Контроль стану трансформатора

      Будь-який силовий трансформатор експлуатується роками (відомі випадки роботи трансформатора протягом 40 і більше років) у різних режимах і при різних зовнішніх впливах. Ця різноманітність не може бути представлена аналітично. Потрібна деяка система оцінки стану трансформатора, організована для підприємства.
    Зовнішні дослідження силових трансформаторів проводяться в межах, обумовлених нормативно-технічною та конструкторською документацією.

Однак досвід експлуатації визначає необхідність оцінки зношеного обладнання у таких випадках:

• коли близький або настав термін закінчення експлуатації згідно з «Системою технічного обслуговування та ремонту»;
• якщо через інтенсивну роботу відбувається фізичний знос;
• коли має місце амортизаційний чи моральний знос.

    У цих випадках виникає необхідність попередньої оцінки стану зношеного електрообладнання для розробки плану досить ефективних методів подальших випробувань або заходів щодо підтримки функціонування електрообладнання. Наведемо деякі прийоми, що дозволяють оцінювати зношене обладнання.
   Зовнішні дослідження включають: контроль показань вимірювальних приладів; перевірку рівня, тиску, температури та кольору олії; взяття проб олії; перевірку справності засобів сигналізації, захисту, автоматики та газового реле; візуальний контроль поверхонь вводів та ізоляторів, ошинування, кабелів та контактних з'єднань.
   Дослідження здійснюються оглядом, найпростішими та спеціальними приладами. Найбільш ефективний тепловізорний контроль, що включає термографію. Досвід експлуатації свідчить, що виявити початок розвитку одного з основних дефектів високовольтних вводів - відкладення металоутримуючих колоїдних частинок на фарфорі - дозволяє виявлення зони підвищеного (на 1 ... 2 ° С) нагріву, що виникає при появі навіть незначних смуг осаду.

  Термографія проводиться в процесі експлуатації, коли виявляється та чи інша аномалія і робляться припущення про можливі несправності, наприклад:

• локальні нагрівання на стінках бака силового трансформатора можуть виникати через руйнування ізоляції шпильок або обриву шинок заземлення;
• аномальним вважається підвищення температури, якого немає на сусідніх фазах чи схожих силових трансформаторах;
• спостерігається нерівномірний розподіл теплових втрат за висотою обмотки та локальні нагрівання на стінках бака свідчать про можливість прискореного старіння ізоляції окремих котушок або витків;
• перегріви крайніх обмоток високовольтних вводів говорять про набухання додаткової паперової ізоляції або шламоутворення;
• підвищення температури корпусу маслонасоса можливе через тертя крильчаток, дефект підшипників, виткового замикання в обмотці електродвигуна;
• порушення плавного підвищення температури по висоті термосифонного фільтра свідчить про можливе шламоутворення, випадково закриту засувку або роботу силового трансформатора в режимі холостого ходу;
• при низькій температурі труб радіаторів можливі несправність плоского крана радіатора, або помилкове його закриття, корозія труб та шламоутворення;
• різке падіння температури в маслопроводі після газового реле або відсічного клапана говорить про можливість дефекту крана, розташованого біля газового реле;
• нагрівання розширювача герметичного маслонаповненого високовольтного введення можливе при утворенні короткозамкнутого контуру всередині розширювача;
• поздовжній нагрівання на поверхні фарфорової покришки, починаючи від верхнього фланця, можливий при появі часткових розрядів через зволоження верхньої частини кістяка високовольтного введення;
• порушенні герметичності прокладок маслорозширювача та попаданні вологи;
• нерівномірність температури на поверхні високовольтного введення може виникати через набухання або зміщення його паперової основи, а також через шламоутворення на уступах його остова або порушення циркуляції олії в ньому.

