Книга рассчитана на подготовленного читателя, знакомого с теорией трансформаторов, конструкцией высоковольтных трансформаторов, а также со стандартами, регламентирующими основные требования к трансформаторам и, в первую очередь, с гост 11677-85 «Силовые трансформаторы.
|
Скачать 1.39 Mb.
|
| Часть продуктов старения масла адсорбируется целлюлозой, увеличивая ее проводимость и тангенс угла потерь и ускоряя ее деградацию. Деструкцию целлюлозной изоляции вызывают одновременно действующие механизмы гидролиза, пиролиза и окисления. Гидролиз и пиролиз вызывают разрыв молекул целлюлозы – деполимеризацию, которой сопутствует образование фурановых производных и, в частности, наиболее устойчивого компонента – фурфурола. Интенсивное выделение фуранов происходит при температуре 120 – 130°С. Окисление целлюлозы непосредственно не вызывает разрыв молекул, но образует воду, которая ускоряет процесс гидролитической деструкции. Продуктами гидролиза являются фурановые производные и вода. Продуктами пиролиза являются фураны, окись и двуокись углерода, вода и кислоты. Наиболее вероятной в условиях рабочих температур трансформатора представляется гидролитическая деструкция, энергия активации которой почти в 1,4 – 2,0 раза ниже, чем энергия активации пиролиза. Степень гидролитической деструкции практически пропорциональна содержанию воды и кислот, требующихся для активации и поддержания процесса. Поэтому для оценки степени износа изоляции необходимо, кроме температуры и времени, учитывать также содержание воды и кислот. На ухудшение изоляции также сильно влияет загрязнение механическими примесями. Кроме образования примесей в результате старения и деструкции изоляции, в масле могут быть примеси, оставшиеся после изготовления и монтажа трансформатора, а также появляющиеся в результате трения металлических деталей активной части, износа и повреждения встроенных маслонасосов, проникновения загрязнений из контактора РПН, силикагелевого фильтра, маслоохладителей и др. Проводящие и полярные частицы в масле перераспределяются под действием сил гравитации, потоков масла и особенно под воздействием электромагнитного поля, способствующего отложению их в местах концентрации напряженности поля (на поверхности обмоток, барьеров, покрышках вводов). Электрическая прочность изоляции сильно зависит также от содержания в ней газов. Масло растворяет все газы в соответствии с законом Генри и коэффициентами растворимости (коэффициенты Оствальда). Температурная зависимость коэффициентов растворимости у некоторых газов положительная, у других отрицательная. Газы растворяются в целлюлозной изоляции подобно воде, но менее активно. Обычно в трансформаторе имеются газовые компоненты воздуха (азот, кислород, двуокись углерода). Вследствие старения материалов и особенно в случае появления начального повреждения в масле образуются окись и двуокись углерода, углерод и углеводороды. Наиболее опасно появление пузырьков газа в масле и в твердой изоляции. Изменение механического состояния Механическое состояние обмоток трансформаторов в эксплуатации определяется воздействием электродинамических сил – радиальных, осевых и тангенциальных. Радиальные силы сжимают одни обмотки и растягивают другие. В двухобмоточном трансформаторе сжимающим радиальным силам обычно подвергаются внутренние обмотки – обмотки НН. Остаточные деформации обмоток под действием сжимающих радиальных сил называются потерей радиальной устойчивости и вызывают ослабление изоляции обмотки и снижение ее электрической прочности. Осевые силы, действующие в обмотках трансформаторов при КЗ, могут вызвать потерю осевой устойчивости, которая проявляется в значительном наклоне проводников относительно начального положения. Потеря осевой устойчивости может привести к разрушению изоляции, росту осевых сил, связанному с возникновением несимметрии обмоток из-за смещения проводников, внутреннему короткому замыканию. Могут также возникать осевой изгиб проводников в пролетах между столбами прокладок, сползание проводов слоевых обмоток в осевом направлении, повреждение концевой изоляции и опорных (прессующих) конструкций обмоток. Из-за схода винта в случае винтовых обмоток, из-за наличия переходов между катушками в случае непрерывных обмоток возникают тангенциальные силы, под действием которых обмотки стремятся скрутиться. Это может привести к смещению проводников и выводов обмотки, опорной и концевой изоляции, столбов прокладок и, как следствие, к внутреннему КЗ. Вопросы для самоконтроля 1. Как различаются трансформаторы по назначению? 