Análise de fallos e medidas de mellora para as alarmas de gas lixeiro no transformador de forno eléctrico de arco de 25 MVA

Un transformador de forno eléctrico de arco de 25 MVA nunha determinada empresa é un equipo importado da antiga Unión Soviética. Consiste en tres transformadores monofásicos, cada un coa potencia nominal de 8,333 MVA, cun grupo de conexión D,d0. A tensión primaria é de 10 kV, e a tensión secundaria varía entre 140 e 230,4 V. O método de cambio de tomas é con carga, con 21 pasos (os pasos 11, 12 e 13 están combinados como un paso, totalizando 23 posiciones). Cada fase pode regularse independentemente, permitindo o ajuste separado das fases A, B e C durante a fundición para manter unha corrente equilibrada a través dos electrodos trifásicos.

Durante a operación normal, o transformador da fase B experimentou dúas veces alarmas de gas leve. Despois da liberación do gas, a enerxía foi restaurada e a operación volviu á normalidade. Tomáronse simultaneamente mostras de aceite para análise cromatográfica de gases, e os resultados non mostraron anormalidades. Naquel momento, o problema atribuíuse principalmente á entrada de aire debido a unha fuga na sección de baixa presión do sistema de tubería de aceite. No entanto, nos días seguintes, as alarmas de gas leve ocorrián con frecuencia, alcanzando ata 6-7 veces por turno. As mostras de aceite subsecuentes e a análise cromatográfica de gases revelaron resultados anormais.

1. Análise da Fallo de Gas Leve no Transformador de Forno Eléctrico

A análise cromatográfica de gases basease nos gases que se disollen no aceite; cando a concentración supera o límite de solubilidade do aceite, forma gas libre. A composición destes gases (en μL/L) está estreitamente relacionada co tipo e a gravidade das fallos internos. Polo tanto, este método pode detectar fallos internos do transformador nunha etapa inicial e monitorizar continuamente a localización e desenvolvemento destes fallos.

Conclusión da análise: Os níveis totais de hidrocarburos e acetileno superaron os límites aceptables. Segundo as regras de codificación do método das tres relacións, a combinación de códigos é 1-0-1, indicando que o tipo de fallo é descarga de arco.

2. Resultados e Análise da Inspección de Levantamento do Núcleo

2.1 Resultados da Inspección de Levantamento do Núcleo

Para eliminar oportunamente os perigos ocultos do equipo e evitar a escalada do fallo, realizouse unha inspección de levantamento do núcleo. A inspección revelou que o fallo orixinouse nos contactos do conmutador de polaridade dentro do cambiador de tomas sobrecarga, que mostraban un sobreaquecemento grave e danos significativos por queima.

2.2 Análise do Sobreaquecemento e Danos aos Contactos do Conmutador de Polaridade

2.2.1 Corrente de Sobrecarga a Largo Prazo nos Contactos

A corrente nominal a través dos contactos do conmutador de polaridade calculouse en 536 A. Debido á operación frecuente de sobrecarga do forno, a corrente real superou a capacidade nominal do conmutador, provocando un aumento excesivo da temperatura nos contactos. Este sobreaquecemento formou puntos calientes localizados, aumentando a resistencia de contacto e iniciando un "ciclo vicioso" que levou á descomposición do aceite, xeración de gas libre e posteriores alarmas de gas leve.

2.2.2 Operación a Largo Prazo dos Contactos do Conmutador de Polaridade na Mesma Posición

O conmutador de polaridade é esencialmente un interruptor selector con dúas posicións: unha para as tomas de voltaxe 1-10 e outra para as tomas 11-23. Na operación real, a tensión secundária do forno operaba consistentemente nas tomas 21-23, facendo que os contactos do conmutador permanecesen na mesma posición durante períodos prolongados. Isto eliminou a acción de limpeza normal, impedindo a autolimpieza da superficie de contacto. Os contaminantes orgánicos acumularon, formando unha película insulante estable e escura. Esta película reduciu gradualmente a capacidade de transporte de corrente, aumentou a resistencia de contacto e elevou a temperatura de contacto. A temperatura elevada acelerou ademais o depósito de contaminantes, reforzando o "ciclo vicioso" e resultando na xeración de gas libre e alarmas de gas.

3 Medidas de Melora

3.1 Aumentar a Capacidade de Transporte de Corrente e Reducir a Resistencia de Contacto

Para abordar as sobrecargas frecuentes do forno e satisfacer as demandas de produción, os contactos do conmutador de polaridade foron remanufacturados. Basándose en medidas reais e sen alterar as dimensións de instalación, a anchura da superficie de contacto lineal orixinal aumentouse en 2 mm para mellorar a capacidade de corrente. O recubrimento orixinal de aleación de cromo-níquel substituíuse por un recubrimento de prata dura, e a espesor do recubrimento aumentouse en 0,5 mm. Isto mellorou a presión de contacto, reduciu a resistencia de contacto e mellorou a conductividade.

3.2 Operación Sen Carga Regular do Conmutador de Polaridade

Para evitar a operación estacionaria prolongada e o aumento asociado da resistencia, incluíronse operacións adicionais sen carga do conmutador de polaridade durante as probas preventivas do transformador. Tamén requiríuse aos usuarios realizar unha operación sen carga do conmutador unha vez por mes. O obxectivo é limpar mecánicamente a superficie de contacto, eliminando depósitos e reducindo a resistencia de contacto.

4 Conclusión

Os fallos de sobreaquecemento nos contactos do cambiador de tomas do transformador son unha das principais cuestións que afectan á operación estable. A identificación oportuna e precisa da natureza e localización do fallo é esencial para as accións correctivas orientadas. As liñas aprendidas deben acumularse continuamente para mellorar a precisión da análise. Para as alarmas de gas leve no transformador de forno eléctrico, identificáronse as causas raíz a través dunha análise comprehensiva, e implementáronse medidas efectivas para eliminar o perigo oculto. Despois de máis de dous anos de operación, non ocorreram anormalidades similares. Esta solución previniu as perdas económicas asociadas coa retirada, reparación e tempo de inactividade non planificado do transformador, logrando beneficios económicos significativos.