Элементы трансформатора
Обмотки |
Повреждение
Междувитковое замыкание
Возможные причины
Естественное старение и износ изоляции; систематические перегрузки трансформатора; динамические усилия при сквозных коротких замыканиях
Замыкание на корпус (пробой); междуфазное замыкание
Старение изоляции, увлажнение масла и понижение его уровня; внутренние и внешние перенапряжения; деформация обмоток вследствие динамических нагрузок при сквозных коротких замыканиях
Отгорание отводов обмоток в результате низкого качества соединения или электродинамических нагрузок при коротких замыканиях
Нарушение регулировки переключающего устройства
Оплавление контактной поверхности
Перекрытие на корпус
Термическое воздействие сверхтоков на контакт при коротких замыканиях
Трещины в изоляторах; понижение уровня масла в трансформаторе при одновременном загрязнении внутренней поверхности изолятора
Перекрытие между вводами отдельных фаз
Повреждение изоляции отводов к вводам или переключателю
Увеличение тока холостого хода "Пожар стали"
Ослабление шихтованного пакета магнитопровода
Нарушение изоляции между отдельными пластинами стали или изоляции стяжных болтов; слабая прессовка пластин; образование короткозамкнутого контура при повреждении изоляционных прокладок между ярмом и магнитопроводом; образование короткозамкнутого контура при выполнении заземления магнитопровода со стороны вводов обмоток ВН и НН
Течь масла из сварных швов, кранов и фланцевых соединений
Нарушение сварного шва от механических или температурных воздействий; плохо притерта пробка крана; повреждена прокладка под фланцем
Газовая защита может срабатывать ложно по следующим причинам:
- сотрясения трансформатора в результате воздействия больших токов перегрузки, проходящих по его обмоткам, а также сквозных токов короткого замыкания за трансформатором;
- ненормальная вибрация 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;
- неправильная установка 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 выяснения 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 внутри трансформатора можно предварительно судить по цвету выделяющегося в реле газа. Желтый цвет газов свидетельствует о повреждении дерева, беловато-серый — бумаги, а черный — масла.
Для проверки горючести газов зажигают спичку и подносят ее к чуть приоткрытому верхнему крану реле. Горючесть газов свидетельствует о внутреннем повреждении трансформатора.
Признаки, причины и способы устранения неисправностей силовых трансформаторов, находящихся в эксплуатации
Основные признаки неисправности
Наиболее вероятная причина неисправности
Способы устранения неисправности
1. Сильный и неравномерный шум в трансформаторе, сопровождающийся потрескиванием разрядов
1. Ослабление прессовки стальных листов магнитопровода
2. Перекрытие с обмотки или отводов на корпус
3. Обрыв заземления
1. Подтянуть стяжные болты, прессующие маг-
2. Улучшить изоляцию отводов
3. Восстановить заземление
2. Повышенный нагрев, небольшое увеличение тока на стороне питания, разница омических сопротивлений постоянному току отдельных фаз обмоток трансформатора
Витковое замыкание, явившееся следствием естественного старения изоляции, систематических перегрузок или динамических усилий при коротких замыканиях
1. Устранить витковое замыкание
2. Частично или полностью заменить обмотку поврежденной фазы
3. Выброс масла с разрушением стеклянной мембраны выхлопной трубы
Междуфазное короткое замыкание, вызванное:
а) старением изоляции;
б) понижением уровня масла и его увлажнением;
в) внутренними или внешними перенапряжениями;
г) протеканием сверхтоков при сквозных коротких замыканиях
Трансформатор подвергнуть ревизии, а при выявившейся необходимости — капитальному ремонту с заменой или без замены масла
4. Появление трещин на изоляторах, скользящих разрядов или следов перекрытия изоляторов
Не обнаруженные ранее трещины заводского происхождения или появившиеся при монтаже и эксплуатации. Набросы посторонних предметов. Перекрытие между вводами различных фаз
Заменить поврежденный изолятор. Устранить наброс. Увеличить изоляционное расстояние между фазами
5. Появление течи масла из кранов или швов бака из под прокладок
Плохо притертые пробки кранов.