2. каковы основные элементы конструкции силовых трансформаторов? 3. С какой целью у трансформаторов мощностью 1000 кВА и более устанавливают газовое реле? 4. Какими способами выполняют крепление вводов на крышке или стенке бака трансформаторов? 5. Для чего на мощные трансформаторы устанавливают выхлопную трубу? 6. Как происходит увлажнение изоляции трансформатора в процессе эксплуатации? 7. Какие механические дефекты возникают в процессе эксплуатации трансформатора? 3. ДИАГНОСТИЧЕКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 3.1. Диагностические характеристики, основанные на измерении электромагнитных параметров трансформаторов Определение коэффициента трансформации Результаты измерения сравниваются с расчетными или паспортными данными. Результаты измерений считаются удовлетворительными, если отклонение значений не превышает 2%. Очевидно, что в процессе эксплуатации коэффициент трансформации может измениться только вследствие повреждения, и допускаемое отклонение определяется в основном погрешностью измерения. В случаях, если напряжение регулировочной ступени менее 2%, а также для проверки качества ремонта с заменой обмоток, такая точность измерения может быть недостаточной. Стандарт IEEE определяет допустимое отклонение не более ±0,5%. Однако такая точность также может быть недостаточной, например, при определении числа витков в ступенях регулировочных обмоток, а также в обмотках ВН с большим числом витков. Измерение тока и потерь холостого хода Потери и ток холостого хода при номинальном напряжении являются важными характеристиками для контроля качества изготовления, а также ремонта трансформатора, требующего расшихтовки верхнего ярма магнитопровода. Вместе с тем равномерное увеличение потерь при измерениях на пониженном напряжении после ряда лет эксплуатации наблюдается часто в бездефектном оборудовании. При оценке изменения токов холостого хода следует учитывать, что в большинстве случаев дефектное состояние характеризуется различием между значениями токов в крайних фазах или по сравнению с предыдущими измерениями более 10%. Измерения производятся у трансформаторов мощностью 1000 кВА и более при напряжении, подводимом к обмотке низшего напряжения, равном указанному в протоколе заводских испытаний (паспорте). Измерения потерь холостого хода трансформаторов мощностью до 1000 кВА производятся после капитального ремонта с полной или частичной расшихтовкой магнитопровода. У трехфазных трансформаторов потери холостого хода измеряются при однофазном возбуждении по схемам, применяемым на заводе-изготовителе. Для этой цели проводят измерения потерь и тока холостого хода, впервые предложенные А. К. Ашрятовым (далее опыты Ашрятова). У трехфазного трансформатора, остов которого имеет три стержня, в случае подачи напряжения на обмотку фазы А (В, С) при неподключенной и разомкнутой обмотке фазы В (С, А) в стержне фазы С (А, В) при закорачивании его обмотки блокируется магнитный поток, т.е. опыты Ашрятова поочередно исключают магнитный поток в каждом из трех стержней остова трансформатора. При этом дефектный стержень и прилегающие к нему участки ярма легко определяются, так как они при отсутствии магнитного потока не могут быть источниками изменения потерь и тока холостого хода. Браковочный уровень изменения текущих параметров холостого хода по сравнению с исходными данными достигает 30%. У трехфазных трансформаторов при вводе в эксплуатацию и при капитальном ремонте соотношение потерь на разных фазах не должно отличаться от соотношений, приведенных в протоколе заводских испытаний (паспорте), более чем на 5%. У однофазных трансформаторов при вводе в эксплуатацию отличие измеренных значений потерь от исходных не должно превышать 10%. Измерение потерь короткого замыкания Распространенным дефектом крупных силовых трансформаторов является деформация обмоток под воздействием динамических сил при коротких замыканиях. Потери от потока рассеяния могут служить эффективной диагностической характеристикой для определения замыкания параллельных проводников в обмотках. Деформация обмотки или ее частей также вызывает существенные изменения потерь. Диагностические возможности измерений потерь от