1. Перегрев трансформатора

1-1. Трансформатор перегружён.

Разгрузить трансформатор, включив параллельно еще один трансформатор или отключив менее ответственных потребителей. 1-2. Слишком высока температура в трансформаторном помещении. Измерить температуру воздуха в трансформаторном помещении на расстоянии 1,5—2 м от бака трансформатора на середине его высоты. Если эта температура превышает более чем на 8—10° С температуру наружного воздуха, улучшить вентиляцию трансформаторного помещения. Для обеспечения нормальной вентиляции трансформаторных помещений, в которых установлены трансформаторы мощностью 1000 кВ*А и выше, применяют специальные вытяжные трубы, устанавливаемые наверху помещения, а внизу его делают соответствующие отверстия для подвода холодного воздуха. Входные и выходные отверстия закрывают решетками или жалюзи. Обычно вентиляцию трансформаторных помещений рассчитывают так, чтобы разница между температурами входящего воздуха (внизу) и выходящего (вверху) не превышала 15° С. 1-3. Слишком низок уровень масла в трансформаторе. В этом случае обнаженная часть обмотки и активной стали сильно перегревается. Убедившись в отсутствии течи масла из бака, долить масло до нормального уровня. 1-4. В трансформаторе имеются внутренние повреждения: замыкания между витками, фазами, образование короткозамкнутых контуров из-за повреждения изоляции болтов, стягивающих активную стань трансформатора, замыкания между листами активной стали (см. п. 5-2, А — Г). Все эти дефекты при незначительных короткозамкнутых контурах, несмотря на высокую местную температуру, не всегда дают заметное повышение общей температуры масла. Лишь бурное развитие этих повреждений ведет к быстрому росту температуры масла.

2. Ненормальное гудение в трансформаторе

2-1. Ослабла прессовка шихтованного магнитопровода. Подтянуть прессующие болты. 2-2. Нарушена прессовка стыков в стыковом магни-топроводе. С течением времени под влиянием вибрации магнитопровода ослабла затяжка вертикальных болтов, стягивающих стержни с ярмами. Это изменило зазоры в стыках, что и вызвало усиленное гудение. Перепрессовать магнитопровод, заменив прокладки в его верхних и нижних стыках. 2-3. Вибрируют крайние листы магнитопровода. Вставить клинья из электрокартона между листами. 2-4. Ослабли болты, крепящие крышку трансформатора и прочие детали. Проверить затяжку всех болтов. 2-5. Трансформатор перегружен, или нагрузка фаз отличается значительной несимметричностью. Устранить перегрузку или уменьшить несимметрию нагрузки. 2-6. Имеются замыкания между фазами, между витками. Отремонтировать обмотку. 2-7. Трансформатор работает при повышенном напряжении. Установить переключатель напряжения (при его наличии) в положение, соответствующее повышенному напряжению.

3. Потрескивание внутри трансформатора

3-1. Произошло перекрытие (но не пробой) между обмоткой или отводами и корпусом вследствие перенапряжений. Осмотреть и отремонтировать обмотку. 3-2. Обрыв заземления. Как известно, активная сталь и все прочие детали магнитопровода в трансформаторе заземляются (т. е. соединяются с землей через крышки трансформатора и бак) для отвода в землю статических зарядов, появляющихся на этих частях (обмотка и металлические части магнитопровода, по существу, являются обкладками конденсатора). При обрыве заземления могут происходить разряды обмотки или ее отводов на корпус, что воспринимается как треск внутри трансформатора. Восстановить заземление в полном соответствии с выполнением его заводом-изготовителем; присоединить заземление в тех же точках и с той же стороны трансформатора (обычно со стороны выводов обмотки низшего напряжения). При неправильном восстановлении заземления в трансформаторе могут возникнуть короткозамкнутые контуры, в которых могут появиться токи.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

 

Трансформаторы отправляются с завода полностью собранными , заполненными маслом и опломбированными. С каждым трансформатором потребителю передается паспорт с техническими характеристиками и инструкция по эксплуатации.

В паспорте указываются основные технические данные имеющиеся на щитке трансформатора а также потери КЗ, потери и ток холостого хода, активное сопротивление обмоток, сопротивление изоляции, напряжения которыми испытывалась изоляция обмоток трансформаторов на заводе, схему соединения каждой  обмотки  и расположение выводов на крышке.

Эти данные служат  базой для контроля изменений параметров при эксплуатации.

Для обслуживания трансформаторов должны быть созданы удобные и безопасные условия: для наблюдения за уровнем  и температурой  масла , газовым реле, а также для отбора масла. В каждом трансформаторе на основе заводских данных определяют максимально допустимую температуру верхних слоев. В трансформаторах без принудительной циркуляции масла  эта температура не должна  быть более 95 градусов по шкале Цельсия. Превышение температуры масла над температурой окружающей среды  должно быть не более 60 градусов. Персонал,  обслуживающий  трансформаторы,  оборудованные переключателем коэффициента трансформации  ПБВ переключение без возбуждения) проверяет правильно ли установлен коэффициент трансформации  не менее 2-х раз в год – перед наступлением зимнего максимума и летнего минимума нагрузки.

