Введение
Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.
Принято различать трансформаторы малой мощности с выходной мощностью 4 кВ·А и ниже для однофазных сетей и 5 кВ·А и ниже для трехфазных сетей и трансформаторы силовые мощностью от 6,3 кВ·А и более для трехфазных и от 5 кВ·А и более для однофазных сетей.
Назначение силовых трансформаторов — преобразование электрической энергии в электрических сетях и установках, предназначенных для приема и использования электрической энергии.
Силовые трансформаторы подразделяются на два вида. Трансформаторы общего назначения предназначены для включения в сеть, не отличающуюся особыми условиями работы. Трансформаторы специального назначения предназначены для непосредственного питания потребительской сети или приемников электрической энергии, если эта сеть или приемники отличаются особыми условиями работы.
Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов каждой электрической сети. Передача электрической энергии на большие расстояния от места ее производства до места потребления требует в современных сетях не менее чем пяти - шестикратной трансформации в повышающих и понижающих трансформаторах.
Особо важными задачами являются повышение качества трансформаторов, использование прогрессивной технологии производства, экономия материалов при их производстве и возможно низкие потери энергии при их работе в сети.
Цель работы: Рассмотреть существующие виды специальных трансформаторов, проанализировать силовые трансформаторы их назначение, конструкцию, характеристики, техническое обслуживание и т.п. на примере трансформатора ТРДН-25000/110. Исследовать трансформаторное масло: назначение, свойства и т.д. Узнать каким испытаниям трансформаторное масло подвергают в лабораториях и в каких случаях масло заменяют на новое, а в каких восстанавливают его свойства.
Объект исследования: Трансформатор ТРДН-25000/110, трансформаторное масло.
Предмет исследования: Конструкция, свойства, функции трансформатора ТРДН-25000/110. Отбор проб масла.
1 Общие требования по охране труда
1.1 Допуск к выполнению работ:
К работам по обслуживанию силовых трансформаторов, автотрансформаторов и масляных реакторов допускаются:
-лица мужского и женского пола не моложе 18 лет и имеющие группу по электробезопасности не ниже III;
- прошедшие обучение безопасным способам ведения работ по электробезопасности, имеющие соответствующее удостоверение и прошедшие стажировку (дублирование) в течение двух недель;
- прошедшие медицинское освидетельствование и допущенные по состоянию здоровья к работе,
- прошедшие вводный инструктаж и первичный инструктаж на рабочем месте.
1.2 Электротехнический персонал обязан:
- соблюдать правила внутреннего трудового распорядка;
- не употреблять спиртные напитки, а также запрещается находиться на рабочем месте, территории организации или в рабочее время в состоянии алкогольного, наркотического или токсического опьянения.
Курить разрешается только в специально установленных местах;
- выполнять только порученную работу;
- изучать и совершенствовать методы безопасной работы;
- работать в спецодежде с применением средств индивидуальной защиты в соответствии с установленными нормами;
- уметь оказывать первую доврачебную помощь пострадавшему при несчастных случаях. Знать, где находится аптечка с набором медикаментов, и при необходимости обеспечить доставку (сопровождение) пострадавшего в лечебное учреждение.
Знать местонахождение и уметь пользоваться первичными средствами пожаротушения, не загромождать доступ к противопожарному инвентарю, гидрантам и запасным выходам;
- соблюдать правила санитарной и личной гигиены;
- не принимать пищу на рабочем месте.
1.3 Во время работы на электротехнический персонал может воздействовать опасный производственный фактор:
- повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека.
Электротехнический персонал несет персональную ответственность за нарушение требований Инструкции в соответствии с законодательством РФ.
1.4 Требования по охране труда перед началом работы:
- Перед началом работы привести в порядок спецодежду, надеть ее так, чтобы она не имела развевающихся и свисающих концов.
- Надеть плотно облегающий головной убор и подобрать под него волосы.
- Подготовить для безопасной работы свое рабочее место (убрать все лишнее из-под ног, с проходов и не загромождать их).
- Подготовить и проверить защитные средства.
