Anàlisi de faltes i mesures d'millora per a les alarmes de gas lleuger en un transformador d'arc de 25 MVA

Un transformador d'arc elèctric de 25 MVA en una certa empresa és un equipament importat de l'antiga Unió Soviètica. Està format per tres transformadors monofàsics, cadascun amb una potència de 8,333 MVA, amb un grup de connexió D,d0. La tensió primària és de 10 kV, i la tensió secundària varia entre 140 i 230,4 V. El mètode de canvi de toms és de canvi de toms sota càrrega amb 21 passos (els passos 11, 12 i 13 estan combinats en un sol pas, totalitzant 23 posicions). Cada fase es pot regular independentment, permetent l'ajust separat de les fases A, B i C durant la fusió per mantenir un corrent equilibrat entre les electrodos trifàsiques.

Durant la operació normal, el transformador de la fase B va experimentar dos casos d'alarmes de gas lleuger. Després de la liberació del gas, la corrent va ser restablerta i la operació va tornar a la normalitat. Es van prendre mostres d'oli simultàniament per anàlisi cromatogràfica de gas, i els resultats no van mostrar irregularitats. En aquell moment, el problema es va atribuir principalment a l'entrada d'aire deguda a una fuga en la secció de pressió negativa del sistema de conducció d'oli. No obstant això, en els dies següents, les alarma de gas lleuger van aparèixer freqüentment, arribant a 6-7 vegades per torn. Les posteriors mostres d'oli i anàlisis cromatogràfiques de gas van revelar resultats anòmals.

1. Anàlisi de l'error de gas lleuger en el transformador d'arc

L'anàlisi cromatogràfica de gas es basa en els gasos dissolts en l'oli; quan la concentració supera el límit de solubilitat de l'oli, es forma gas lliure. La composició d'aquests gasos (en μL/L) està estretament relacionada amb el tipus i la severitat de les fallades internes. Per tant, aquest mètode pot detectar les fallades interns del transformador en una etapa inicial i monitoritzar continuament la ubicació i el desenvolupament d'aquestes fallades.

Conclusió de l'anàlisi: Els hidrocarburs totals i els nivells d'acetilè han superat els límits acceptables. Segons les regles de codificació del mètode de les tres raons, la combinació de codis és 1-0-1, indicant que el tipus de fallada és descàrrega d'arc.

2. Resultats i anàlisi de la inspecció de levatament del nucli

2.1 Resultats de la inspecció de levatament del nucli

Per eliminar prontament les perilloses ocultes de l'equipament i prevenir l'escala de la fallada, es va realitzar una inspecció de levatament del nucli. L'inspecció va revelar que la fallada tenia origen en els contactes del commutador de polaritat dins del canvi de toms sota càrrega, que mostraven un sobrecalçament greu i danys significatius per cremat.

2.2 Anàlisi del sobrecalçament i danys als contactes del commutador de polaritat

2.2.1 Corrent de sobrecàrrega a llarg termini als contactes

El corrent nominal a través dels contactes del commutador de polaritat es va calcular a 536 A. Degut a l'operació freqüent de sobrecàrrega del forn, el corrent real va superar la capacitat nominal del commutador, causant un augment excessiu de temperatura en el contacte. Aquest sobrecalçament va formar punts calents localitzats, augmentant la resistència del contacte i iniciant un "cicle viciós" que va portar a la descomposició de l'oli, la generació de gas lliure i les subseqüents alarma de gas lleuger.

2.2.2 Operació a llarg termini dels contactes del commutador de polaritat en la mateixa posició

El commutador de polaritat és essencialment un commutador selector amb dues posicions: una per als toms de tensió 1-10 i l'altra per als toms 11-23. En la operació real, la tensió secundària del forn es va mantenir consistentment en els toms 21-23, fent que els contactes del commutador romanguessin en una sola posició durant períodes prolongats. Això eliminava l'acció de neteja normal, impedint la neteja automàtica de la superfície de contacte. S'han acumulat contaminants orgànics, formant una pel·lícula insuladora estable i fosca. Aquesta pel·lícula va reduir progressivament la capacitat de portar corrent, augmentant la resistència del contacte i elevant la temperatura del contacte. La temperatura elevada va accelerar encara més la deposició de contaminants, reforçant el "cicle viciós" i resultant en la generació de gas lliure i les alarma de gas.

3 Mesures d' millora

3.1 Augmentar la capacitat de portar corrent dels contactes i reduir la resistència del contacte

Per abordar les sobrecàrregues freqüents del forn i complir amb les demandes de producció, es van remodelar els contactes del commutador de polaritat. Basant-se en mesures reals i sense alterar les dimensions d'instal·lació, s'ha ampliat la superfície de contacte lineal original en 2 mm per augmentar la capacitat de corrent. La cobertura original d'alliur de crhomi-nikel s'ha substituït per una cobertura d'argent dur, i l'espessor de la cobertura s'ha incrementat en 0,5 mm. Això ha millorat la pressió del contacte, ha reduït la resistència del contacte i ha millorat la conductivitat.

3.2 Operació regular sense càrrega del commutador de polaritat

Per prevenir l'operació estacionària prolongada i l'augment associat de la resistència, s'han inclòs operacions addicionals sense càrrega del commutador de polaritat durant les proves preventives del transformador. També s'ha exigit als usuaris que realitzin una operació sense càrrega del commutador una vegada al mes. L'objectiu és netejar mecànicament la superfície de contacte, eliminant les deposicions i reduint la resistència del contacte.

4 Conclusió

Les fallades de sobrecalçament en els contactes del canvi de toms del transformador són un dels principals problemes que afecten la operació estable. És essencial identificar prontament i amb precisió la naturalesa i la ubicació de la fallada per prendre accions correctores orientades. Cal acumular les leccions apreses per millorar la precisió de l'anàlisi. Per a les alarma de gas lleuger en el transformador d'arc, es van identificar les causes radicals a través d'una anàlisi comprensiva, i es van implementar mesures eficients per eliminar la perillosa oculta. Després de més de dos anys de funcionament, no s'han produït irregularitats similars. Aquesta solució ha evitat pèrdues econòmiques associades a la retirada, reparació i temps d'atur inesperat del transformador, assolint beneficis econòmics significatius.