Техническая эксплуатация  трансформаторных подстанций включает в себя плановые и оперативные работы. В  плановом порядке проводят:

-техническое обслуживание

-текущий ремонт

-капитальный ремонт

 

                                   СИЛОВЫЕ ТРАНСФОРМТОРЫ.  КЛАССИФИКАЦИЯ.

 

Силовые трансформаторы, установленные на подстанциях, служат для преобразования электроэнергии одного напряжения в другое и связи  между отдельными элементами электрической сети, регулирования напряжения.

Они представляют собой статическое электромагнитное устройство, имеющее две или три индуктивно связанных обмоток.  

Обмотку трансформатора, к которой подводится энергия преобразуемого переменного тока, называют первичной, а обмотку от которой отводится  энергия преобразованного переменного тока – вторичной. Первичная и вторичная обмотки трансформатора являются основными.

 Трансформаторы различают по классам напряжений. Основная обмотка, имеющая наибольшее номинальное напряжение, является  обмоткой высшего напряжения(ВН), а имеющая наименьшее номинальное напряжение – обмоткой низшего напряжения (НН). Обмотку трансформатора, имеющую номинальное напряжение, занимающее промежуточное положение между обмотками ВН и НН, называют обмоткой среднего напряжения (СН).

Трансформатор с двумя гальванически не связанными обмотками называют двухобмоточным, с тремя – трехобмоточным.  3-х обмоточный трансформатор имеет обмотки ВН, СН,  и НН. Одна из этих обмоток  служит первичной (ВН или НН), две другие – вторичными. Если первичной является обмотка ВН, трансформатор называют понижающим, если НН – повышающим.

Отношение напряжений на зажимах  двух обмоток в режиме холостого хода называют коэффициентом  трансформации трансформатора. В двухобмоточном трансформаторе коэффициент  трансформации равен отношению высшего напряжения к низшем, в 3-х обмоточном  трансформаторе три коэффициента  в 3-х обмоточном  трансформаторе.

 Три классификации:

   Первая-1 и 2 (установка на открытом воздухе и в помещениях, где колебания температуры и влажности несущественно отличаются от окружающей среды),

   Вторая-3 и 4 (закрытые помещения с естественной вентиляцией, где колебания температуры и влажности значительно меньше , чем на открытом воздухе, и с искусственно регулируемыми климатическими условиями)

   Третья-5 (помещения с повышенной влажностью)

Обмотки 3-х фазных трансформаторов соединяют по различным схемам,наиболее распространенными из которых являются соединения звездой и треугольником.

При этом возможно получение 12 разных групп со сдвигом векторов линейных напряжений обмоток НН по отношению к векторам линейных напряжений обмоток ВН через каждые 30 градусов.

Произведение числа группы на 30градусов дает угловое смещение векторов линейных напряжений. Группа соединения обмоток зависит от направлений  их намотки, последовательности соединения между собой зажимов фазных обмоток и маркировки начал и концов этих обмоток.

Трансформаторы с тождественными группами соединения обмоток допускают параллельную работу, при которой одноименные выводы первичной и вторичной  обмоток соединяют друг с другом на одних и тех же шинах. При несоблюдении тождественности групп соединения в обмотках появляются уравнительные токи, во много раз превышающие номинальные. Другими условиями допустимости включения трансформаторов на параллельную работу являются равенства в пределах допусков номинальных  напряжений, коэффициентов трансформации  и напряжений короткого замыкания. Небольшое различие в коэффициентах трансформации и более чем на 10% напряжений короткого замыкания приводят к значительным уравнительным токам .

Трансформаторы включают на параллельную работу после предварительной фазировки, выполняемой по определенным схемам прямыми или косвенными методами.

 

                                    ОСМОТР ТРАНСФОРМАТОРОВ.ОТКАЗЫ.

 

Осмотр трансформаторов без отключения  проводят в следующие сроки:

-с постоянным дежурным персоналом           - 1 раз в сутки

-без дежурного персонала                             - 1 раз в месяц (но не реже)

Внеочередные осмотры проводят при резком изменении температуры воздуха, стихийных явлениях и при каждом случае срабатывания защиты. При этом проверяют следующее:

- показания термометров

- отсутствие течи масла

- соответствие уровня  масла в расширителе температуре воздуха

- наличие масла в маслонаполненных  вводах

- отсутствие нагрева контактных соединений

- исправность сигнализации

- состояние маслоохлаждающих  и маслосборных  устройств, изоляторов, ошиновки и кабелей, сетей заземления устройств.

Осматривая через смотровые стекла индикаторный силикагель в воздухоосушительных баках трансформаторов контролируют его цвет(должен быть голубым), так как изменение цвета  до розового свидетельствует об увлажнении сорбента и необходимости его замены (перезарядка воздухоосушителя). При осмотре контролируют состояние доступных  контактных соединений на вводах и ошиновке (появление цветов побежалости, потемнение или выгорание окраски, струящийся воздух над контактом, испарение дождевой влаги или таяние снега, инея свидетельствуют о повышенном нагреве).

При остановленных вентиляторах характер издаваемого трансформатором шума является дополнительным показателем его состояния. Во время осмотра не разрешается выполнять какие-либо работы. При обнаружении любых неисправностей, требующих немедленного вмешательства, осмотр прерывают и организуют работы по устранению. Осмотры, проводимые в светлое время суток, чередуют с осмотрами в темноте, когда наиболее полно выявляются дефекты, являющиеся источником  свечения - нагрев контактных соединений

- коронные разряды по поверхности внешней изоляции.