- Проверить исправность электроинструмента, приспособлений, приборов и расположить их в удобном и безопасном для работы месте.
- Проверить, достаточно ли освещено рабочее место.
1.5 Требования по охране труда при выполнении работы:
- Для обеспечения длительной надежной эксплуатации трансформаторов необходимо:
- соблюдение температурных и нагрузочных режимов, уровней напряжения;
- строгое соблюдение норм на качество и изолирующие свойства масла;
- содержание в исправном состоянии устройств охлаждения, регулирования напряжения, защиты масла и др.
- На баки однофазных трансформаторов должна быть нанесена расцветка фаз. На баках трехфазных трансформаторов и на баках средних групп однофазных трансформаторов должны быть сделаны надписи, указывающие мощность и порядковые подстанционные номера трансформаторов.
- На двери трансформаторных пунктов и камер наносятся предупреждающие знаки установленного образца и формы. Двери запираются на замок.
- Вновь устанавливаемые трансформаторы при отсутствии соответствующего указания завода-изготовителя могут не подвергаться внутреннему осмотру.
Осмотр со вскрытием необходим при наружных повреждениях, допущенных при транспортировании или хранении и вызывающих предположение о возможности внутренних повреждений.
- Трансформаторы, оборудованные устройствами газовой защиты, устанавливаются так, чтобы крышка имела подъем по направлению к газовому реле не менее 1 - 1,5%, а маслопровод от трансформатора к расширителю - не менее 2 - 4%.
-Выхлопная труба снабжается мембраной и соединяется с верхней частью расширителя. На маслопроводе между расширителем и газовым реле устанавливается кран.
- При обслуживании трансформаторов обеспечиваются удобные и безопасные условия наблюдения за уровнем масла, газовым реле, а также для отбора проб масла.
Осмотр высоко расположенных частей (3 м и более) работающих трансформаторов IV габарита и выше производится со стационарных лестниц с учетом требований правил техники безопасности.
- На всех маслонаполненных трансформаторах, оборудованных расширителем, устанавливаются термометры для измерения температуры масла.
- Трансформаторные установки оснащаются противопожарными средствами в соответствии с требованиями действующих ПУЭ.
- При наличии под трансформаторами маслоприемных устройств дренаж от них и маслопроводы необходимо содержать в исправном состоянии в соответствии с требованиями действующих ПУЭ.
- Уровень масла в расширителе неработающего трансформатора должен быть не ниже контрольных черт, соответствующих уровням масла в трансформаторе при температуре окружающей среды -45, +15, +40 град. С (по ГОСТ 11677-85).
- Персонал, обслуживающий трансформаторы, оборудованные переключателем коэффициентов трансформации ПБВ (переключатель без возбуждения), должен не менее 2 раз в год перед наступлением зимнего максимума и летнего минимума нагрузки проверить правильность установления коэффициента трансформации.
- Персонал предприятия, обслуживающий трансформаторы, снабженные устройством регулирования напряжения под нагрузкой (РПН), обязан поддерживать соответствие между напряжением сети и напряжением, устанавливаемым на регулировочном ответвлении.
Длительная (в течение сезона) работа трансформаторов с выведенным из схемы устройством РПН запрещается.
- В аварийных режимах допускается кратковременная перегрузка трансформаторов сверх номинального тока при всех системах охлаждения независимо от длительности и значения предшествующей нагрузки и температуры охлаждающей среды в следующих пределах:
Таблица 1
| МАСЛЯНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ |
Перегрузка по току, % 30,45,60,75,100
Длительность перегрузки, мин. 120,80,45,20,10
СУХИЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
Перегрузка по току, % 20,30,40,50,60
Длительность перегрузки, мин. 60,45,32,18,5
- При перегрузке трансформатора сверх допустимой нормы дежурный персонал обязан принять меры к его разгрузке (действуя в соответствии с местной Инструкцией).
- При автоматическом отключении трансформатора под действием газовой или дифференциальной защиты, а также после неуспешного автоматического повторного включения (АПВ) трансформатор может быть включен в работу только после устранения выявленных ненормальностей.
