Неисправности транформаторов

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ЧЕЛЯБИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт экономики отраслей, бизнеса и администрирования

Кафедра  экономики отраслей и рынков

Реферат

По дисциплине «Электрические сети и системы»

на тему : «Неисправности трансформаторов: причины и признаки»

                                                                 Выполнила: Соловьева О.А.

                                                                 Группа 22-ПЗ  501

                                                             Проверила: Нестерова Л.Г.

Челябинск 2011

Содержание

Введение

1.Причины и виды ремонта трансформаторов

2. Подготовка и организация ремонта

Заключение

Список литературы

Введение

Трансформатором называется электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования одной первичной системы переменного тока в другую вторичную, имеющую другие характеристики, в частности другое напряжение.

Обычно трансформатор состоит из стального замкнутого сердечника и двух или нескольких электрически не связанных между собой обмоток.

Трансформатором с ответвлениями называется трансформатор, обмотки которого имеют специальные ответвления для изменения соотношения между числами витков обмоток. Та из обмоток трансформатора, к которой подводится энергия переменного тока, называется первичной обмоткой, другая, от которой энергия отводится, называется вторичной. В соответствии с названиями обмоток, все величины, относящиеся к первичной обмотке, как, например, напряжение, мощность, ток, сопротивление и т.д., тоже называются первичными, а относящиеся ко вторичной обмотке вторичными. Если первичной обмоткой является обмотка высшего напряжения, а вторичной обмотка низшего напряжения, то такой трансформатор называется понижающим. При вторичном напряжении выше первичного трансформатор называется повышающим. Соответственно системе тока имеются трансформаторы одно-, трех- и многофазные. Обмоткой многофазного трансформатора является совокупность всех соединенных между собой фазных обмоток.

Для улучшения охлаждения трансформатора его сердечник вместе с обмотками размещается в баке с жидкостью, обычно трансформа торным маслом; такие трансформаторы называются масляными. Трансформаторы с воздушным охлаждением называются сухими.

1.Причины и виды ремонта трансформаторов

В обеспечении безаварийной длительной работы трансформатора большую роль играет его изоляция. Различают изоляцию маслонаполненного трансформатора внешнюю и внутреннюю. К внешней относят воздушную изоляцию, находящуюся вне бака, например изоляционное расстояние по воздуху между вводами трансформатора. Внутренней является изоляция, расположенная внутри бака. Она делится на главную и продольную. К главной изоляции относят детали, изолирующие обмотки друг от друга и от заземленных частей, например электрокартонные (мягкие) и бумажно – бакелитовые (жесткие) цилиндры, масляные каналы и др. Главная изоляция обмотки класса напряжения 35 кВ показана на рис. 1 а, и обмотки 110 кВ на рис. 1 б.

В продольную изоляцию входит изоляция витков обмотки, между ее катушками или дисками, между слоями и элементами емкостной защиты обмотки. В процессе работы трансформатора все элементы его главной и продольной изоляции подвергаются различным воздействиям, снижающим их электрическую прочность и сроки службы. Наиболее сильное отрицательное воздействие на электрическую прочность изоляции оказывают химические процессы, происходящие в трансформаторе из-за наличия в изоляции посторонних примесей в виде: влаги, оставшейся в изоляции при недостаточной сушке обмоток после ремонта или скопившейся вследствие увлажнения охлаждающего масла трансформатора; остатка растворителя пропиточного лака, не удаленного при запекании пропитанных обмоток; воздушных или газовых включений в изоляцию, оставшихся при заполнении бака трансформаторным маслом; посторонних механических примесей и твердых частиц, попавших в бак при его заполнении маслом.

При работе трансформатора, сопровождающейся повышенным нагревом его внутренних частей, химические процессы становятся более интенсивными и их отрицательное воздействие на изоляцию резко возрастает.

Рис. 1. Расположение главной изоляции обмоток классов напряжений: а-35 кВ, 6–110 кВ; 2 – уравнительная и ярмовая изоляции; 3 – стержень магнитопровода; 4, 5 – изоляционные цилиндры обмоток НИ и ВН; 6 – обмотки НИ и ВН; 7, 11 – прессующее и емкостное кольца; 8, 12 – верхнее и нижнее ярка; 9 – угловые шайбы; 10 – междуфазные перегородки.