При внеочередных осмотрах трансформаторов наружной установки, проводимых в период резкого снижения температуры, при урагане, сильном снегопаде и гололеде, проверяют уровень масла, состояние вводов и системы охлаждения, обращают внимание на отсутствие на токоведущих частях посторонних предметов или угрозу их появления. При стихийных явлениях (гроза, сильный дождь, землетрясение) контролируют срабатывание разрядников или перекрытие изоляции, наблюдают за поверхностными разрядами по увлажненной изоляции, проверяют смещения трансформаторов при землетрясении. Внеочередные осмотры проводят также после сквозного КЗ или при появлении сигнала газового реле.

При необходимости внеочередной осмотр проводят с отключением трансформаторов для более полного изучения их элементов, состояние которых внушают опасения или доступ к которым невозможен без снятия напряжения.

 

ТР трансформаторов с их отключением  проводят в следующие сроки:

-трансформаторов центральных распределительных  подстанций – по местным инструкциям но не реже 1 раза в год

-всех остальных трансформаторов  - по мере необходимости но не реже 1 раза в 3 года.

 

В объем ТР входят:

- наружный осмотр и устранение выявленных повреждений

- чистка изоляторов

- доливка масла и проверка маслоуказателя

- проверка термосифонных фильтров и при необходимости  замена сорбента

- проверка защит

- отбор и проверка проб масла

- проведение необходимых профиспытаний и измерений

- проверка обогрева в приводе РПН

- проверка контактных соединений

- проверка обдува трансформатора

 

Вывод трансформатора из работы обязателен при:

- неравномерном шуме и потрескивании внутри трансформатора

- ненормальном и постоянно нарастающем нагреве трансформатора при нормальной нагрузке и охлаждении

- выбросе масла из расширителя или разрыве диафрагмы выхлопной трубы при срабатывания        предохранительного клапана

- течи масла с понижением его уровня ниже уровня масломерного стекла или маслоуказателя

- необходимости немедленной замены масла по результатам лабораторных анализов

Причины вызывающие эти неисправности

Перегрев трансформатора из-за:

- трансформатор перегружен

- слишком высокая температура в трансформаторном помещении, или окружающей среды

- слишком низкий уровень масла в трансформаторе

- в трансформаторе имеются внутренние повреждения (витковые замыкания, междуфазные замыкания) образование короткозамкнутых контуров из-за повреждения изоляции болтов, замыкания между листами активной стали)

 

Ненормальные шумы возникают при следующих  неисправностях:

- ослабла прессовка шихтованного магнитопровода  трансформатора

- нарушена прессовка стыков в стыковом магнитопроводе

- вибрируют крайние листы магнитопровода

- ослабли болты крепящие крышку трансформатора и прочие детали

- трансформатор перегружен

- замыкания между фазами или витками

- трансформатор работает при повышенном напряжении

 

Потрескивание внутри трансформатора может быть вызвано:

- перекрытием (но не пробоем) между обмотками или отводами и корпусом вследствие перенапряжения

- обрывом заземления внутри трансформатора

 

Пробои обмоток и обрывы в них из-за:

- грозовых, коммутационных или аварийных перенапряжений

- резкого ухудшения качества масла (увлажнение загрязнение)

- понижения уровня масла

- изоляция подверглась естественному старению

- плохо выполненной пайки

- имеются повреждения в проводах соединяющих концы обмоток с вводами (этот дефект обнаруживается по выделению горючего газа в газовом реле и работе его на сигнал или отключение). При включенном трансформаторе обрывы в обмотках можно обнаружить по показаниям амперметров.

 

Ненормальное вторичное напряжение .

 

Если первичные напряжения одинаковы а вторичные – одинаковы при холостом  ходе но сильно различаются при нагрузке то это может быть из-за:

-плохого контакта в соединении одного из зажимов или внутри одной из фаз

-обрыва в первичной обмотке трансформатора стержневого типа(треугольник-звезда или треугольник-треугольник).

Если первичные напряжения одинаковы а вторичные нет то это может  быть следствием одной из следующих неисправностей:

- вывернута обмотка одной из фаз вторичной обмотки  соединенной в звезду

- обрыв в первичной обмотке трансформатора соединенной по схеме звезда-звезда

- обрыв во вторичной обмотке  соединенной по схеме звезда-звезда или треугольник-звезда.

 

Течь масла может возникнуть при:

-неплотностях между крышкой и баком трансформатора

-неплотностях в установке вводов

-нарушениях сварных швов бака

 

Для устранения перегрева трансформаторов при эксплуатации необходимо следить за правильностью выбора мощности силового трансформатора  и степенью его загрузки.

При  этом мощность силового трансформатора должна быть приведена  к температуре окружающей среды.

Это условие можно выполнить, если провести коррекцию мощности трансформатора в зависимости  от среднегодовой  температуры для данной местности. При  среднегодовой температуре не равной +5 градусам по Цельсию, паспортная мощность трансформатора должна быть пересчитана  по формуле:

    Sn=Sn(1+5-Tc/100)

 Sn – паспортная мощность трансформатора, ква

 Тс -  среднегодовая температура воздуха в местности, где установлен трансформатор

 Если трансформатор установлен  в неотапливаемом помещении, то среднегодовую температуру принимают на 8 градусов выше температуры воздуха на открытом месте, исходя из того, что температура входящего и выходящего воздуха различается на 15 град.

