуры окру-

жающей среды и категории размещения. Величина и длительность аварийных нагрузок в соответствии с Правилами эксплуатации элек-

троустановок потребителей (ПЭЭП):

Масляные трансформаторы

11.3. Нагрузочная способность

Влияние нагрузки трансформатора на износ изоляции. Под

нагрузочной способностью трансформатора понимается способность трансформатора работать с нагрузкой выше номинальной при опре-

деленных условиях эксплуатации (величина предшествующей и по-

следующей нагрузки, температура охлаждающей среды, допустимая температура отдельных частей трансформатора).

Расчетный срок службы трансформатора при номинальном ре-

жиме нагрузки составляет 20...40 лет. При этом за номинальную тем-

пературу н наиболее нагретой точки обмотки масляных трансформа-

торов (класс нагревостойкости А) в соответствии с рекомендациями Международной электротехнической комиссии (МЭК) принята тем-

пература 98ºС.

Согласно рекомендациям МЭК срок службы изоляции класса А оценивается по формуле

или относительным износом изоляции

где н – срок службы изоляции при нормальной температуре н в

наиболее нагретой точке изоляции обмотки.

Если максимальное значение нагрузки трансформатора не пре-

вышает номинальной мощности трансформатора, то температура об-

моток и масла изменяется в диапазоне температур, меньших нор-

мальной. Это дает возможность без ущерба для срока службы транс-

форматора повышать на некоторое время его нагрузку сверх номи-

нальной.

Расчеты нагрузочной способности трансформатора проводятся либо для проверки допустимости предполагаемого графика нагрузки,

либо для определения возможных для данного трансформатора гра-

фиков нагрузки при известных значениях времени и величины пере-

грузки.

Перегрузки разделяются на систематические и аварийные. Сис-

тематические перегрузки характерны для переменного графика на-

грузки (часового, суточного, месячного), аварийные перегрузки воз-

никают в случаях необходимости обеспечить электроснабжение по-

требителей, несмотря на перегрузку трансформатора и возможное со-

кращение его срока службы.

Значения допустимых и систематических перегрузок масляных трансформаторов мощностью до 100 MB·А установлены ГОСТ 14209

– 85, для других трансформаторов – техническими условиями, инст-

рукциями или стандартами.

Величина систематических перегрузок ограничивается средним износом изоляции Fcp, который не должен быть больше 1:

лирования напряжения.

11.4. Оперативное обслуживание

Контроль режима работы. Периодический контроль режима работы трансформатора осуществляется путем проверки нагрузки,

уровня напряжения и температуры масла с помощью измерительных приборов и фиксацией результатов измерений параметров в суточной ведомости.

Визуальный контроль состояния трансформатора. Для своевре-

менного обнаружения неисправностей трансформаторов, которые при дальнейшем их развитии могут привести к авариям, все трансформа-

торы подвергаются периодическому внешнему осмотру (без отклю-

чения).

При плановом периодическом осмотре проверяют состояние вводов трансформатора, а также установленных на нем разрядников и опорных изоляторов (проверяется целость фарфора, наличие трещин,

степень загрязнения поверхности), целость мембраны выхлопной трубы, состояние доступных уплотнений фланцевых соединений и отсутствие течи масла. Определяют уровень масла в баке трансфор-

матора и в расширителе, и проверяют его цвет. Осматривают индика-

торный силикагель в воздухоосушителях бака трансформатора и вво-

дов и диагностируют шум, издаваемый трансформатором.

Внеочередные осмотры трансформаторов наружной установки необходимо производить при экстремальных атмосферных условиях:

резкое снижение температуры окружающего воздуха, ураган, силь-

ный снегопад, гололед. При этом проверяют уровень масла, состоя-

ние вводов и системы охлаждения.

Внеочередные осмотры проводятся также после короткого за-

мыкания (КЗ) обмоток или при появлении сигнала газового реле. В

первом случае проверяют состояние токоведущих цепей, по которым протекал ток короткого замыкания, а также изоляторов, перенесших воздействие динамических нагрузок, во втором – состояние газового реле и его цепей.

Устройства релейной защиты, автоматики и сигнализации.

Устройства релейной защиты, которыми снабжены силовые транс-

форматоры, должны реагировать на две группы событий: повреж-

дение трансформатора и аварийные режимы работы.

К повреждениям, вызывающим срабатывание релейной защиты,

относятся межфазные и однофазные замыкания в обмотках и на вы-

водах, витковые замыкания в обмотках, частичный пробой изоляции вводов, а также повреждения, связанные с выделением газа и повы-

шением давления в баке трансформатора и регулировочного устрой-

ства.

К аварийным режимам, на которые должны реагировать защиты трансформаторов, относятся появление сверхтоков, обусловленных внешними короткими замыканиями, либо перегрузками, а также по-

нижение уровня масла. Для защиты трансформатора от повреждений в зависимости от мощности и характера установки применяются сле-

дующие виды защит:

дифференциальная защита, которая является основной защитой мощных силовых трансформаторов от внутренних повреждений и срабатывает при коротких замыканиях внутри зоны, ограниченной двумя комплектами трансформаторов тока (принцип действия осно-

ван на сравнении значений и направления токов);

токовая отсечка без выдержки времени, которая устанавливается на трансформаторах небольшой мощности и является самой простой быстродействующей защитой от внутренних повреждений;

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

защита от перегрузки, которая выполняется с действием на сиг-

нал и состоит из реле тока и реле времени.