При отключении трансформатора, имеющего дифференциальную и газовую защиту, с прекращением электроснабжения потребителей допускается одно его повторное включение, если отключение произошло по одной из этих защит без видимых признаков повреждения, а другая защита не действовала.
При появлении сигнала работы газового реле обязательны осмотр трансформатора и определение по цвету и степени горючести газа характера его повреждения. При обнаружении в газовом реле горючего газа желтого или сине-черного цвета трансформатор должен быть немедленно отключен. Если газ в реле бесцветен и не горит, трансформатор может быть оставлен в работе.
- В целях снижения потерь для каждой электроустановки в зависимости от графика нагрузки должно быть определено и соблюдаться оптимальное число параллельно работающих трансформаторов.
- Смонтированные резервные трансформаторы необходимо постоянно содержать в состоянии готовности к включению в работу.
1.6 Параллельная работа трансформаторов допускается при следующих условиях:
- группы соединений одинаковы, а соотношения между мощностями не более 1:3;
- коэффициенты трансформации равны или различаются не более чем на +0,5%;
- напряжения короткого замыкания различаются не более чем на +10% среднего арифметического значения напряжения короткого замыкания включаемых на параллельную работу трансформаторов.
1.7 Перед включением трансформаторов производится их фазировка
- Для выравнивания нагрузки между параллельно работающими трансформаторами с различными напряжениями короткого замыкания допускается в небольших пределах изменение коэффициента трансформации путем переключения ответвлений при условии, что при этом ни один из трансформаторов не будет перегружен.
- Ток в нейтрали сухих трансформаторов при соединении обмоток по схеме "звезда-звезда" с нулевым выводом на стороне низшего напряжения должен быть не выше 25% номинального тока фазы.
1.8 Осмотр трансформаторов (без их отключения) производится в следующие сроки:
- в электроустановках с постоянным дежурным персоналом - 1 раз в сутки;
- в установках без постоянного дежурного персонала - не реже 1 раза в 6 месяцев.
-В зависимости от местных условий, конструкции и состояния трансформаторов указанные сроки осмотров трансформаторов без отключения могут быть изменены лицом, ответственным за электрохозяйство.
1.9 Внеочередные осмотры трансформаторов производятся:
- при резком изменении температуры наружного воздуха;
- при каждом отключении трансформатора действием газовой или дифференциальной защиты.
1.10 При осмотре трансформатора должны быть проверены:
- показания термометров и мановаккумметров;
- состояние кожухов трансформаторов и отсутствие течи масла, соответствие уровня масла в расширителе температурной отметке и наличие масла в маслонаполненных вводах;
- состояние маслоохлаждающих и маслосборных устройств, а также изоляторов;
- состояние ошиновки и кабелей, отсутствие нагрева контактных соединений;
- исправность устройств сигнализации и пробивных предохранителей;
- состояние сети заземления;
- состояние маслоочистных устройств непрерывной регенерации масла, термосифонных фильтров и влагопоглощающих патронов;
- состояние трансформаторного помещения.
1.11 Текущие ремонты трансформаторов (без РПН) с отключением производятся:
- трансформаторов центральных распределительных подстанций - не реже 1 раза в 2 года;
- трансформаторов, установленных в местах усиленного загрязнения, - по местным инструкциям;
- всех остальных трансформаторов - по мере необходимости, но не реже 1 раза в 4 года.
-Текущие ремонты трансформаторов и автотрансформаторов с РПН выполняются ежегодно.
- Трансформаторы мощностью 160 кВА и более должны эксплуатироваться с системой непрерывной регенерации масла в термосифонных и адсорбционных фильтрах.
- Трансформаторное масло должно подвергаться профилактическим испытаниям в соответствии с нормами.
1.12 Вывод трансформатора из работы необходим при обнаружении:
- сильного неравномерного шума и потрескивания внутри трансформатора;
- ненормального и постоянно возрастающего нагрева трансформатора при нормальных нагрузке и охлаждении;
- выброса масла из расширителя или разрыва диафрагм выхлопной трубы;
- течи масла с понижением его уровня ниже уровня масломерного стекла.