Тср.пом=Тср+8

С учетом использования  трансформаторов  по мощности правилами  ТЭ допускается аварийная  40%перегрузка сверх номинальной  на период максимумов общей суточной продолжительностью не более 6 часов в течение не более 5 суток подряд. При этом  коэффициент предварительной загрузки трансформатора не должен быть более 0,93.

В аварийных случаях допускается кратковременная перегрузка трансформаторов сверх номинальной независимо от предшествующего режима и температуры охлаждающей среды. Допустимые нормальные перегрузки трансформаторов рассчитывают исходя из того, что срок службы  трансформаторов 25 лет.

 

 

Перегрузка по току, в долях к номинальному.	Длительность перегрузки в минутах для трансформаторов:
	Сухих	Масляных
1.2	60	-
1.3	45	120
1.4	32	90
1.5	18	70
1.6	5	65
1.75	-	20
2.0	-	10

 

 

Существует 3-х % правило определения нормальной

перегрузки с учетом суточной загрузки трансформатора.

Если суточный график нагрузки трансформатора имеет коэффициент заполнения менее 100%, то на каждые 10% снижения коэффициента заполнения суточного графика нагрузки допускается перегрузка в 3% сверх номинальной мощности трансформатора в часы максимальной нагрузки в том случае, если температура окружающей среды не выше +35градусов.

А_3%=((100-К_ЗАП.ГР)/10)х3

 

Где: А_3%  - допустимая перегрузка тр-ра по 3% правилу

 К_ЗАП.ГР – коэффициент заполнения суточного графика нагрузки,%

Коэффициент заполнения суточного графика нагрузки трансформатора определяется как отношение площади, ограниченной графиком нагрузки к площади прямоугольника, сторонами которого являются абсцисса Т=24 час и ордината Iмах- максимальный ток нагрузки за сутки или как отношение среднесуточного тока (среднесуточной нагрузки) к максимальному току за сутки (максимальной нагрузке). Этот коэффициент можно определить по показаниям счетчиков активной и реактивной энергии как отношение корня  квадратного из суммы квадратов активной и реактивной энергий к максимально потребляемой мощности за сутки.

В летнее время  нагрузка на трансформатор меньше чем в

зимнее время, и следовательно, износ изоляции трансформатора летом меньше. Это дает возможность без ущерба для срока службы изоляции зимой допустить его перегрузку по 1% правилу.

Если максимум типового(среднего) графика нагрузки летом меньше номинальной нагрузки трансформатора , то в зимние месяцы допускается перегрузка  в1% на каждый 1% недогрузки летом, но не более чем на 15%.

A1%=Sн-Smaxlet/Sн*100%

Оба правила (3% и 1%) допускается применять совместно, но при этом трансформаторы , установленные на открытом воздухе не должны быть перегружены более чем  на 30% , а в закрытых помещениях, - более чем на 20%.

 

После проведения ремонтов производятся контрольные испытания трансформаторов:

-трансформаторного масла

-определяется коэффициент трансформации и группы  соединения

-измерение сопротивления обмоток постоянному току (для трансформаторов до 6300 кВа-300 Мом, для трансформаторов свыше 10000 кВа – 600 Мом)

-измерение токов потерь холостого хода и короткого замыкания

-измерение сопротивления изоляции обмоток

-испытание электрической прочности главной изоляции повышенным напряжением промышленной частоты

-испытание электрической прочности витковой изоляции индуцированным напряжением

 

                                     ХАРАКТЕРНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Обмотки:

 

1.Междувитковое замыкание из-за естественного старения и износа изоляции, 

   систематических  перегрузок трансформатора, динамических усилиях при коротких             

   замыканиях.

2. Замыкание на корпус (пробой), междуфазное замыкание из-за старения изоляции, увлажнения масла и понижения его уровня; внутренних и внешних перенапряжений; деформации обмоток вследствие динамических нагрузок при коротких замыканиях.

3.   Обрыв цепи из-за отгорания отводов обмотки в результате низкого качества соединения или электродинамических нагрузок при коротких замыканиях.

 

Переключатели напряжения:

 

1.   Отсутствие контакта из-за нарушения регулировки переключающего устройства

2.   Оплавление контактной поверхности из-за термического воздействия сверхтоков на контакт при коротких замыканиях

3.   Перекрытие на корпус из-за трещин в изоляторах, понижении уровня масла в трансформаторе при одновременном загрязнении внутренней  поверхности изолятора

4.   Перекрытие между вводами отдельных фаз из-за повреждения изоляции отводов к вводам или переключателю.

 

Магнитопровод:

 

1.   Увеличение тока холостого хода «Пожар стали» из-за ослабления шихтованного пакета магнитопровода, нарушения изоляции между отдельными  пластинами стали или изоляции стяжных болтов, слабой  прессовки пластин, образования короткозамкнутого контура при повреждении изоляционных прокладок между ярмом и магнитопроводом , образования короткозамкнутого контура при выполнении заземления магнитопровода со стороны вводов обмоток ВН и НН.