Недоброкачественный сварной шов.
Недостаточное уплотнение в месте установки прокладки.
Низкое качество или отсутствие прокладки
Притереть пробку крана. Вырубить шов в месте течи и сварить вновь. Улучшить уплотнение путем затяжки болтов. Заменить прокладку, а в случае ее отсутствия — установить прокладку
6. Срабатывание реле газовой защиты трансформатора на сигнал
Начавшийся процесс разложения масла вследствие:
а) виткового замыкания в обмотке;
б) замыкания на корпус (пробой);
в) обрыва цепи в обмотке;
г) выгорания контактной поверхности переключателя
а) устранить замыкание в обмотке;
б) устранить замыкание на корпусе;
в) восстановить электрическую цепь обмотки;
г) заменить выгоревший контакт переключателя
7. Срабатывание реле газовой защиты трансформатора на отключение
Развившийся бурный процесс разложения масла в трансформаторе вследствие:
а) "пожара стали", возникшего в результате циркуляции больших токов, вызванных образовавшимся замкнутым контуром;
б) междуфазного короткого замыкания;
в) внутренних или внешних перенапряжений
Трансформатор подвергнуть испытанию, а в случае необходимости — ревизии и капитальному ремонту с выемкой сердечника
8. Срабатывание максимальной (токовой) или дифференциальной защиты
Пробой на корпус вводов трансформатора, перекрытие между фазами вследствие наброса или других причин
Заменить поврежденный изолятор. Устранить наброс или причины, вызвавшие действие защиты
Выявление неисправности силовых трансформаторов путем испытаний
Некоторые способы выявления неисправности
1. Измерение сопротивления изоляции мегомметром
Значительная разница в сопротивлениях изоляции одной и другой обмотки, а также между обмотками
Повреждение изолятора вывода
Отсоединить концы обмоток от выводов и измерить раздельно сопротивление изоляции обмоток в каждого вывода относительно корпуса трансформатора. В трех зажимных выводах в. н. опробовать каждую шпильку вывода
Значительная разница в сопротивлении изоляции обмоток при измерении их в холодном и горячем состоянии
Влажность изоляции обмоток
Произвести специальный прогрев или сушку обмоток с испытанием электрической прочности масла на пробой
2. . Измерение омического сопротивления обмоток на всех ответвлениях
Значительный разброс показаний приборов на разных ступенях переключателя
Плохой контакт в переключателе вследствие загрязнения или оплавления поверхности контакта
Очистить поверхности контактов от грязи, нагара и частиц оплавленного металла и отрегулировать переключатель
Значительная разница в величинах сопротивления по фазам
Неправильное присоединение отвотов к зажимам переключателя.
Пересоединить концы отводов к зажимам переключателя
Плохой контакт на присоединениях выводов.
Зачистить и подтянуть контакты
Плохой контакт в пайках
Произвести пофазное измерение сопротивления с присоединенными и отсоединенными выводами
3. Измерение группы соединения обмоток
Получаемые результаты не соответствуют ни одной группе соединений
Одна из обмоток одной фазы "вывернута" (перепутано направление намотки или начало и конец обмотки)
Проверить линейный коэффициент трансформации
Произвести пофазное измерение группы
4. Опыт х. х. (холостого хода)
Значительно завышенный ток и потери х.х.
Витковое замыкание в обмотке
Вынуть сердечник из бака и произвести испытание до обнаружения местного нагрева или появления дыма
Наличие замкнутого контура через стяжные болты и прессующие плиты.
Проверить изоляцию стяжных болтов
Неправильное включение параллельных обмоток
Проверить правильность распределения тока между параллельно включаемыми секциями при нагрузке (проверяется по двум амперметрам при опыте короткого замыкания), а также равенство напряжений на секциях, соединяемых параллельно (проверяется по равенству показаний двух вольтметров)
Значительное увеличение тока х. х.
Недоброкачественная шихтовка магнитопровода, неполное сечение верхнего ярма за счет недоукладки числа листов
Осмотреть и произвести замер сечения ярма.