При увеличении в твердой и мягкой изоляции содержания влаги, недостаточном удалении из нее растворителей, воздуха и газовых включений электрическая прочность изоляции снижается, а срок службы изоляционных покрытий в результате химических реакций резко сокращается. Присутствие в масле различных механических примесей (волокон и др.) снижает его пробивное напряжение.

Отдельные изоляционные детали, например бумажно-бакелитовые цилиндры, испытывают и механические воздействия, вызываемые электродинамическими усилиями, которые возникают в обмотках при сквозных коротких замыканиях.

Качество изоляции основной показатель, определяющий надежность трансформатора в эксплуатации, поэтому при ремонте трансформаторов качеству и соблюдению технологии изоляционных работ необходимо уделять особое внимание. Изоляция отремонтированного трансформатора должна без повреждений и ухудшений диэлектрических свойств выдержать весь комплекс послеремонтных испытаний, а также электрические, тепловые, химические и другие воздействия на нее, возможные в процессе работы трансформатора.

Наиболее уязвимой и часто повреждающейся частью трансформатора являются его обмотки ВН и реже НН. Повреждения чаще всего возникают вследствие снижения электрической прочности изоляции на каком-либо участке обмотки, в результате чего происходит электрический пробой изоляции между витками и их замыкание на этом участке, приводящее к выходу трансформаторов из строя. Нередки случаи перехода напряжения с обмотки ВН на обмотку НН из-за ухудшения состояния изоляции между ними.

В трансформаторах могут повреждаться также вводы, переключатели, крышка и другие детали. Примерное соотношение повреждений отдельных частей трансформатора следующее:

– обмотки и токопроводящие части – 53%;

– вводы -18%;

– переключатели -12%;

– все остальные части, взятые вместе -17%.

Исследования причин аварийных выходов трансформаторов из строя показали, что обычно аварии происходят из-за неудовлетворительного обслуживания и низкого качества ремонта.

Трансформатор с поврежденными обмотками или другими его частями подлежит немедленному выводу из работы и ремонту. Наиболее распространенная в электроремонтных цехах большинства предприятий структурная схема ремонта трехфазных трансформаторов с масляным охлаждением показана на рис. 2.

В соответствии с этой схемой поврежденный трансформатор, находящийся на складе неисправных трансформаторов в ожидании ремонта, поступает в дефектационно – подготовительное отделение, состоящее из трех участков: разборки и мойки, дефектировки обмоток и механической части трансформатора.

На разборочном участке очищают трансформатор, сливают масло из его расширителя, бака и маслонаполненных вводов, а затем, убедившись из записей в сопроводительных документах и из предварительных испытаний в неисправности трансформатора, переходят к его разборке и дефектировке.

Разборку трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора и ряда его частей производят одновременно или с небольшим смещением во времени. Дефектировкой трансформатора называют комплекс работ по выявлению характера и степениповреждения его отдельных частей. Работа по дефектировке наиболее ответственный этап ремонта, поскольку при этом определяются действительный характер и размеры повреждений, а также объем предстоящего ремонта и потребность в ремонтных материалах и оснастке. Поэтому производящий дефектировку должен хорошо знать не только признаки и причины неисправности, но и способы их безошибочного выявления и устранения. Характерные неисправности силовых трансформаторов и возможные причины их возникновения приведены в табл. 1.

Рис. 2. Функциональная схема ремонта силовых трансформаторов с масляным охлаждением

Таблица 1. Неисправности трансформаторов и возможные причины их возникновения

Повреждения внешних деталей трансформатора (расширителя, бака, арматуры, наружной части вводов, пробивного предохранителя) можно выявить тщательными осмотрами, а внутренних деталей – различными испытаниями. Однако результаты испытаний не всегда позволяют точно установить действительный характер повреждений, поскольку любое отклонение от нормы, выявленное в результате испытаний (например, повышенный ток холостого хода), может быть вызвано различными причинами, в том числе витковым замыканием в обмотке, наличием замкнутого контура тока через стяжные болты и прессующие детали, неправильным включением параллельных обмоток и др. Поэтому в процессе дефектировки, как правило, разбирают трансформатор и при необходимости поднимают активную часть, что позволяет не только точно установить причины, характер и масштабы повреждений, но и определить требуемые для ремонта трансформатора материалы, инструменты и приспособления, а также время.