1.13 Требования по охране труда по окончании работы
- Привести в порядок рабочее место, убрать и сложить инструмент.
- Сообщить мастеру (или сменщику) обо всех неисправностях и недостатках, замеченных во время работы, и о принятых мерах к их устранению.
- Снять и сдать на хранение в установленном порядке спецодежду, средства индивидуальной защиты.
- Вымыть руки теплой водой с мылом.
1.14 Требования по охране труда в аварийных ситуациях:
- Немедленно прекратить работу при возникновении ситуаций, которые могут привести к аварии или несчастным случаям:
- отключить используемое оборудование;
- при возникновении пожара или загорания работник обязан:
- немедленно сообщить об этом в городскую пожарную службу по телефону 101, указав адрес объекта и что горит, и руководителю объекта;
- принять меры по обеспечению безопасности и эвакуации людей;
- приступить к тушению пожара с помощью имеющихся на объекте первичных средств пожаротушения;
- по прибытии подразделений пожарной службы сообщить им необходимые сведения о пожаре и мерах, принятых по его ликвидации;
- на период тушения пожара работник должен обеспечить охрану с целью исключения хищения материальных ценностей.
- Оказать необходимую первую доврачебную помощь пострадавшему на производстве, освободив его от действий травмирующего фактора (электротока, механизмов и т.д.).
- При получении травмы на производстве немедленно обратиться в лечебное учреждение, сообщить о случившемся непосредственному руководителю, сохранить рабочее место без изменений на момент получения травмы, если это не угрожает окружающим и не приведет к аварии.
2 Силовые трансформаторы
2.1 Устройство и принцип действия силовых трансформаторов
Каждая фаза трансформатора состоит из двух или трех изолированных друг от друга обмоток. Обмотки имеют разное (заданное) число витков. Они расположены на одном стержне магнитопровода, который изготовляют из феpромагнитного материала (сталь, никель, кобальт), обладающего большой магнитной проницаемостью. Когда по одной из обмоток проходит электрический ток, в ней возникает магнитное поле. Магнитная индукция этого поля пронизывает проводники другой обмотки, не обтекаемой первичным током, и наводит в ней напряжение, величина которого пропорциональна числу ее витков, участвующих в этом процессе.
По уравнению трансформатора напряжение во второй обмотке определяют по формуле
, (1)
где 
— частота переменного тока (для 50 Гц синусоидального тока); w — число витков обмотки; Ф — магнитный поток. Силовые трансформаторы установленные на электростанциях или подстанциях, служат для преобразования электроэнергии одного напряжения в другое, связи между отдельными элементами (участками) электрической сети, регулирования напряжения и перетоков мощности. Они представляют собой статическое электромагнитное устройство, имеющее две и более индуктивно связанных обмотки. По назначению трансформаторы делятся на повышающие и понижающие, по числу обмоток — на двухобмоточные, трехобмоточные и с расщепленными обмотками. Двухобмоточные трансформаторы имеют обмотки высшего напряжения (ВН) и низшего напряжения (НН); трехобмоточные — обмотки высшего напряжения, среднего напряжения (СН) и низшего напряжения. По числу фазных обмоток, размещенных на одном магнитопроводе, различают однофазные и трехфазные трансформаторы. Из трех однофазных трансформаторов составляется одна трехфазная группа.
Рисунок 1 - Схемы соединения обмоток двухобмоточного трансформатора с расщепленной обмоткой НН (о), трехфазного трехобмоточного автотрансформатора (б)
Трансформаторы с расщепленными обмотками (рис. 1) применяют в основном для снижения токов короткого замыкания в данной точке сети. Под трансформаторами с расщепленной обмоткой понимают такой трансформатор, одна из обмоток которого имеет две части и более, электрически несоединенные и имеющие раздельные выводы. Это позволяет использовать каждую часть независимо от других.
При необходимости отдельные части обмотки, если их номинальное напряжение одинаково, могут быть соединены электрически и включены на параллельную работу. Возможна также работа каждой части расщепленной обмотки при отключенной другой. Суммарная мощность всех частей расщепленной обмотки равна номинальной мощности трансформатора.
