Analiza napak in izboljševalne ukrepe za alarme lahkih plinov v 25 MVA luknofurnacnem transformatorju

25 MVA električna luka v neki družbi je oprema uvožena iz bivše Sovjetske zveze. Sestavljena je iz treh enofaznih transformatorjev, vsak s močjo 8,333 MVA, z skupino povezav D,d0. Primarna napetost znaša 10 kV, sekundarna napetost pa se giblje od 140 do 230,4 V. Metoda spreminjanja stopnje je spreminjanje stopnje pod naložo z 21 stopnjami (stopnje 11, 12 in 13 so združene v eno stopnjo, skupaj 23 položaji). Vsaka faza se lahko ločno regulira, kar omogoča ločno prilagajanje faz A, B in C med taljenjem, da se vzdrži ravnotežje tokov na trofaznih elektrodah.

Med normalno delovanjem je B-fazni transformator doživel dva dogodka lažnih plinskih alarmov. Po izpuščanju plina je bila oskrba z energijo obnovljena in delovanje se je vrnilo v normalo. Hkrati so bile vzete vzorci olja za analizo plinsko kromatografsko, rezultati pa niso pokazali nobenih nenormalnosti. Toda v naslednjih dneh so lažni plinski alarmini pogosto nastopali, dosegli pa so do 6–7-krat na smeno. Nato so novi vzorci olja in plinsko kromatografska analiza razkrili nenormalne rezultate.

1. Analiza lažnih plinskih neprekinjav v luki peči

Plinsko kromatografska analiza temelji na plinovih, ki so rastvorjeni v olju; ko presežejo koncentracija mejo rastvorljivosti olja, se oblikuje prost plin. Sestava teh plinov (v μL/L) je tesno povezana z vrsto in težavnostjo notranjih neprekinjav. Zato ta metoda lahko zazna notranje neprekinje v transformatorju v zgodnjem stadiju in z njimi zazna lokacijo ter razvoj takšnih neprekinjav.

Zaključek analize: Skupni hidravi in nivo etilena presegajo sprejemljive meje. Po pravilih kodiranja trikotnih razmerij je kombinacija kod 1-0-1, kar kaže, da je vrsta neprekinje električna bliska.

2. Ugotovitve in analiza pregleda dviga jedra

2.1 Ugotovitve pregleda dviga jedra

Za hitro odpravljanje skritega tveganja opreme in preprečevanje širjenja neprekinje je bil izveden pregled dviga jedra. Pregled je razkril, da je neprekinja izvirala iz kontaktov polarnega preklopnika znotraj preklopnika za spreminjanje stopnje pod naložo, ki so prikazovali resno pregrevanje in znatno opeklinje.

2.2 Analiza pregrevanja in poškodbe kontaktov polarnega preklopnika

2.2.1 Dolgoročna preobremenitev struja na kontaktih

Prehodna struja skozi kontakt polarnega preklopnika je bila izračunana na 536 A. Zaradi pogostega preobremenjenega delovanja peči je dejanska struja presegla kapaciteto preklopnika, kar je povzročilo prekomerno temperaturno povišanje na kontaktu. To pregrevanje je ustvarilo lokalne točke globoke toplote, povečalo upornost kontakta in sprožilo "neugoden cikel", ki je vodil do razgradnje olja, nastanka prostega plina in slednjih lažnih plinskih alarmov.

2.2.2 Dolgoročno delovanje kontaktov polarnega preklopnika na istem položaju

Polarni preklopnik je bistveno selektor, ki ima dva položaja: en za napetostne stopnje 1–10 in drug za stopnje 11–23. V dejanskem delovanju je sekundarna napetost peči stalno delovala na stopnjah 21–23, kar je povzročilo, da so bili kontakti preklopnika dolgo časa v enem položaju. To je izključilo normalno mehanizem brisanja, ki bi samodejno čistil površino kontakta. Organične onesnaženosti so se nagomilale, formirale stabilno, temno izolirajočo membrano. Ta membrana je postopoma zmanjšala nosilnost struje, povečala upornost kontakta in povišala temperaturo kontakta. Povišana temperatura je pospešila nagomilanje onesnaženosti, okrepila "neugoden cikel" in vodila do nastanka prostega plina in plinskih alarmov.

3 Ukrepi za izboljšanje

3.1 Povečanje nosilnosti struje in zmanjšanje upornosti kontakta

Za reševanje pogostih preobremenitev peči in zadovoljevanje proizvodnih zahtev so bili kontakti polarnega preklopnika preizdelani. Na podlagi dejanskih meritve in brez spremembe namestitvenih dimenzij je bila širina prvotnega linearnega površine kontakta povečana za 2 mm, da bi izboljšala nosilnost struje. Prvotno preliv krmar-nikl legiranja je bil zamenjan z tvrdim srebrnim prelivom, debelina preliva pa je bila povečana za 0,5 mm. To je izboljšalo tlak kontakta, zmanjšalo upornost kontakta in izboljšalo vodljivost.

3.2 Redno delovanje polarnega preklopnika brez nalože

Za preprečevanje dolgoročnega statičnega delovanja in povezanega povečanja upornosti so bile dodane redne operacije polarnega preklopnika brez nalože med preventivnimi testi transformatorja. Uporabniki so bili tudi obvezani izvesti operacijo brez nalože enkrat na mesec. Namen tega je mehansko brisanje in čiščenje površine kontakta, odstranjevanje onesnaženosti in zmanjšanje upornosti kontakta.

4 Zaključek

Neprekinje zaradi pregrevanja kontaktov preklopnika za spreminjanje stopnje transformatorja so eden izmed glavnih problemov, ki vplivajo na stabilno delovanje. Za ciljne popravilne ukrepe je ključno pravočasno in natančno določanje narave in lokacije neprekinje. Izkušnje bi morale biti zbirane, da bi se izboljšala natančnost analize. Za lažne plinski alarmini v luki peči so bile z uporabo celostne analize določene osnovne vzroke, in so bile izvedene učinkovite mere za odpravljanje skritih tveganj. Po več kot dveh letih delovanja ni bilo podobnih nenormalnosti. Ta rešitev je preprečila gospodarske izgube, povezane z odstranitvijo, popravkom in neplaniranimi zaustavitvami transformatorja, doseženo pa je bilo pomembno gospodarsko korist.