Новейшие силовые трансформаторы отечественного производства при правильной эксплуатации могут работать без ремонта в течение 25 лет и более. Однако для определения технического состояния и предупреждения аварий «Правила технической эксплуатации» предусматривают планово-предупредительные ремонты (ППР) трансформаторов.

Согласно этим правилам главные трансформаторы электрических станций и подстанций (через которые передается основная часть электрической энергии) и трансформаторы собственных нужд (обеспечивающие питание потребителей, от которых зависит работа самой станции, подстанции) нужно по мере необходимости вскрывать для осмотра и ремонта. Вскрывать и осматривать следует также трансформаторы после длительной транспортировки к месту установки.

Планово-предупредительные ремонты заранее предусматривают и включают в план ремонтов. Ремонты трансформаторов подразделяют на текущие, средние и капитальные. Текущий ремонт является часто профилактическим ремонтом без вскрытия трансформатора. В него входят: наружный осмотр; выявление и устранение мелких дефектов в арматуре, системе охлаждения, навесных устройствах; подтяжка креплений; устранение течей масла и доливка масла; протирка наружных поверхностей от загрязнений; измерение сопротивления изоляции обмоток и другие мелкие работы. Текущий ремонт выполняет эксплуатационный персонал, обслуживающий электроустановку. Средний ремонт включает вскрытие трансформатора с подъемом активной части (или съемной части бака, если бак имеет нижний разъем); мелкий ремонт и осмотр отдельных устройств, активной части (без ее разборки); замену вводов, отводов, переключающих устройств, охладителей, тёрмосифонного фильтра, маслозапорной арматуры, масляных насосов, вентиляторов и т.д. Его выполняют с отключением трансформатора на сравнительно непродолжительное время в зависимости от объема заботы (от нескольких дней до нескольких недель).

Капитальный ремонт включает в себя объем среднего ремонта и активной части с ее разборкой и восстановлением или заменой обмоток и главной изоляции, иногда ремонт магнитной системы с переизолировкой пластин. При капитальном ремонте обязательна сушка активной части. Капитальные ремонты вызвана в отдельных случаях повреждением обмоток и изоляции в результате аварий, износом изоляции. Кроме того, в энергетическом хозяйстве имеется еще сравнительно много отечественных и зарубежных трансформаторов устаревших конструкций, требующих повышения их надежности и приведения параметров в соответствие с новыми стандартами.

2. Подготовка и организация ремонта

Технология ремонта силовых трансформаторов общего и специального назначений практически одинакова и отличается лишь объемом ремонтных работ. Капитальные ремонты трансформаторов I–III, частично IV габаритов, как правило, производят в трансформаторных мастерских ремонтных предприятий (заводов). Специализированные мастерские и заводы располагают необходимыми производственными мощностями, грузоподъемными устройствами, технологическим оборудованием, инструментами, приспособлениями и другими материальными и энергетическими ресурсами. В соответствии с технологическим процессом в мастерских имеются производственные участки, на которых изготовляют и ремонтируют отдельные сборочные единицы и части трансформаторов.

На каждый трансформатор, поступивший в ремонт, составляют дефектную ведомость, которую в процессе его разборки и испытаний уточняют, и ведомость объема работ с перечнем необходимых запасных частей и материалов. На основании этих документов и нормативов трудозатрат заполняют маршрутную карту, являющуюся основным регламентирующим документом всего технологического процесса ремонта. Особенность ремонта в условиях мастерских и заводов состоит в том», что поступающие в ремонт трансформаторы весьма разнообразны по габариту, назначению, мощности, напряжению, конструкции и массе. Это затрудняет организацию поточного метода ремонта. Однако заводской метод ремонта является передовой формой, обеспечивает высокую производительность труда и качество ремонта, повышает культуру ремонтных работ. При этом затраты, связанные с доставкой трансформаторов I–III габаритов в мастерскую (на завод) и обратно, вполне окупаются.

