7 klíčových kroků pro zajištění bezpečné a spolehlivé instalace velkých elektrických transformátorů

1. Udržování a obnova továrního izolačního stavu

Když transformátor prochází továrními přijímacími testy, jeho izolační stav je v optimálním stavu. Poté se stav izolace může zhoršit a fáze instalace může být klíčovým obdobím pro náhlé degradaci. V extrémních případech může dielektrická síla klesnout až k bodu selhání, což vedoucí k okamžitému spálení cívky při napájení. Za normálních okolností chudá kvalita instalace zanechává různé stupně skrytých vad. Proto by udržování a obnova izolačního stavu do původního továrního stavu mělo být hlavním cílem instalace. Rozdíl mezi stavem izolace po instalaci a ve výrobě slouží jako klíčový benchmark pro hodnocení kvality instalace.

Pro udržování a obnovu integrity izolace je nezbytné zabránit kontaminaci a udržovat čistotu. Kontaminanty lze rozdělit do tří typů: pevné impurity, kapalné impurity a plynové impurity.

• Pevné impurity: Všechny komponenty určené k instalaci musí být důkladně vyčištěny. Čištění by mělo pokračovat, dokud bílá bezvlákenná hadr ukáže žádné zbarvení ani viditelné částice.

• Kapalné a plynové impurity (především vlhkost): Nejefektivnější metodou je vakuumové zařízení, které se skládá ze dvou hlavních postupů:

(1) Vakuumové sušení a degazování:

• Po instalaci všech příslušenství nainstalujte uzavírací desku na flanži na straně nádrže s plynným relé. Otevřete všechny ventily spojující příslušenství s hlavním tělesem, aby byly všechny komponenty (včetně chladicích jednotek), s výjimkou rezervovací nádrže a plynného relé, evakuovány společně s hlavní nádrží.

• Nainstalujte vakuumový ventil nebo standardní uzavírací ventil na olejový vstup na vrcholu nádrže.

• Před evakuací nádrže proveďte vakuumový test pouze na trubkovod, abyste ověřili skutečnou úroveň vakuu dosažitelnou vakuumovým systémem. Pokud překročí vakuum 10 Pa, zkontrolujte trubkovod na úniky nebo servisujte vakuumovou pumpu.

• Během evakuace sledujte nádrž na úniky.

• Jakmile vakuumová pumpa dosáhne maximální možné úrovně vakuu (nezahazující 133,3 Pa), nechte ji běžet, aby udržela tuto úroveň vakuu. Vakuumová pumpa by měla běžet nepřetržitě nejméně 24 hodin.

(2) Vakuumové plnění olejem:

• Pokračujte v provozu vakuumové pumpy během plnění olejem. Nenechte otevřené všechny ventily, jak během vakuování, aby byly všechny komponenty a příslušenství plněny současně s hlavní nádrží.

• Použijte vakuumový olejový čistič. Olej by měl být vstřikován přes dolní olejový vstupní ventil nádrže, aby olej proudil od vnější strany cívek směrem vnitř, minimalizující stres na bariéry.

• Když hladina oleje dosáhne přibližně 200–300 mm pod víko nádrže, zavřete vakuumový ventil a zastavte evakuaci, ale pokračujte v plnění olejem s použitím vakuumového olejového čističe.

• Pro transformátory bez přepínání pod zátěží (OLTC) může plnění pokračovat až do té doby, než hladina oleje dosáhne blízkosti uzavírací desky plynného relé, než zastavíte olejový čistič.

• Pro transformátory vybavené OLTC zastavte olejový čistič, jakmile bude vyplněn izolační válec selektora, aby bylo možné odpojit selektor od nádrže.

• Ve všech případech nádrž plňte co nejvíce, aby se minimalizoval objem zbytkového vzduchu. Při rušení vakuu a doplňování oleje do nádrže vejde pouze malé množství vzduchu do horního prostoru. Tento vzduch bude vytlačen do rezervovací nádrže a nebude negativně ovlivňovat izolaci jádra.