 

Бак и арматура:  

 

1.   Течь масла из сварных швов, кранов и фланцевых соединений из-за нарушения сварного шва от механических или температурных воздействий, плохо притертой пробки крана, повреждения прокладки под фланцем.

 УСТРОЙСТВО ТИПОВОГО  3-Х ФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

 

Рассмотрим 3-х фазный масляный трансформатор с дутьевым охлаждением, например, ТДТГЧ 6000/110. Его основными элементами являются:смотри рисунки.

- магнитопровод с обмотками

- бак с расширителем для масла и радиаторами

- поворотные каретки с катками для установки трансформатора на фундаменте

 

Магнитопровод трансформатора, выполняющий функции магнитной системы, изготавливают из отдельных листов холоднокатаной электротехнической стали толщиной 0.35-0.5мм, изолированных друг от друга жаростойкими покрытиями и лаковыми пленками. Магнитная цепь магнитопровода образована вертикальными стержнями  и перекрывающими их снизу  и сверху ярмами. Стержни магнитопровода стянуты бандажами из стеклоленты. Обмотки трансформаторов средней и большой мощности изготовляют из электротехнической меди  прямоугольного сечения, изолированной кабельной бумагой. Наиболее распространены обмотки высшего и низшего напряжений цилиндрической формы, концентрически размещаемые на стержнях магнитопровода. Механическую прочность этих обмоток  обеспечивают расклиниванием в радиальном (деревянными рейками, планками, прокладками) и сжатием прессующими кольцами в осевом направлениях.

 При наружном расположении регулировочные ответвления от обмоток выполняют виде петель из того же проводника, что и обмотки, при внутреннем расположении  - из полос медной ленты, припаиваемой к проводникам обмотки. Ответвления с помощью медных стержней и гибких проводников соединяют с выводами трансформатора  и переключающими устройствами, после чего их надежно изолируют от бака, магнитопровода, обмоток и рядом расположенных отводов.

  Различают главную внутреннюю изоляцию токоведущих  частей, находящихся в баке, выполняемую с помощью изоляционных цилиндров, перегородок, распорок, шайб(изоляция от заземленных частей и других обмоток), и продольную изоляцию обмоточного провода , кабельной бумаги, электрокартона (изоляция между витками, слоями и катушками одной и той же обмотки ). Внешнюю изоляцию трансформатора выполняют с помощью вводов, обеспечивающих подачу напряжения к обмоткам.

  Бак трансформатора представляет собой резервуар, в котором размещается активная часть(магнитопровод с обмотками). Трансформаторы малой и средней мощности имеют баки с закрывающимися  сверху крышками , на  которых устанавливают вводы, выхлопную трубу, расширитель, газовые реле и другие устройства.

  Трансформаторы с активной частью массой более 25т имеют баки колокольного типа, в которых устраивают болтовой разъем снизу, поэтому на поддоне у них размещают активную часть, доступ к которой обеспечивается после подъема колокола. Для защиты масла от окисления  бак оборудован термосифонным фильтром. Для ухода за трансформаторным маслом в баке предусмотрены пробка и краны для отбора проб и доливки масла. На баке также закреплены  закрытые кожухом  контакторы и привод механизма РПН со шкафом автоматики.

   Расширитель в виде цилиндрического сосуда обеспечивает изменение объема масла в трансформаторе  при колебаниях температуры  и ограничивает  площадь открытой поверхности масла , соприкасающейся  с воздухом(уменьшает степень окисления , увлажнения и загрязнения масла). Учитывая высокую гигроскопичность масла, расширитель соединяют с окружающей средой через воздухоосушитель, заполненный селикагелем. В трубопровод , соединяющий расширитель с баком, встраивают газовое реле, которое реагирует на внутренние повреждения в трансформаторе.

  Выхлопная труба- предохранительный клапан защищает бак трансформатора от разрыва при значительных повреждениях внутри него, сопровождающихся интенсивным выделением газа. В верхней  части труба герметично закрыта стеклянной диафрагмой, выдавливаемой при взрывоопасных выделениях газа. Для выравнивания давлений  верхнюю полость трубы  выхлопной трубы  и пространство над поверхностью масла в расширителе соединяют газоотводной  трубой. В конструкциях некоторых трансформаторов вместо  выхлопной трубы используют механические пружинные предохранительные клапаны(2 и более), срабатывающие при повышении давления  в баке до 80кпа и закрывающиеся после его снижения до 35кпа.

  Для контроля уровня масла в трансформаторе  служит стеклянный плоский или трубчатый  маслоуказатель, работающий по принципу сообщающихся сосудов. Применяют и стрелочные магнитные указатели, работающие при взаимодействии двух постоянных магнитов через немагнитную пластину. Трансформаторы мощностью 10мва и более оборудуют также реле низкого уровня масла.

  При работе трансформатора происходит  нагрев его обмоток и магнитопровода, поэтому используют специальные системы охлаждения. Естественное воздушное охлаждение  осуществляется  непосредственной конвекцией  воздуха(сухие тр-ры), естественное  масляное охлаждение  - циркуляцией  масла в баке и радиаторных трубах и передачей теплоты окружающему воздуху(в зависимости от мощности  трансформатор изготавливают с ребрами, охлаждающими трубами или радиаторами). Масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла осуществляется с помощью навесных радиаторов, нагретые поверхности которых обдувают вентиляторы, управляемые автоматически аппаратурой, размещенной в шкафу, и улучшающие условия охлаждения масла.