Определить соответствие имеющегося сечения требуемому путем сопоставления
Значительное увеличение потерь х. х.
Плохая изоляция между листами стали магнитопровода
Снять обмотки и на временных обмотках повторить испытание с проверкой, местных нагревов магнитопровода
Начавшийся процесс "пожара стали"
Обратить особое внимание на качество шихтовки стыков и наличие изоляционных прокладок
5. Опыт к.з. (короткого замыкания)
Значительно повышенное напряжение и потери к. з. или значительное повышение напряжения к. з.
Плохой контакт на перемычке, закорачивающей выводы обмоток
Проверить соответствие сечения и качество контактов на перемычке по признакам нагрева
Плохой контакт на выводах или переключателе
Вынуть и детально обследовать сердечник, предварительно измерив точно омическое сопротивление
Плохой контакт в схеме обмоток или в переключателе со стороны питания
Измерить омическое сопротивление
Значительное повышение потерь к. з.
Неправильное токораспределение на параллельных ветвях
Вынуть и обследовать сердечник
Повреждения, наиболее характерные для отдельных алементов силовых трансформаторов
Естественное старение и износ изоляции. Систематические перегрузки трансформатора. Динамические усилия при. сквозных к.з.
Замыкание на корпусе (пробой). Междуфазное к.з.
Старение изоляции, увлажнение масла и понижение его уровня. Внутренние и внешние перенапряжения.
Деформация обмоток вследствие протекания сверхтоков при сквозных к. з.
Отгорание отводов (выводных концов) обмотки вследствие низкого качества соединения или электродинамических усилий при к. з.
2. Переключатели напряжения
Нарушение регулировки переключающего устройства
Оплавление контактной поверхности
Термическое воздействие сверхтоков на контакт при к.з.
Перекрытие на корпус
Трещины в изоляторах. Попадание влаги внутрь мастико-наполненных вводов.
Понижение уровня масла в трансформаторе при одновременном загрязнении внутренней поверхности изоляторов
Перекрытие между вводами отдельных фаз
Недостаточное изоляционное расстояние. Наброс постороннего предмета
Нарушение изоляции между отдельными листами стали или стяжных болтов. Слабая прессовка стали. Образование короткозамкнутого контура при повреждении изоляционных прокладок между ярмом и стержнями магнитопровода у стыковых трансформаторов. Образование короткозамкнутого контура при выполнении заземления магнитопровода со стороны выводов обмоток ВН и НН
5. Бак, радиаторы и прочая арматура
Течь масла из сварного шва, кранов и фланцевых соединений
Плохое качество сварки или нарушение сварного шва от механических воздействий
Недостаточно притерта пробка в корпусе крана
Низкое качество прокладок и уплотнений в местах фланцевых соединений
6. Реле газовой защиты
Срабатывание реле газовой защиты при отсутствии повреждений в трансформаторе (ложное срабатывание)
Попадание воздуха в трансформатор. Резкое повышение или понижение уровня масла вследствие быстрого нагрева или охлаждения масла
Отказ реле газовой защиты (несрабатывание) при возникновении или развитии повреждения в трансформаторе
На работающем трансформаторе не была включена газовая защита. Заедание поплавков в камере. Неудовлетворительное состояние контактов реле
1. «Старение» межлистовой изоляции магнитопровода, отдельные местные повреждения ее, замыкание отдельных листов. Признаки повреждения — увеличение тока и потерь холостого хода, быстрое ухудшение состояния масла, понижение его температуры вспышки, повышение кислотности масла и понижение пробивного напряжения.
2. «Пожар» стали, повреждение изоляции стяжных болтов, замыкание листов магнитопровода, касание в двух местах магнитопровода каких-нибудь металлических частей, в результате чего образуются замкнутые контуры для вихревых потоков. Признаки повреждения — повышение температуры трансформатора, появление газа черного или бурого цвета в газовом реле, воспламеняющегося при поджоге, Масло меняет цвет, становится темным и имеет резкий специфический запах вследствие разложения (крекинг-процесс).
