Анализ неисправностей и меры по улучшению для легких газовых сигналов тревоги в трансформаторе дуговой печи мощностью 25 МВА

Трансформатор электродуговой печи мощностью 25 МВА в одной из компаний является оборудованием, импортированным из бывшего СССР. Он состоит из трех однофазных трансформаторов, каждый мощностью 8,333 МВА, с группой соединений D,d0. Напряжение первичной обмотки составляет 10 кВ, а напряжение вторичной обмотки варьируется от 140 до 230,4 В. Метод переключения отводов - под нагрузкой с 21 ступенями (ступени 11, 12 и 13 объединены в одну, всего 23 позиции). Каждая фаза может регулироваться независимо, что позволяет отдельно настраивать фазы A, B и C во время плавки для поддержания сбалансированного тока по трехфазным электродам.

Во время нормальной эксплуатации трансформатор фазы B дважды сигнализировал о легком газовом предупреждении. После выпуска газа питание было восстановлено, и работа вернулась к нормальному режиму. Одновременно были взяты пробы масла для газохроматографического анализа, результаты которого не показали никаких аномалий. В то время проблема была главным образом приписана проникновению воздуха из-за утечки в отрицательно-давления части системы трубопровода масла. Однако в последующие дни легкие газовые предупреждения стали происходить часто, достигая 6-7 раз за смену. Последующий анализ проб масла и газохроматография выявили аномальные результаты.

1. Анализ легкого газового отказа в трансформаторе дуговой печи

Газохроматографический анализ основан на растворении газов в масле; когда концентрация превышает предел растворимости масла, образуется свободный газ. Состав этих газов (в μЛ/Л) тесно связан с типом и степенью внутренних неисправностей. Поэтому этот метод может обнаруживать внутренние неисправности трансформатора на ранней стадии и постоянно контролировать местоположение и развитие таких неисправностей.

Заключение анализа: общее количество углеводородов и ацетилена превысило допустимые пределы. Согласно правилам кодирования метода трех отношений, комбинация кодов 1-0-1 указывает на тип неисправности - дуговой разряд.

2. Результаты и анализ осмотра после подъема сердечника

2.1 Результаты осмотра после подъема сердечника

Для своевременного устранения скрытых дефектов оборудования и предотвращения развития неисправности был проведен осмотр после подъема сердечника. Осмотр показал, что неисправность возникла в контактах переключателя полярности внутри переключателя отводов под нагрузкой, которые сильно перегрелись и значительно повредились.

2.2 Анализ перегрева и повреждения контактов переключателя полярности

2.2.1 Длительное воздействие перегрузочного тока на контакты

Расчетная величина номинального тока через контакт переключателя полярности составила 536 А. Из-за частых перегрузочных режимов работы печи фактический ток превышал номинальную мощность переключателя, вызывая чрезмерное повышение температуры контакта. Этот перегрев создавал локальные горячие точки, увеличивая сопротивление контакта и запуская "порочный круг", приводящий к разложению масла, образованию свободного газа и последующим легким газовым предупреждениям.

2.2.2 Длительная работа контактов переключателя полярности в одном положении

Переключатель полярности фактически является селекторным переключателем с двумя положениями: одно для отводов напряжения 1-10, другое для отводов 11-23. В реальной эксплуатации вторичное напряжение печи постоянно работало на отводах 21-23, что приводило к длительному нахождению контактов переключателя в одном положении. Это исключало нормальное очистительное движение, препятствуя самоочистке поверхности контакта. Органические загрязнения накапливались, формируя стабильную, темную изоляционную пленку. Эта пленка постепенно снижала проводимость, увеличивала сопротивление контакта и повышала его температуру. Повышенная температура еще больше ускоряла накопление загрязнений, усиливая "порочный круг" и приводя к образованию свободного газа и газовых предупреждений.

3 Меры улучшения

3.1 Увеличение проводимости контактов и снижение их сопротивления

Для решения проблемы частых перегрузок печи и удовлетворения производственных потребностей контакты переключателя полярности были переделаны. На основе фактических измерений, без изменения установочных размеров, ширина оригинальной линейной контактной поверхности была увеличена на 2 мм для повышения проводимости. Оригинальное хром-никелевое покрытие было заменено на серебряное, а толщина покрытия увеличена на 0,5 мм. Это улучшило контактное давление, снизило сопротивление контакта и повысило проводимость.

3.2 Регулярная работа переключателя полярности без нагрузки

Чтобы предотвратить длительную работу в стационарном положении и связанное с этим увеличение сопротивления, были включены дополнительные операции без нагрузки переключателя полярности во время профилактических испытаний трансформатора. Пользователи также должны были выполнять операцию без нагрузки один раз в месяц. Цель - механическое очищение контактной поверхности, удаление отложений и снижение сопротивления контакта.

4 Заключение

Перегрев контактов переключателя отводов трансформатора является одной из основных проблем, влияющих на стабильную работу. Важно своевременно и точно определить характер и местоположение неисправности для целенаправленных корректирующих действий. Необходимо постоянно накапливать опыт для улучшения точности анализа. Для легких газовых предупреждений в трансформаторе дуговой печи были выявлены корневые причины путем комплексного анализа, и были приняты эффективные меры для устранения скрытых дефектов. После более чем двух лет эксплуатации аналогичные аномалии не наблюдались. Это решение предотвратило экономические потери, связанные с демонтажом, ремонтом и незапланированными простоем трансформатора, обеспечив значительные экономические выгоды.