  В местах присоединения радиаторов к баку  устанавливают плоские краны, используемые при выводе радиаторов в ремонт (после снятия радиаторов на краны ставятся заглушки). Масляное охлаждение с дутьем и принудительной  циркуляцией  масла через воздушные охладители осуществляется  с помощью охладителей  в виде системы из тонких ребристых трубок (снаружи они обдуваются вентиляторами), по которым происходит непрерывная циркуляция масла с помощью насосов, встроенных в маслопроводы. Охладители могут быть размещены на отдельном фундаменте рядом с баком трансформатора. Принудительная  циркуляция масла через масловодяной охладитель осуществляется с помощью охладителей с трубками  для циркуляции воды, между которыми движется масло. Во избежание попадания воды в масляную систему трансформатора создают давление масла в маслоохладителях , превышающее давление циркулирующей  в них воды не менее чем на 0.2мпа.

 

 При  регулировании напряжения переключением ответвлений  обмоток трансформатора  изменяют их коэффициенты  трансформации. На отключенных от сети  трансформаторах ответвления переключают устройствами ПБВ (переключение без возбуждения), позволяющими изменять коэффициент тр-ции  ступенями в пределах плюс, минус 5%номинального напряжения (ПБВ оборудуют большинство трансформаторов). Применяют ручные 3-х фазные и 1-но фазные переключатели.

 

 На работающих трансформаторах ответвления переключают под нагрузкой устройствами РПН, имеющими широкий диапазон регулирования (до 15%) при большом количестве регулировочных ступеней. Устройства РПН снабжены счетчиками переключений.      

 

 

                          Эксплуатация трансформаторного масла

 

 В трансформаторах масло служит  для изоляции  обмоток, передачи тепла обмоток окружающей среде. Высокие качества масла создают надежную работу трансформаторов  и масляных выключателей. Окисление масла кислородом вызывает  появление в масле кислот, которые разрушают изоляцию обмоток, а также понижают электрическую прочность масла. Степень окисления масла характеризуется кислотным числом и реакцией водной вытяжки. Вязкость масла  характеризует циркуляцию масла, которая необходима для отвода тепла от нагретых обмоток. Во избежание самовоспламенения  масла при повышении температуры, что имеет место при перегрузке , температура вспышки масла не должна  быть менее 135-150 ⁰С.

По изменению показателей трансформаторного масла можно судить о причинах нарушений работы электрических маслонаполненных аппаратов и своевременно принять меры, предотвращающие аварию. Свежее масло должно иметь светло-желтый цвет.

Свежее масло может приобрести темный цвет от загрязнения при  транспортировке или в результате недостаточно хорошей очистки. Если при эксплуатации масло быстро потемнело, то это произошло по причине чрезмерного его перегрева от образующегося в нем углерода. Цвет масла не является показателем брака и действующими инструкциями не нормируется, но служит для ориентировочной оценки качества масла. Загрязнение может происходить от попадания в него в результате растворения лаков, красок, бакелитовой и хлопчатобумажной изоляции, образования углерода от горения электрической дуги, появления шлака от старения масла. Появление в трансформаторном масле осадков и примесей опасно тем, что они, будучи сильно гигроскопичными, при отложениях на поверхности изоляции трансформаторов способствуют короткому замыканию. Если визуально определено, что масло содержит примеси в виде осадка, оно должно быть подвергнуто фильтрации или центрифугированию. Вода в масле появляется при его старении или в результате разгерметизации аппарата. Она может содержаться в трех видах:

- растворенная (появляется от попеременного нагрева и охлаждения масла),

- осажденная (на дне резервуара),

- взвешенная в виде капелек в масле или в виде эмульсии.

    Важным  качественным показателем масла является температура вспышки, т.е температура, при которой пары масла, нагреваемого в закрытом сосуде, образуют с воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Чем температура ниже, тем больше его испаряемость. Состав масла при испарении ухудшается, растет вязкость, образуются вредные и взрывоопасные газы. Температура вспышки при правильной эксплуатации несколько увеличивается, т.к из масла улетучиваются легкие фракции, однако иногда температура вспышки резко снижается. Это происходит в результате повреждения внутри трансформатора из-за крекинг-процесса масла. Снижение температуры вспышки более чем на 5⁰ по сравнению с первоначальными данными указывает на наличие неисправностей в трансформаторе. При ухудшении качества масла его заменяют или подвергают фильтрации и регенерации. При эксплуатации можно включать трансформатор с застывшим маслом, но при этом нужно внимательно следить за его температурой, т.к из-за отсутствия циркуляции возможен недопустимый нагрев обмоток трансформатора. Однако, следует помнить, что температура масла очень приближенно отражает действительную температуру обмоток трансформатора. Водорастворимые кислоты и щелочи в масле приводят к резкому ухудшению его качества. Наличие кислот характеризуют кислотным числом – количеством миллиграммов едкого натра, необходимого для нейтрализации всех свободных кислот в 1 г масла. Для масла очень важно чтобы его вязкость была как можно меньше. Кинематическая вязкость масла при температуре 20⁰С должна составлять не более 30 мм²/с, а при 50⁰С – не более 9.6 мм²/с. В процессе эксплуатации в масле повышается зольность за счет коррозии металлов (меди, железа), растворения лаков. Наличие в масле серы в свободном состоянии либо в соединениях, легко ее отдающих, недопустимо. Сера приводит к сильному увеличению сопротивления контактов в переключателях ответвлений трансформаторов и особенно в выключателях. 

