Старіння трансформаторів
Трансформатори розраховані на очікуваний термін служби 30 років, хоча деякі з них у Японії експлуатуються вже понад 50 років.
Необхідність заміни трансформаторів може бути визначена шляхом оцінки індивідуальних умов, але для планування довгострокової програми заміни трансформаторів необхідно визначити очікуваний термін служби активу. Для вивчення впливу старіння трансформаторів компанія TEPCO вивела з експлуатації 20 трансформаторів з терміном служби від 30 до 50 років, щоб оцінити ступінь їхнього зносу в результаті старіння. До цього дослідження увійшли такі передавальні та розподільні трансформатори:
- Дев'ять передавальних трансформаторів у діапазоні напруги від 275 кВ до 500 кВ з потужністю від 200 МВА до 1000 МВА. Вік цих трансформаторів варіювався від 27 до 52 років.
- Одинадцять розподільних трансформаторів з первинною напругою 66 кВ мали номінали від 10 до 20 МВА. Вік цих трансформаторів варіювався від 13 до 50 років.
Вплив вмісту води.
Для трансформаторних підстанцій з низьким коефіцієнтом навантаження в процесі експлуатації, згідно з дослідженням TEPCO, є вирішальним фактором у визначенні терміну служби трансформатора стало зниження сили притиску, прикладеної до обмоток, через усадку ізоляції та впливу на механічні можливості.
Цей результат не зумовлювався зниженням ступеня полімеризації (CП), як нині вважають комунальні служби. Однак підвищення рівня СП може бути викликане неповним сушінням у процесі виробництва та високим вмістом залишкової води в ізоляційному папері. Така прискорена швидкість зниження СП безпосередньо впливає на термін служби трансформатора. Компанія TEPCO досліджувала СП обмотувального паперу та ізоляції з пресованого картону 20 трансформаторів, виведених з експлуатації, щоб визначити
вміст води та розчиненого в олії газу.
Ці трансформатори, спроектовані з консервантами як превентивний захід для запобігання деградації масла, в процесі експлуатації піддавалися навантаженню від 40 до 60 %.
Швидкість деградації трансформатора з високим вмістом води в обмотувальній папері (від 1,5 до 3 %) вище, ніж у трансформатора з низьким вмістом води в папері (менше 1,5 %) Якщо врахувати, що розрахунковий термін служби трансформатора становить 400 років, то трансформатори з високим вмістом води в папері 4 води в папері – 80 років.
Як правило, трансформатори, виготовлені до 1980-х років, мають більш високий середній вміст води у паперовій ізоляції, оскільки на той час умови сушіння та допустимий вміст води не були визначені.
Таким чином, у випадку трансформатора з низьким вмістом води в паперовій ізоляції зменшення СП не є вирішальним фактором при визначенні терміну служби трансформатора. кореляція між ДП та CO2 + CO.
Сила затискання обмотки
Кінцева ізоляція обмотки трансформатора складається з пресованого картону та розпірок, розташованих зверху та знизу обмотки, які затискаються металевими фітингами. При усадці ізоляції зусилля затискача зменшується. Усадку ізоляції можна розділити на три стадії:
1. Перша - ущільнення целюлозного волокна при попаданні в зазор, спричинене процесом сушіння та стискування.
2. Потім слідує друга стадія пластичного течії, коли волокна змінюються під впливом тиску теплового циклу.
3. Третя стадія - старіння, що викликає руйнування волокон у результаті термічної деструкції. Ці властивості можуть відрізнятися залежно від виробника трансформатора.
Коротке замикання
У міру зменшення сили затиску, доданої до обмотки, сила відносного зминання зменшується внаслідок зниження осьової сили затиску під час короткого замикання.
Зминання відбувалося, коли початкова сила затиску становила 100 %, а залишкова сила затиску зменшувалася приблизно до 30 %. Сила затискання зменшується з часом, і передбачається, що термін служби трансформатора становить близько 70-80 років, хоча це залежить від коефіцієнта навантаження, коли сила затискання, яка починає впливати на силу машини, зменшується на 30-40 % в умовах короткого замикання.
Дослідження, проведене TEPCO, підтвердило, що зниження сили затиску і обсяг вироблення CO2 + CO корелюють. службами, що показало, що перше зусилля затиску для намотування було різним (1-3 Н/мм2) в залежності від виробника. затиску на заводі.
У специфікацію трансформаторів TEPCO включено необхідність забезпечення сейсмостійкості для протистояння землетрусам, що відбуваються в Японії.
Наприклад, через землетрус відбулося значне зміщення обмотки трансформатора в 23-річному трансформаторі 500 кВ, що працює з високим коефіцієнтом навантаження.
Обмотка зрушилася на 15 мм, збільшивши зазор між високовольтною та низьковольтною обмотками. Крім того, прокладання повітроводів зруйнувалися між пресованими плитами.
Сейсмічне прискорення становило 890 галлів лише на рівні землі та 1720 галлів у центрі тяжкості трансформатора. Це перевищило проектну специфікацію Японської асоціації електриків у 500 гал, що еквівалентно 0,5 м/сек2 (1,64 фути/сек2).
Зміщення витків обмотки трансформатора було відзначено і в інших
трансформаторів, різних виробників, розташованих на тій же електростанції.
В результаті дослідження, проведеного під час виведення трансформатора з експлуатації, зусилля затиску знизилося приблизно на 60 %, а зміщення обмотки - на 40 %.
Коли сила затискання зменшується в результаті термічної деградації, зміщення обмотки відбувається навіть при незначному землетрусі.
Вона також використовується як засіб визначення необхідності ремонту трансформаторів 60-500 кВ / 275 кВ, сейсмічні переміщення яких на рівні землі були надзвичайно великі внаслідок Великого східно-японського землетрусу, що стався в 2011 році.
TEPCO встановила термін служби в 65 років для трансформаторів надвисокої напруги/ВН та 75 років для розподільчих трансформаторів, оскільки саме в ці періоди починає знижуватися сила затискання обмоток. Що помітно впливає на механічні характеристики. Однак, якщо термін служби трансформатора, що піддається швидкому зниженню СП внаслідок високого вмісту води у паперовій ізоляції або якщо встановлений ризик виходу з ладу, необхідна передчасна заміна трансформатора.
До списку статей
Всього коментарів: 0