Трансформаторы с расщепленными обмотками (ГОСТ 17544—85) изготовляют на 500...750 кВ как однофазными, так и трехфазными. В отличие от обычного двухобмоточного трансформатора у трансформатора с расщепленной на две части обмоткой (НИ, и НН2) обмотка ВН имеет две параллельные ветви. У однофазного трансформатора ветви обмотки ВН и обмотки НН размещаются на разных стержнях магнитопровода. В трехфазном трансформаторе ветви расщепленной обмотки НН каждой фазы располагаются не на разных стержнях, а на одном стержне, сдвинутыми в осевом направлении. От взаимного расположения витков обмоток зависят эксплуатационные свойства и параметры схемы замещения трансформатора.
Однофазные трансформаторы с расщепленными обмотками применяют в соответствии с ГОСТ 17544—85 только для напряжений 500...700 кВ. Они не рассчитаны на серийное производство. Однако в будущем роль этих трансформаторов для сети напряжением до 35 кВ будет возрастать, так как растут токи короткого замыкания в сети напряжением 0,4... 35 кВ и их необходимо снижать.
2.2 Автотрансформатор
Автотрансформатор отличается от обычного трансформатора тем, что две его обмотки электрически соединены, что обусловливает передачу мощности не только электромагнитным, но и электрическим путем.
Автотрансформаторы широко применяют в сетях напряжением 150 кВ и выше благодаря их меньшей стоимости и меньшим суммарным потерям активной мощности в обмотках по сравнению с трансформаторами той же мощности. Потери мощности в стали автотрансформаторов также ниже по сравнению с трансформаторами.
Обычно у многообмоточного автотрансформатора электрически связаны обмотки ВН и СН, а обмотка НН (третичная обмотка) имеет электромагнитную связь. Три фазы обмотки высшего и среднего напряжения автотрансформатора соединяют в звезду и общую нейтраль их заземляют, а обмотка низшего напряжения всегда соединяется в треугольник. Обмотка высшего напряжения каждой фазы автотрансформатора состоит из двух частей: общей обмотки, или обмотки среднего напряжения, и последовательной обмотки. Благодаря наличию электрической связи между обмотками в автотрансформаторе иное токораспределение, чем в трансформаторе.
В сетях энергосистем автотрансформаторы применяют чаще всего как элементы связи в системообразующих точках разного напряжения ВН и СН.
Различие между понижающим и повышающим автотрансформатором состоит в том, что в общей обмотке первого проходит разность токов /с - /в, а в общей обмотке второго — их сумма /с + 1В. Кроме того, благодаря конструкционному расположению обмоток повышающие автотрансформаторы обладают сравнительно небольшим реактивным сопротивлением (10... 13 %) в режиме работы НН—ВН, что очень важно с точки зрения уменьшения суммарной реактивности электропередачи.
Понижающие автотрансформаторы, наоборот, имеют большое реактивное сопротивление (24... 36 %) между обмотками ВН— НН, что благоприятно сказывается на ограничении величин тока КЗ на стороне НН. В то же время большое значение реактивного сопротивления затрудняет регулирование напряжения и увеличивает потребление реактивной мощности.
Недостатком электрической связи обмоток ВН и СН автотрансформатора является возможность непосредственной передачи перенапряжений из одной сети в другую. Для защиты изоляции автотрансформатора от повреждений на выводах высшего и среднего напряжений устанавливают вентильные разрядники, присоединяемые непосредственно (без разъединителей) к вводам автотрансформатора.
Для уменьшения токов однофазных КЗ в нейтрали автотрансформаторов включают токоограничивающие реакторы типа РОН-35, которые включают без разъединителей к ошиновке нейтрали.
Заземление нейтралей всех работающих в энергосистеме автотрансформаторов приводит к увеличению токов однофазного КЗ.