Максимальная температура, при которой масло загустевает настолько, что при наклонении пробирки с охлажденным маслом под углом 45⁰ его уровень остается неизменным в течение 1 минуты. Эта температура должна быть не выше -45⁰С.

Важным показателем качества трансформаторного масла является его электрическая прочность. Для трансформаторов с номинальным напряжением до 15 КВ пробивное напряжение должно быть не менее 25 КВ. (для масла залитого в аппараты сразу) и не менее 20 КВ для масла находящегося в эксплуатации.

Для аппаратов выше 15 КВ до 35 КВ пробивное напряжение должно быть соответственно 30 и 25 КВ.

 

  При эксплуатации качество масла ухудшается – масло стареет. Появляются нерастворимые осадки , увеличивается кислотность, проводимость и диэлектрические потери. Старение масла возникает в результате соприкосновения  с кислородом при повышенной температуре и наличия электрического поля. Образовавшиеся твердые нерастворимые осадки и шлам ухудшают  отвод тепла от обмоток трансформатора.

Срок годности масла при естественном старении 2-3 года.

  Мерами предупреждения старения масла и значительного повышения срока годности  масла являются:

- герметизация трансформатора с заполнением пространства над маслом азотом или определенным количеством воздуха

- непрерывная регенерация масла

- применение стабилизированного масла.

  Трансформаторы мощностью 160ква и выше выпускаются с термосифонными фильтрами, а меньшей мощности – с поглотительными  патронами.

 

 Термосифонный фильтр служит для непрерывной регенерации масла в трансформаторе. Это стальной цилиндр, в который помещают адсорбент – вещество, поглощающее влагу 

и продукты разложения масла. В качестве адсорбента применяют селикагель. Селикагель – особый вид кремниевой кислоты. Селикагель марки КСК дробленный или гранулированный, крупнопористый , величина зерен 2-7мм. Объем термосифонного фильтра и количество  селикагеля выбирается 1% от массы масла в трансформаторе.

 Перед насыпкой  в фильтр адсорбенты , доставленные в негерметической упаковке, необходимо просушить прокаливанием при температуре 140 градусов в течение 8 часов или при 300 градусах в течение 2 часов. Адсорбенты получаемые в герметичной металлической таре сушить не надо. Нагретое масло поднимается вверх, проходя через фильтр с адсорбентом, очищается и потом поступает в нижнюю часть бака. Непрерывная регенерация масла сохраняет и улучшает его качество , улучшает отвод тепла от обмоток благодаря отсутствию твердого осадка и шлама. ПТЭ устанавливает следующие сроки испытания масла:

-не реже 1 раза в 3 года для трансформаторов, работающих с термосифонными фильтрами

-после КР  - 1 раз в год для трансформаторов без фильтров

Взятие пробы масла должно выполняться тщательно. Неправильно взятая проба масла дает ложные результаты. Грязь, пыль, влага, волокна, попавшие в масло при отборе пробы, приведут к неправильному заключению о состоянии масла. Масло полученное глубокой очисткой нефти имеет высокие электрические свойства, но при такой очистке из масла наряду с вредными примесями удаляют естественные антиокислители, которые могли бы присоединять поглощаемый маслом кислород. Такое масло быстро стареет, стабильность его низкая. Повышения стабильности масла добиваются использованием специальных присадок ВТИ-1 в количестве 0.01-0.05%массы масла, что снижает кислотное число и удлиняет срок  службы масла в 2-3 раза.

В тех случаях, когда применение масляных трансформаторов не допускается ввиду их взрыво-и пожароопасности, применяют трансформаторы с негорючим заполнителем или сухие. Заполнители: совтол, совол, пиранол.

 Совтол – негорючая охлаждающая, изолирующая , взрывобезопасная. Это бесцветная или слегка желтоватая жидкость, прозрачная, не содержащая воды и механических примесей.

Совтол-10 применяют только в герметизированных трансформаторах, так как он выделяет ядовитые пары хлористого водорода и хлора.

 Сухие 3-х фазные силовые трансформаторы серии ТСЗ, также как и совтоловые, изготавливают мощностью 630-1600ква, 6-10кв.

Медные обмотки находятся в защищенном кожухе, изолированы стеклопряжей, пропитаны глифталевыми лаками и покрыты противосыростной эмалью.

Сухие трансформаторы и совтоловые являются более простыми в эксплуатации и более надежными. Однако они значительно дороже масляных.