потока рассеяния наиболее эффективно реализованы в методе определения частотной зависимости потерь в диапазоне частот 20 – 600 Гц. Измерение сопротивления короткого замыкания (Zк) трансформатора Оценку состояния обмоток трансформатора производят путем сравнения измеренных по фазам данных с данными предыдущих измерений. Значение относительного изменения сопротивления КЗ при возникновении деформации обмотки зависит от конструкции трансформатора. Обычно предельное отклонение нормируется на уровне 3%. Измерение производится у трансформаторов 125 MBА и более. Для трансформаторов с устройством регулирования напряжения под нагрузкой Zк измеряется на основном и обоих крайних ответвлениях. Значения Zк при вводе трансформатора в эксплуатацию не должны превышать значения, определенного по напряжению КЗ (Uк) трансформатора, на основном ответвлении более чем на 5%. Значения Zк при измерениях в процессе эксплуатации и при капитальном ремонте не должны превышать исходные более чем на 3%. У трехфазных трансформаторов дополнительно нормируется различие значений Zк по фазам на основном и крайних ответвлениях. Оно не должно превышать 3%. В процессе эксплуатации измерения Zк производятся после воздействия на трансформатор тока КЗ, превышающего 70% расчетного значения, а также в объеме комплексных испытаний. Измерение сопротивления короткого замыкания является эффективным методом определения деформации обмоток силовых трансформаторов. Для мощных силовых трансформаторов с цилиндрическими обмотками примерно равной высоты, расположенных на одном стержне при равномерном распределении ампервитков пренебрегая близостью ферримагнитного сердечника, а также практически незначительным активным сопротивлением обмотки, полное сопротивление КЗ можно выразить следующей формулой:  ,где Хк – индуктивное сопротивление рассеяния, Ом; μ0=4π∙10-7 Гн/м; W – число витков в питаемой обмотке; ρ1 – коэффициент Роговского; h – средняя высота обмоток; Dср – средний диаметр главного канала рассеяния, для Dср >> b1, b2  .Наиболее характерным видом повреждении обмоток при КЗ является волнообразная деформация с наличием одной-двух волн, распространяющихся по высоте в нескольких (обычно в 2 – 3 полях), определяемых прошивочными рейками. При этом изменение Zк обусловлено практически только изменением формы обмотки и связанного с этим изменением геометрических размеров обмотки. Обмеры деформированных обмоток показывают, что при ограниченной зоне деформации изменяется (уменьшается) диаметр обмотки. Это обстоятельство позволяет оценить изменение. Измерения сопротивления короткого замыкания (Zк) выполняют на отключенном и полностью расшинованном трансформаторе методом амперметра и вольтметра при напряжении питающей сети до 400 В. При измерении Zк трехфазных трансформаторов напряжение подают на все три фазы со стороны обмотки, соединенной по схеме «звезда» с обязательным присоединением нулевого провода. Измерение значений тока и напряжения производят пофазно. При всех измерениях Zк обмотки НН должны быть соединены по схеме «треугольник». Схемы измерения Zк. На рисунках 3.1 – 3.3 приведены схемы измерений Zк автотрансформаторов для трех пар обмоток. Для трансформаторов, имеющих расщепленную обмотку НН, следует выполнять два измерения при поочередном закорачивании частей обмотки НН. На схемах не показаны регулировочные обмотки, так как их наличие не меняет принципиальных схем измерений, а учитывается положением РПН. Схемы измерений приведены при включении приборов в фазу А. Измерения на фазах В и С выполняют аналогично.  Рис. 3.1. Схема измерения сопротивления короткого замыкания автотрансформатора для пары обмоток ВН-НН  Рис. 3.2. Схема измерения сопротивления короткого замыкания автотрансформатора для пары обмоток ВН-СН  Рис. 3.3. Схема измерений сопротивления короткого замыкания автотрансформатора для пары обмоток СН-НН Проведение измерений. Возбуждают, как правило, обмотку ВН. На блочных трансформаторах допускается выполнять измерения без расшиновки стороны НН с установкой закорачивающих проводов на выводах НН трансформатора. Предварительно, для определения значений тока, напряжения и пределов приборов при измерениях, по паспортным данным трансформатора следует определить Zк, Ом, по формуле:  ,где Uк – напряжение короткого замыкания для рассматриваемого режима, %; Uном – номинальное линейное напряжение возбуждаемой