3. Ослабление прессовки магнитопровода, свободное колебание крепящих деталей, колебание крайних листов магнитопровода. Признаки повреждения — ненормальное гудение, дребезжание, жужжание. Эти же признаки могут быть и следствием повышения против нормального первичного напряжения.
4. «Старение» и износ изоляции. Износ изоляции может произойти из-за длительной эксплуатации трансформатора, однако наблюдается и преждевременный износ, который является результатом частых перегрузок или недостаточно интенсивного охлаждения при номинальной нагрузке. Ухудшение условий охлаждения может произойти из-за осадков шлама на обмотки, загрязнения междуобмоточных промежутков и при “старении” масла.
В практике принято следующее разделение изоляции по классам годности:
1-й класс — изоляция эластичная, мягкая, не дает трещин и деформаций; такая изоляция считается хорошей;
2-й класс — изоляция твердая, прочная, без трещин, не дает трещин и деформаций при нажатии рукой и с трудом отделяется с помощью ножа; такое состояние изоляции считается удовлетворительным;
3-й класс — изоляция хрупкая, при нажатии или постукивании расслаивается или появляются мелкие трещины и деформации;
4-й класс — изоляция имеет трещины, при нажатии рукой осыпается, замечаются оголенные участки; изоляция считается плохой, и требуется смена обмоток.
для определения прочности изоляционных прокладок в ремонтной практике проверка состояния электрокартона производится на образцах, вырезанных из изоляции различных частей трансформаторов. Вырезанную полоску электрокартона сгибают пальцами под прямым углом или складывают вдвое без сдавливания листа сгиба. Если при полном сгибе вдвое электрокартон не ломается, изоляция считается хорошей, если при полном сгибе ломается, то удовлетворительной, т. е. ограниченно годной, а если картон ломается еще при сгибе до прямого угла, то негодной.
5. Витковое замыкание в обмотках. Такое замыкание возникает при разрушении изоляции обмотки вследствие ее износа, деформация обмоток при КЗ, толчка нагрузки, различного рода перенапряжениях в аварийных режимах, снижениях уровня масла до обнажения обмоток и в других случаях. Признаки повреждения — работа газовой защиты на отключение трансформатора с выделением горючего газа бело-серого или синеватого цвета; не- нормальный нагрев трансформатора с характерным бульканьем, неодинаковое сопротивление обмоток фаз при измерении их постоянным током. При значительных витковых замыканиях приводится в действие максимальная защита.
б. Обрыв обмотки, возникающий при сгорании выходных концов вследствие термического действия и электромеханических усилий токов короткого замыкания, плохой пайки проводников, выгорании части витков при витковых замыканиях. Признаки повреждения — работа газовой защиты вследствие образования дуги в месте обрыва.
7. Пробой и перекрытие внутренней и внешней изоляции трансформатора. Причинами перекрытия могут являться значительный износ изоляции, появление в ней трещин, в которые попадает грязь и сырость, а также атмосферные и коммутационные перенапряжения.
Рассмотрим более подробно возможные неисправности силовых трансформаторов.
Трансформаторы отечественного производства просты по конструкции, надежны и удобны в эксплуатации. Случаи повреждения трансформаторов вызваны: нарушением действующих правил эксплуатации, аварийными и ненормированными режимами работы, старением изоляции обмоток, некачественной сборкой на заводе или при монтаже и ремонте. Опыт монтажа и ремонта трансформаторов показывает, что две трети повреждений возникает в результате неудовлетворительного ремонта, монтажа и эксплуатации и одна треть — вследствие заводских дефектов. Основные повреждения приходятся на обмотки, отводы, выводы и переключатели (около 84 %).
Наиболее серьезная неисправность трансформаторов возникает при повреждении магнитопроводов (“пожар стали”), вследствие нарушения изоляции между отдельными листами стали и стягивающими их болтами. В стыковых магнитопроводах причиной аварий бывает нарушение изоляции в стыках между ярмом и стержнями. Местные нагревы стали магнитопровода возникают в результате разрушения или износа изоляции стяжных болтов, повреждения междулистовой изоляции и плохого контакта электрических соединений.