2.3 Технические данные трансформаторов
Технические данные трансформаторов указаны на специальных щитках, которые крепятся к баку трансформатора. В них пере- числены все необходимые сведения о трансформаторе, в том числе: тип трансформатора (автотрансформатора); обозначение схемы и группы соединения обмоток; номинальная частота; вид переключения ответвлений; номинальная мощность, кВ-А; номинальное напряжение трансформатора и напряжение ответвлений, кВ; номинальные токи, А; напряжение короткого замыкания, %; полная масса трансформатора, кг или т; масса масла, кг или т; масса активной части, кг или т; транспортная масса (если она равна или больше 90 т); масса съемной части бака в транспортном состоянии, кг или т.
В зависимости от мощности трансформаторы изготовляют сухими (С), сухими защищенными (СЗ) или сухими герметичными (СГ) или масляными (М).
Условное обозначение трансформаторов (масляных) обычно состоит из буквенной и цифровой частей. Буквы означают: А — автотрансформаторная схема соединения обмоток; Т и О — число фаз (трехфазный, однофазный); Р — наличие расщепленной обмотки (из двух и более параллельных ветвей, изолированных друг от друга и от заземленных частей, которые допускают независимую друг от друга нагрузку или питание) на стороне НН; М, Д, ДЦ, Ц, МЦ и MB — система охлаждения; Т — наличие третьей обмотки; Н — наличие регулирования под нагрузкой; С и 3 — трансформатор собственных нужд, без расширителя. Номинальная мощность трансформатора указывается в кВ * А (числитель в цифровой части обозначения).
Например, условное обозначение трансформатора ТРДНС- 32000310-92У1 означает, что это трехфазный двухобмоточный трансформатор с расщепленной обмоткой НН, с системой охлаждения «Д», с РПН, исполнения для собственных нужд электростанций, номинальной мощностью 32 000 кВ - А, класса напряжения 10 кВ, конструкции 1992 г., для районов с умеренным климатом для наружной установки.
Для перевозки трансформаторов в ремонт и выбора соответствующих транспортных средств необходимо знать их предельные внешние габаритные размеры. При изготовлении и ремонте трансформаторов со сменой отдельных элементов (обмоток, магнитопровода и др.) размеры последних выбирают в зависимости от установленных для этих трансформаторов габаритных размеров. Для трансформаторов и автотрансформаторов отечественного производства введены восемь габаритных размеров (табл. 2).
На подстанциях дальних электропередач применяют шунтирующие реакторы. По своей конструкции они близки к трансформаторам и автотрансформаторам. Однако шунтирующие реакторы — это индуктивности, предназначенные для компенсации емкостного сопротивления линий большой протяженности. Их включают непосредственно по концам линий сверхвысоких напряжений, подключают также к шинам среднего напряжения и третичным обмоткам автотрансформаторов на подстанциях дальних электропередач.
Габаритные размеры силовых трансформаторов
Таблица 2
| Номер размера | Диапазон мощностей, кВА | Класс напряжения, кВ |
| I | До 100 | До 35 |
| II | Свыше 100 до 1000 | До 35 |
| Окончание таблицы 2. | ||
| III | Свыше 1000 до 6300 | До 35 |
| IV | Свыше 6300 | До 35 |
| V | До 32 000 | Свыше 35 до 110 |
| VI | Свыше 32 000 до 80 000 | До 330 |
| VII | Свыше 80 000 до 200 000 | До 330 |
| VIII | Свыше 200 000 | До 330 |
| Независимо от мощности | Свыше 330 | |
| Независимо от мощности | Независимо от напряжения | |
| для ВЛ постоянного тока |
В эксплуатации находятся шунтирующие реакторы с отбором мощности. Такие реакторы имеют вторичные обмотки или ответвления от основной обмотки, используемые для подключения нагрузки.
2.4 Элементы конструкции силовых трансформаторов
Силовые трансформаторы (автотрансформаторы) в зависимости от мощности и напряжения условно делят на восемь габаритов. Так, например, к нулевому габариту относят трансформаторы мощностью до 5 кВ-А включительно, мощностью свыше 5 кВ-А — до 100 кВ-А напряжением до 35 кВ (включительно) к I габариту, выше 100 до 1000 — ко II, выше 1000 до 6300 — к III; выше 6300 — к IV, а напряжением выше 35 до 110 кВ (включительно) и мощностью до 32 000 кВ-А — к V габариту. Для отличия по конструктивным признакам, назначению, мощности и напряжению их подразделяют на типы.