 

   Воздухоосушитель предназначен для того , чтобы через «дыхательное» отверстие расширителя не попадал влажный и загрязненный воздух. Осушитель крепят на стенке расширителя или бака трансформатора. Воздух очищается в слое селикагеля , проходя через слой масла фильтра. В ряде трансформаторов для такой же цели применяют селикагелевые поглотительные патроны, которые устанавливаются на крышке трансформатора вблизи расширителя или в самом расширителе. Селикагель по мере увлажнения теряет свои свойства , поэтому его заменяют сухим. Признаком увлажнения служит изменение его цвета , что легко наблюдать через смотровое стекло воздухоосушителя . Находящийся  в сетчатом патроне индикаторный селикагель меняет окраску с голубой на розовую. При ревизии и замене селикагеля каждый из этих устройств демонтируют, разбирают, высыпают отработанный селикагель. Все внутренние полости и детали устройств протирают ветошью, смоченной керосином. Резиновые и асбестовые уплотнения заменяют новыми. Масса селикагеля, загружаемого в фильтр , равна 0.1-0.2 % массы масла в трансформаторе.   

 

Для защиты трансформатора от внутренних повреждений служит газовое реле. Для работы газового реле трансформатор при монтаже устанавливают так , чтобы его крышка имела подъем по направлению к газовому реле не менее чем на 1-1.5% высоты трансформатора, а маслопровод от трансформатора  к расширителю поднимался не менее чем на 2-4%.

 

  Газовое реле устанавливают на  маслопровод, соединяющий расширитель с баком трансформатора. При повреждении внутри трансформатора  в виде пробоя изоляции, виткового замыкания, местного нагрева магнитопровода и др. под действием высокой температуры  происходит разложение масла и изоляции с выделением газообразных продуктов. Выделившиеся газы поднимаются к расширителю, скапливаются в верхней части реле и вытесняют оттуда масло. Вследствие понижения уровня масла верхний поплавок опускается, что приводит в действие предупредительную сигнализацию.

 Если повреждения в трансформаторе значительные, например, короткое замыкание, газообразование протекает более интенсивно, что вызывает  выброс масла в сторону расширителя. Это приводит к опрокидыванию обоих поплавков и отключению трансформатора.

Газовая защита может срабатывать ложно по следующим причинам:

 

- сотрясения трансформатора в результате воздействия больших токов перегрузки, проходящих по его обмоткам , а также сквозных токов КЗ за трансформатором

- ненормальной вибрации при пуске и остановке вентиляторов и циркуляционных насосов у трансформаторов с принудительными системами охлаждения от возникающих перетоков и толчков масла в трубопроводах.

- в результате несвоевременной доливки масла  и снижения его уровня

- неправильной установки трансформатора при которой возможен значительный выброс воздуха через газовое реле, то же может быть и при доливке масла в трансформатор.

 

При очистке и регенерации масла и всех работах в масляной системе, проверке газовой  защиты или ее неисправности отключающий элемент газовой защиты должен быть переведен на сигнал. Ввод газовой защиты на отключение после вывода ее из работы  производится через сутки, если не было скопления воздуха в газовом реле, в противном случае включение  производят через сутки после прекращения  выделения воздуха.

Если уровень масла в масломерном стекле повысился очень высоко и быстро, нельзя до выявления причины открывать пробки, прочищать дыхательную трубку без размыкания цепи отключения реле.

 Если газовая защита сработала с действием на сигнал в результате накопившегося в реле воздуха, необходимо выпустить воздух из реле и перевести цепь отключения защиты на сигнал. При отключении трансформатора от газовой защиты и обнаружении при проверке в реле горючего газа – повторное включение трансформатора  ЗАПРЕЩАЕТСЯ.

 

О характере повреждения  в трансформаторе  можно судить по анализу  газа  из газового реле. Для этого собирается газ из газового реле в специальный прибор.

До лабораторного анализа газа проводится примерная  оценка характера повреждения по следующим признакам.

 Если газ не горит  и без цвета и запаха, то это означает , что в трансформаторе воздух.

 Если газ горит , то это означает , что имеется  внутреннее повреждение трансформатора, характер которого можно определить по цвету газа:

- бело-серый цвет газа указывает на повреждения бумаги или электрокартона

- желтый – на повреждение дерева

- черный – на разложение масла.

Зажигать газ непосредственно на газовом реле ЗАПРЕЩАЕТСЯ , так как при неосторожном обращении возможен взрыв верхней крышки трансформатора

 Контроль за состоянием изоляции  трансформатора во время эксплуатации выполняется систематическим измерением сопротивления изоляции мегомметром  напряжением 2500в.

Состояние изоляции оценивается по наименьшему допустимому значению R₆₀. По коэффициенту абсорбции К, емкостным методом  и по величине угла диэлектрических потерь tgd,где R₆₀ – сопротивление изоляции , измеренное после приложения  напряжения мегомметра в течение 60 секунд.

 

K= R₆₀/R₁₅<1.3

здесь R₁₅ –сопротивление изоляции, измеренное после приложения  напряжения  мегомметра в течение 15 секунд

 

Абсорбция – водопоглащение . Исследованиями установлено , что чем более влажная обмотка , тем этот коэффициент ближе к единице. Чем выше коэффициент абсорбции, тем суше обмотка.

 

 

Температура обмотки, 0С	Предельное значение диэлектрических потерь	Наименьшие допустимые значения R, МОМ
10	1.5	450
20	2.0	300
30	2.6	200
40	3.4	130
50	4.6	90
60	6.0	60
70	8.0	40



Дополнительную информацию по силовым трансформаторам можно найти в электротехнической библиотеке.

РЕМОНТ ТРАНСФОРМАТОРОВ