Контроль за станом маслоочисних та маслозбірних пристроїв (маслоочисного фільтра, паперової ізоляції обмоток) під час експлуатації здійснюється експрес-аналізом на зволоження масла по зміні кольору індикаторного силікагелю, який при вбиранні вологи рожевіє та набуває яскравого забарвлення.
    Якщо ж передбачається проводити аналіз олії визначення кількості фуранових сполук, якими оцінюється ступінь полімеризації паперової ізоляції обмоток, то забір проб олії з силового трансформатора необхідно проводити до зміни термосифонних фільтрів. (За наявності в силовому трансформаторі термосифонного фільтра фуранові продукти, що утворюються, адсорбуються і розпадаються через кисле середовище на силікагелі, а інформація про старіння ізоляції може надходити тільки при встановленні динамічної рівноваги між продуктами поглинання і виділення сорбенту.)
     Перевірку дії систем охолодження, РПН, маслонасосів і двигунів приводів необхідно проводити періодично та ретельно, оскільки за статистикою порушення в роботі пристроїв РПН та ПБВ становлять 14…24 %, а елементів системи охолодження – 8,6 %.
     Основними вузлами, де з'являються дефекти силових трансформаторів є пристрої регулювання напруги. Досвід експлуатації РПН показує, що при нормальному газовиділенні через поганий стан контактів РПН можливий розвиток аварії на силових трансформаторах. З цим парадоксом необхідно рахуватися.
     Якщо силовий трансформатор має систему примусової циркуляції олії, то забір проб олії слід проводити як за включеної, і при вимкненої системі циркуляції (ступінь забруднення олії механічними домішками визначається за температурної залежності tg5). Якщо старий силовий трансформатор має сильне забруднення активної частини, то при включенні примусової циркуляції олії відбудеться зниження його пробивної напруги.
     Виявлення та локалізацію часткових розрядів електричними та акустичними методами необхідно здійснювати у силових трансформаторах напругою 330 кВ і вище, проте відомі випадки їх виявлення і за більш низької напруги. Часткові розряди - небезпечний вид внутрішніх дефектів силових трансформаторів, що розвиваються, тобто поява часткових розрядів між обмоткою і бар'єрною ізоляцією, це свідчить про зниження ефективної циркуляції масла в каналі. При цьому необхідна перевірка роботи системи охолодження та аналіз олії. Якщо ж рівень стійких часткових розрядів перевищує рівень перешкод у п'ять і більше разів, значить є небезпечний дефект трансформатора, що розвивається.
     У трансформаторах різного типу існують характерні зони підвищеної вібрації, і потрібно проводити оцінку рівня та характеру шуму у цих зонах.
     При вібрації всього бака силового трансформатора можливе порушення жорсткості установки на котках або фундаменті. У цьому випадку необхідно перевірити положення черевика або встановити додаткові прокладки. Якщо в режимі навантаження посилюється вібрація силового трансформатора, або змінюється частота вібрації, або з'являється модульований шум, це свідчить про погіршення запресування обмоток і магнітопроводу.
     Якщо присутні резонансні коливання (шум) на частотах до 100 Гц, значить вібрації викликані вентиляторами та маслонасосами, проте можливе і те, що вони пов'язані з електродинамічні процеси (магнітострикція в магнітопроводі та електродинамічні процеси в обмотці). Причинами резонансних коливань на частотах 300 і 500 Гц може бути розпресування або дефект складання магнітопроводу.

    Якщо при переході від режиму холостого ходу до режиму навантаження вібрація бака силового трансформатора зменшується, то вібраційні дефекти відсутні. Якщо частота і амплітуда вібрації перевищують контрольне значення, пропорційне квадрату струму, можливе послаблення вузлів кріплення або втрата радіальної стійкості обмоток. Якщо це перевищення відбувається поступово (від виміру до виміру), має місце зниження запресування обмотки.
    При відключенні електродвигунів вентиляторів силового трансформатора із системою охолодження Д за ГОСТ 11677-85 допускається його навантаження до 50 % від номінальної потужності (при відключенні електродвигунів вентиляторів можлива локалізація джерела шуму).
    Результати зовнішнього дослідження вносять у карту огляду, у якій передбачені відповідні показники стану окремих частин та деталей та виявлені під час зовнішнього дослідження дефекти. Виявлені дефекти записуються у журналі чергового персоналу.
     Ресурсна діагностика силових трансформаторів має здійснюватися обов'язково. Мінімальна оцінка їх стану включає зовнішній огляд і взяття проб масла, а також діагностику в обсязі міжремонтних випробувань. Другий рівень дослідження - контроль внутрішнього стану трансформатора може здійснюватися із залученням спеціалізованих підрозділів. На цьому рівні діагностування технічного стану трансформатора ставиться мета: більш точно, ніж на першому рівні оцінити його фізичний і моральний знос і обґрунтувати можливість продовження експлуатації, а також виявити внутрішні та аварійні дефекти.

   Ресурсна діагностика включає три етапи дослідження:

• лабораторний - фізико-хімічний аналіз олії та хроматографічний аналіз розчинених газів;
• тестовий - випробування та контроль параметрів без включення та з відключенням напруги;
• аналітичний - діагностика стану за отриманими результатами досліджень та експертних запитів.

Лабораторний етап складається з аналізу взятих при зовнішньому дослідженні проб олії та заповнення відповідних форм для подальшого зберігання результатів. Аналіз проб здійснюється з метою визначення властивостей масла як елемента ізоляції та охолодного середовища трансформатора, РПН, високовольтних вводів та дугогасного середовища в пристроях РПН, а також як джерела інформації про внутрішній стан обладнання.
Результати лабораторних випробувань олії дозволяють виділити дві області його експлуатації: область нормального стану та область ризику.
Нормальний стан олії відповідає інтервалу від граничних значень його характеристики після заливання до значень, що обмежують область нормального стану олії в експлуатації. Стан олії, що гарантує надійну роботу трансформатора мінімально, визначається контролем трьох показників - пробивної напруги, кислотного числа та температури спалаху в закритому тиглі.

Бистрицький Г.Ф. «Вибір та експлуатація силових трансформаторів»
  До списку статей