Каждому типу трансформаторов присваивают обозначение, состоящее из букв и цифр. Буквы в типах масляных и сухих трансформаторов обозначают: О — однофазный, Т — трехфазный, Н — регулирование напряжения под нагрузкой, Р — с расщепленными обмотками; по видам охлаждения: С — естественно-воздушное, М — естественная циркуляция воздуха и масла, Д — принудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла, ДЦ — принудительная циркуляция воздуха и масла, MB — принудительная циркуляция воды и естественная циркуляция масла, Ц— принудительная циркуляция воды и масла. Вторичное употребление буква
С в обозначении типа показывает, что трансформатор трехобмоточный.
Рисунок 1 - Устройство силового масляного трансформатора мощностью 1000—6300 кВА класса напряжения 35 кВ:
1 — бак, 2 — вентиль, 3 — болт заземления, 4 — термосифонный фильтр, 5 — радиатор, 6 — переключатель, 7 — расширитель, 8 — маслоуказатель, 9—воздухоосушитель, 10 — выхлопная труба, 11 — газовое реле, 12 — ввод ВН, 13 — привод переключающего устройства, 14 — ввод НН, 15 — подъемный рым, 16 — отвод НН, 17 — остов, 18 — отвод ВН, 19 — ярмовая балка остова (верхняя и нижняя), 20 — регулировочные ответвления обмоток ВН, 21 — обмотка ВН (внутри НН), 22 — каток тележки.
Цифры в числителе указывают мощность трансформатора (в киловольт-амперах), в знаменателе — класс напряжения обмотки ВН (в киловольтах), например: ТМ-100/6 — трехфазный, с масляным охлаждением и естественной циркуляцией,мощностью 100 кВ-А, напряжением 6 кВ; ТД-10000/110 — трехфазный, с дутьевым охлаждением, мощностью 10 000 кВ-А, напряжением 110 кВ; ТДТ-20 000/110 — трехфазный, трехобмоточный, с дутьевым охлаждением, мощностью 20 000 кВ-А, напряжением 110 кВ; ТС-630/10 — трехфазный, сухого исполнения, мощностью 630 кВ-А, напряжением 10 кВ.
В обозначении автотрансформатора добавляют букву А. Если автотрансформатор понижающий, то буква А стоит в начале обозначения, если повышающий — в конце.
В условном обозначении типа трансформатора указывают также год разработку конструкции, климатическое исполнение и категорию размещения, например: ТДЦ-63 000/110-75У1 (У — предназначен для работы в условиях умеренного климата, 1 — на открытом воздухе).
По стандарту номинальные мощности трехфазных трансформаторов и автотрансформаторов должны соответствовать ряду: 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250 и т. д.
Составными частями масляного трансформатора являются: остов обмотки, переключающее устройство, вводы, отводы, изоляция, бак, охладители, защитные и контрольно-измерительные и вспомогательные устройства.
Конструкция, включающая в собранном виде остов трансформатора, обмотки с их изоляцией, отводы, части регулирующего устройства, а также все детали, служащие для их механического соединения, называется активной частью трансформатора. На рис. 2 показано устройство и компоновка основных частей силового масляного трансформатора мощностью 1000— 6300 кВ-А.
Обслуживание силовых трансформаторов и КТП (комплектных трансформаторных подстанций)
При осмотре силовых трансформаторов проверяют показания термометров и мановакууметров; состояние кожухов трансформаторов; отсутствие течи масла; наличие масла в маслонаполненных вводах; соответствие уровня масла в расширителе температурной отметке; состояние изоляторов, маслоохлаждающих и маслосборных устройств, ошиновки и кабелей; отсутствие нагрева контактных соединений; исправности пробивных предохранителей и сигнализации; состояние сети заземления трансформаторного помещения.
Осмотры без отключения трансформаторов производят:
1. 1 раз в сутки — в установках с постоянным дежурным персоналом.