Междувитковые замыкания в обмотках и секционные пробои и замыкания возникают при толчкообразных нагрузках или коротких замыканиях и в результате деформации секций от механических усилий при токах короткого замыкания и при повреждении изоляции трансформации от атмосферных перенапряжений. Обрывы заземления магнитопрода также приводят к повреждению трансформатора, поэтому все металлические части магнитопровода, кроме стяжных шпилек, соединяют с баком трансформатора, который надежно заземлен полоской луженой жести или латуни толщиной 0,5 мм и шириной 25—30 мм. Способы заземления магнитопровода зависят от его конструкции. Это соединение может быть выполнено перемычкой между вертикальным прессующим болтом и болтом, крепящим крышку к баку трансформатора. При ремонте транс форматора следят за исправностью описанного заземления.
Обмотки — наиболее уязвимая часть транс форматоров, часто выходящая из строя. Наиболее распространенные повреждения обмотки — замыкания межу нитками и на корпус, междусекционные пробои, электродинамические разрушения, обрыв цепи. Перечисленные повреждения происходят в результате естественного износа изоляции, нарушения ее механической прочности при сроке работы выше 15 лет. Изоляция разрушается также при длительных перегрузках трансформатора, сопровождаемых перегревом обмоток (около 105 °С).
При сквозных токах КЗ вследствие динамических усилий наблюдается деформация обмоток, сдвиг их в осевом направлении и, как правило, механическое разрушение изоляции. Отгорание выводных концов, электродинамические усилия, небрежное соединение концов вызывают обрыв цепи обмоток, замыкание их на корпус или пробои с выходом трансформатора из строя.
При эксплуатации могут наблюдаться потрескивания внутри трансформатора, свидетельствующие о том, что между обмотками или их ответвлениями и корпусом происходят разряды (обмотки и металлические части магнитопроводов в трансформаторах представляют собой обкладки конденсатора). Это явление возникает в результате замыканий обмоток или ответвлений на корпус трансформатора при перенапрежениях или обрыве сети заземления. В этом случае трансформатор должен быть немедленно отключен, после чего газ необходимо проверить на горю- честь и отобрать пробу газа для проведения химического анализа.
Основные неисправности выводов транс форматоров: трещины, сколы и разрушения изоляторов в результате атмосферных перенапряжений, наброса металлических предметов или попадания животных на трансформатор, что приводит к междуфазному короткому замыканию на выводах, загрязнения изоляторов, некачественная армировка и уплотнение, срыв резьбы стержня при неправильном навинчивании и затягивании гайки. Наиболее характерные повреждения выводов — течь масла между фланцем вывода и крышкой, в армировке или в месте выхода стержня. Фланец представляет собой чугунную обойму и предназначен для крепления фарфорового вывода (изолятора) на крышке трансформатора, фарфоровый изолятор армирован во фланце армировочной замазкой, фланец закрепляется на крышке трансформатора болтами. Между фланцем и крышкой плотно уложена резиновая прокладка, на которую следует обратить внимание при ремонте.
Наиболее частые повреждения переключателей — оплавление или полное выгорание контактных поверхностей, вызываемое термическим действием токов короткого замыкания при недостаточном давлении (нажатии) подвижных контактов на неподвижные или при неполном их соприкосновении между собой.
Нарушение прочности сварных швов и недостаточная плотность прокладки между баком и крышкой вызывает течь масла из бака. Устраняют течь масла сваркой, а небольшие волосяные трещины ликвидируют чеканкой. Материалом для покрышечного уплотнения служит маслоупорная резина (марок С-90 и М-14) и пробковая прокладка; в отдельных случаях применяют картон неэлектрический, хлопчатобумажную или пеньковую веревку, асбестовый шнур. Прокладка из листового материала (клингерита, резины и пробкового листа) состоит из отдельных частей, которые соединены клеем или лаком.
Неисправности трансформаторов и способы их устранения