Трудности возникают при организации и выполнении капитальных ремонтов трансформаторов, имеющих большие массу и размеры. Затраты, связанные с их доставкой в мастерские (погрузка, транспортировка, разгрузка), расположенные на десятки, а иногда сотни и более километров от места их установки, часто значительно превышают стоимость ремонта. Кроме того, для этих целей необходимы хорошие подъездные шоссейные и железные дороги, специальные железнодорожные платформы, трайлеры (специальные автоприцепы). Поэтому вопрос о месте ремонта таких трансформаторов в каждом конкретном случае решается расчетом технико-экономическим обоснованием. Чаще капитальные ремонты таких трансформаторов выполняют непосредственно на подстанциях, имеющих башни с грузоподъемным устройством, и на электрических станциях в машинных залах, оборудованных мостовым краном.

Ремонты со вскрытием трансформаторов без разборки активной Части иногда приходится выполнять во временно сооружаемых помещениях, а в исключительных случаях даже вне помещений под порталом, с применением автокранов, электрических лебедок и других грузоподъемных устройств.

Капитальные ремонты, требующие разборки активной части, перемотки или замены обмоток и изоляции, разборки магнитной системы, производят только в закрытых помещениях, оборудованных грузоподъемными устройствами; при этом ремонт организуют так, чтобы он был максимально приближен к заводским (индустриальным) условиям.

Однако перемотку и изготовление обмоток, ремонт главной изоляции, переизолировку пластин магнитной системы, ремонт вводов напряжением 110 кВ и выше и в этом случае выполняют в специализированных мастерских.

Ремонт в условиях эксплуатации производят выездные бригады электрослесарей ремонтных предприятий. Началу проведения индивидуального ремонта в условиях эксплуатации предшествует большая организационная и подготовительная работа. До вывода трансформатора в ремонт составляют ведомость, объема работ; она содержит перечень и объем ремонтных работ и служит исходным документом для определения трудозатрат, срока ремонта, материалов, запасных частей, приспособлений и др. Выбранное для ремонта помещение, должно быть защищено от попадания пыли и атмосферных осадков, иметь подъемные механизмы или позволять их подвеску. В помещении должны размещаться бак трансформатора, его активная часть, стеллажи для демонтированных частей и деталей, слесарный верстак, маслоочистительная аппаратура, материалы, приспособления. Помещение должно быть оборудовано электрощитом с подводкой электроэнергии, иметь освещение, вентиляцию и отвечать всем противопожарным и санитарным требованиям.

а)

Рис. 3. Вскрытие трансформатора: a – подъем активной части, 6 – подъем съемной части бака, имеющего нижний разъем: 1-бак; 2-активная часть; 3-стропы; 4-съемная часть.

Особое значение придается подъемным механизмам и сооружениям. Они должны обеспечивать безопасность работ и облегчать трудоемкие операции. Подъемные механизмы (электрическая лебедка, мостовой кран, таль) к началу ремонта нужно смонтировать и проверить, а если срок их испытания истек испытать в соответствие с требованиями безопасности труда. Грузоподъемность механизмов, стропов, тросов выбирают соответственно массе трансформатора, которая указана на его табличке и в техническом паспорте.

При выемке из бака активной части 2 подъемные механизмы подвешивают на такую высоту, при которой расстояние от крюка до основания трансформатора было бы не меньше суммы расстояний А+Д+Б+В. Размеры А и Б берут из каталога или чертежа трансформатора, размер Д принимают равным 100 – 150 мм. Размер В получают, исходя из выбранных расчетом стропов 3. Аналогичный эскиз составляют при поднятии съемной части 4 бака. В зависимости от вида ремонта, типа и мощности трансформатора применяют различный инвентарь, приспособления, оборудование и материалы. В процессе ремонта их не всегда можно быстро изготовить или получить. Чтобы избежать задержек, их заранее доставляют на ремонтную площадку. Например, к началу капитального ремонта со сменой обмоток должны быть подготовлены: металлические леса, подмости, приспособление для съема и насадки обмоток, аппарат для электропайки, стропы для подъема трансформатора и активной части, противень под активную часть, основные материалы и запасные части.