2. Не реже 1 раза в месяц — в установках без постоянного дежурного персонала.
3. Не реже 1 раза в 6 мес.— на трансформаторных пунктах.
Внеочередные осмотры производят при резком изменении температуры наружного воздуха и при каждом отключении трансформатора от действия токовой или дифференциальной защиты.
Трансформатор выводят из работы при обнаружении:
1. потрескивания внутри трансформатора и сильно неравномерного шума;
2. ненормального и постоянно возрастающего нагрева трансформаторов при нормальных нагрузке и охлаждении;
3. выброса масла из расширителя или разрыва диафрагмы выхлопной трубы;
4. течи масла с понижением уровня его ниже уровня масломерного стекла;
5. при необходимости немедленной замены масла по результатам лабораторных анализов. У трансформаторов мощностью 160 кВА и более масло подвергают непрерывной регенерации, осуществляемой в термосифонных фильтрах или путем периодического присоединения абсорбера.
Находящееся в эксплуатации изоляционное масло подвергают лабораторным испытаниям в следующие сроки:
1. не реже 1 раза в 3 года для трансформаторов, работающих с термосифонными фильтрами (сокращенный анализ);
2. после капитальных ремонтов трансформаторов и аппаратов;
3. 1 раз в год для трансформаторов, работающих без термосифонных фильтров (сокращенный анализ).
Внеочередную пробу масла для определения температуры вспышки отбирают из трансформатора при обнаружении горючего газа в газовом реле трансформатора. В трансформаторах и аппаратах изоляционное масло при понижении электрической прочности, снижении химических показателей ниже норм на эксплуатационное масло, а также при обнаружении в нем механических примесей восстанавливают или заменяют.
Допустимость смешения разных масел при доливах его в трансформаторы мощностью 1000 кВА и более, а также смешение свежего и эксплуатационного масел должны подтверждаться лабораторным испытанием на выпадение осадка и стабильность.
Температура верхних слоев масла при номинальной нагрузке трансформатора и максимальной температуре охлаждающей среды (30°С — воздуха, 25°С — воды) не должна превышать:
1. 70°С в трансформаторах с принудительной циркуляцией масла и воды;
2. 75°С в трансформаторах с принудительной циркуляцией масла и воздуха;
3. 95°С в трансформаторах с естественной циркуляцией воздуха и масла или принудительной циркуляцией воздуха и естественной циркуляцией масла.
Допускается работа трансформаторов с дутьевым охлаждением масла с выключенным дутьем, если нагрузка меньше номинальной и температура верхних слоев масла не превышает 55°С и при минусовых температурах окружающего воздуха и температуре масла не выше 45°С, вне зависимости от нагрузки.
На главных понизительных подстанциях многих предприятий в настоящее время широко используются силовые трансформаторы с расщепленной обмоткой низшего напряжения. Мощность каждой обмотки допускает нагрузку не более 62 % от номинальной мощности трансформатора.
Отключенный релейной защитой трансформатор разрешается включать только после его осмотра, испытаний, проверки газа из газового реле и устранения неисправностей. В случаях ложного срабатывания газовой или дифференциальной защит допускается одно повторное включение трансформатора при отсутствии видимых внешних признаков его повреждения. Если отключение трансформатора произошло в результате действия защит, которые не связаны с его повреждением, можно включать трансформатор в сеть без его проверки.
Газовая защита может срабатывать ложно по следующим причинам:
1. сотрясения трансформатора в результате воздействия больших токов перегрузки, проходящими по его обмоткам, а также сквозных токов короткого замыкания за трансформатором;
2. ненормальной вибрации при пуске и остановке вентиляторов и циркуляционных насосов у трансформаторов с принудительными системами охлаждения от возникающих перетоков и толчков масла в трубопроводах;
3. в результате несвоевременной доливке масла и снижения его уровня;
4. неправильной установки трансформатора, при котором возможен значительный выброс воздуха через газовые 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 действием на сигнал.
Ввод газовой защиты в действие на отключение после вывода ее из работы производится через одни 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 отключение 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.