обмотки на соответствующем ответвлении, В; Iном – номинальный ток возбуждаемой обмотки на данном ответвлении, соответствующий полной мощности трансформатора, А. При необходимости Iном определяют по формуле:  ,где Sном – номинальная мощность трансформатора, КВА. При определении Uк на крайних положениях РПН или при нерабочих режимах (например между обмотками СН и РО или ВН и НН), следует пользоваться расчетными для этих режимов значениями Uк, приводя их пропорционально к измеренным на основном ответвлении по формуле:  ,Измерения следует производить 3 раза; в расчет принимают средние значения тока и напряжения. Если при измерениях частота питающей сети,  отличается от номинальной, равной 50 Гц, полученные значения  , Ом, необходимо привести к номинальной частоте по формуле ,где – частота питающей сети, при которой производились измерения.Для схем, в которых измерительное напряжение подают между зажимами фазы и нейтрали, получают сопротивление короткого замыкания Zк фазы. Для схемы, в которой обмотка ВН соединена по схеме «звезда», Zк для каждой фазы определяют по формулам:  , , .Для схемы, в которой обмотка ВН соединена по схеме «треугольник», Zк для каждой фазы определяют по формулам:  , , ,где Z(A, B, С) – фазное сопротивление К.З.; Z(АВ, ВС, АС) – линейное сопротивление К.З. |
Похожие:
 |
Инструкция по эксплуатации трансформаторов рд 34. 46. 501 Требования Инструкции распространяются на силовые трансформаторы (отечественные и импортные) и автотрансформаторы, регулировочные... |
|
Обслуживание силовых трансформаторов Предисловие Силовые трансформаторы широко распространены и используются в различных отраслях народного хозяйства |
 |
Российской Федерации Руководящий нормативный документ типовая технологическая... Инструкция предназначена для персонала электростанций, предприятий электрических сетей, ремонтных предприятий и организаций Минэнерго... |
|
Российской Федерации Руководящий нормативный документ типовая технологическая... Инструкция предназначена для персонала электростанций, предприятий электрических сетей, ремонтных предприятий и организаций Минэнерго... |
|
Типовая технологическая карта монтаж силовых трансформаторов с естественным... Елены инструкцией "Транспортирование, хранение, монтаж и ввод в эксплуатацию силовых трансформаторов напряжением до 35 кВ включительно... |
|
Тепловизионный контроль силовых трансформаторов и высоковольтных вводов Тепловизионный контроль силовых трансформаторов и высоковольтных вводов. Методические указания. 2000г с. 12 |
|
Инструкция по проверке трансформаторов напряжения В инструкции приведены программа и методы проверки трансформаторов напряжения (ТВ) и их вторичных цепей. Даны основные сведения о... |
|
Руководящий документ трансформаторы силовые РД) распространяется на силовые масляные трансформаторы, автотрансформаторы и реакторы (в дальнейшем именуемые трансформаторами)... |
|
Трансформаторы силовые сухие серии тсн, тсзн Трансформаторы силовые сухие серии тс(З)Н с обмотками, изготовленными из проводов с изоляцией «nomex» класса нагревостойкости н (180... |
|
Учебного курса, содержание лекции Проверка силовых трансформаторов перед включением в работу Способы сушки изоляции трансформаторов |
|
С. Д. Лизунов сушка и дегазация трансформаторов высокого напряжения В предлагаемом обзоре зарубежной литературы последних лет рассматриваются вопросы сушки и вакуумной обработки изоляции трансформаторов... |
|
Инструкция по монтажу и эксплуатации сухих трансформаторов с литой... Сухие распределительные трансформаторы ctr производятся в соответствии с E2 – C2 – F1, une-21. 538, une-20. 178y cenelec hd-464 |
|
Инструкция по эксплуатации трансформаторов дата введения 2012-03-02 Гост 5-2001, правила построения, изложения, оформления и обозначения национальных стандартов Российской Федерации, общие требования... |
|
Межгосударственный стандарт трансформаторы напряжения измерительные лабораторные Разработан открытым Акционерным Обществом «Свердловский завод трансформаторов тока» |
|
Контроль за состоянием трансформаторов Различное назначение, нередко связанное с различиями в конструкции, разнообразные условия работы и другие особенности требуют различного... |
|
Межгосударственный стандарт трансформаторы тока измерительные лабораторные Разработан открытым Акционерным Обществом «Свердловский завод трансформаторов тока» |