Значительный объем подготовительных работ занимает подготовка масла. Так как при ремонте масло приходится заменять новым или очищать старое, его и маслоочистительную аппаратуру доставляют ближе к ремонтной площадке, прокладывают маслопроводы, подготовляют емкость для слива старого масла, устанавливают и подключают маслоочистительную аппаратуру (центрифугу, фильтр-пресс, цеолитовую установку). При этом особое внимание уделяют мерам пожарной безопасности и обеспечению рабочего места противопожарным инвентарем.

От правильности организации электрослесарем рабочего места зависит качество ремонта и производительность труда. При рациональном размещении на ремонтной площадке оборудования, приспособлений, инструментов и материалов достигается наименьшая затрата сил, устраняются непроизводительные затраты времени, обеспечивается безопасность работ.

При правильной организации рабочего места на нем находятся только те материалы и инструменты, которые нужны для выполнения данного вида работ; инструменты, материалы и приспособления находятся на рабочем месте на расстоянии, удобном для пользования; при этом те, которые употребляются более часто, располагают ближе, и наоборот. Инструменты и приспособления размещают в разных ящиках верстака: мелкие и часто употребляемые в верхних, а более тяжелые и редко применяемые в нижних; крупные приспособления размещают на стеллажах и в специально отведенных местах. Измерительные инструменты хранят в специальном ящике в коробках или футлярах и после употребления протирают, слегка смазывают и аккуратно укладывают на свое место. На рабочем месте инструменты располагают в строгом порядке, не кладут друг на друга и на посторонние предметы, оберегают от ударов и грязи. По окончании работы инструменты, приспособления и материалы убирают.

Слесарный верстак должен быть оборудован настольно-сверлильным станком, электроточилом, тисками и содержать необходимый для ремонта комплект инструментов и приспособлений.

Материалы размещают в отдельных шкафах, ящиках, запасные части на стеллажах; техническая документация хранится в столе или в книжном шкафу. На рабочем месте у активной части и бака должны быть установлены штепсельные розетки для включения переносных осветительных ламп безопасного пониженного напряжения.

Заключение

Для разборки трансформатор доставляют на ремонтную площадку и устанавливают под крюком подъемного механизма. Расширитель и радиаторы трансформаторов III габарита и более демонтируют на месте их установки. При большом объеме ремонта их доставляют в мастерскую. До разборки трансформатор тщательно осматривают снаружи и выявляют внешние неисправности: течь масла, механические повреждения бака и расширителя, сколы и трещины на фарфоровых вводах; оценивают состояние армировочной замазки и фланцев вводов, уплотнений; убеждаются в исправности пробивного предохранителя, маслоуказателя и термометра. Выявленные дефекты заносят в ведомость технического состояния трансформатора. После этого, пользуясь отверткой и гаечным ключом, демонтируют термометр, термометрический сигнализатор, пробивной предохранитель, цепи сигнализации и защиты. При демонтаже термосигнализатора шланг капилляра осторожно сматывают в бухту, не делая резких изгибов.

Далее очищают наружную поверхность трансформатора. При сильном загрязнении ее очищают металлическими скребками, щетками и салфетками, смоченными в растворителе. В зависимости от высоты трансформатора эту работу выполняют с пола или с подмостей и лесок. Иногда до разборки очищают только крышку, а остальную поверхность очищают параллельно с ремонтом активной части. Если в результате осмотра и очистки трансформатора обнаруживается просачивание масла в сварных швах, фланцах или других местах, для более полного определения дефекта трансформатор подвергают избыточному давлению масляного столба. Затем частично или полностью сливают масло.

Список литературы

1.      Лыкин А.Б.  Электрические сети и системы.М.,Логос, 2008

2.      Боровиков В.А. Электрические сети энергетических систем,Минск,  «Высшая школа»,2008

3.      Поярков К.М.    Электрические станции, подстанции, линии и сети  Минск, « Высшая школа»: 2007

4.      Конюхова Е.А. Электрические сети и системы, НТФ; «Энергопрогресс», 2008

2