Je třeba zdůraznit, že klíčem je správné vakuumové plnění olejem; nemělo by se spoléhat příliš na následné horké cirkulace oleje. Během horké cirkulace oleje lze odstranit pouze vlhkost, která migrovala z papírové izolace do oleje pomocí vakuumového olejového čističe. Nicméně, vlhkost již absorbovaná do papíru je obtížné uvolnit zpět do oleje, a rovnováha mezi vlhkostí oleje a papíru je velmi pomalá.

2. Problemy s únikem oleje

Únik oleje je běžný a výrazný problém u transformátorů. Příčiny jsou mnohé, s důležitými faktory představujícími konstrukční a výrobní vady (např. nesprávné návrhy uzávěrů, špatné obrábění nebo nedostatečná kvalita sváření). Chyby při montáži na místě a nedbalá práce také významně přispívají (např. nedostatečné čištění povrchů flanží, přítomnost oleje, hořčičného prachu, špatná kvalita starých těsnicích prstenů, nerovné spojení flanží, které nebylo opraveno).

Řešení problému s únikem oleje vyžaduje pečlivou práci:

• Před instalací proveďte testy na tepelné uzávěry, rezervovací nádrže, vývodní trubky a olejové čističe a okamžitě opravte jakékoliv místa s únikem.

• Pečlivě zkontrolujte a připravte všechny těsnicí povrchy flanží. Jakékoli nesoulad během manipulace musí být opraven před instalací; v těžkých případech by mělo být řešeno společně s výrobcem.

• Po instalaci provedete celkový test těsnosti: aplikujte na víko nádrže tlak nejvýše 0,03 MPa po dobu 24 hodin, bez jakéhokoli úniku oleje.

3. Test částečného výboje

Test částečného výboje (PD) se týká testu odolnosti proti indukovanému napětí s možností měření částečného výboje. Podle GB 50150-91:

• Testy částečného výboje jsou doporučeny pro transformátory 500 kV.

• Pro transformátory 220 kV a 330 kV jsou testy částečného výboje doporučeny, pokud je k dispozici testovací vybavení.

Ačkoli napětí pro testy částečného výboje je nižší než u standardních testů indukovaného napětí, doba trvání je prodloužena více než 60krát. Spolu s citlivými přístroji sledujícími vývoj vnitřního výboje je destruktivní potenciál kontrolovatelný. Tedy, testy částečného výboje kombinují charakteristiky jak nedestruktivních, tak destruktivních testů, efektivně detekují vady izolace. Díky tomu se rychle rozšířily. Většina majitelů projektů nyní provádí testy částečného výboje na nově instalovaných nebo generálně opravených transformátorech, dosahujíce významných výhod—rané detekce vad instalace, identifikace nestabilitního výkonu částečného výboje z továrny a zajištění úspěšného prvního zapnutí.

4. Impulzní zavírácí test při nominálním napětí

Impulzní zavírácí test při nominálním napětí má za cíl ověřit, zda magnetizační vstupní proud vygenerovaný při zapnutí způsobí, že diferenciální ochrana transformátoru začne fungovat. Je není navržen k testování izolační síly transformátoru.

Ve skutečnosti, během impulzního zavíracího testu, kromě monitorování relé ochrany, neexistují žádné přístroje k detekci možných přetlaků a nejsou zaznamenána žádná měřitelná data. Proto, z hlediska hodnocení izolace, test nemá definitivní hodnotu a je v podstatě zbytečný.

Nicméně, selhání izolace v transformátorech se stalo během impulzních zavíracích testů—obvykle kvůli předchozím vážným vadám, které se projevily okamžitě po zapnutí. Naopak, existuje mnoho případů, kdy transformátory projely pěti impulzními zavíráními bez problémů, ale selhaly (spálily) během minut až dnů po zprovoznění.

5. Hodnocení stavu izolace

Hodnocení stavu izolace zahrnuje měření odporu izolace, absorpčního poměru, polarizačního indexu, stejnosměrného unikajícího proudu a tangensu dielektrických ztrát (tan δ).

Po instalaci mohl stav izolace transformátoru v porovnání s továrním stavem do určité míry poklesnout, a metody měření na místě a ve výrobě se mohou lišit. Proto je při porovnávání výsledků zkoušek při zprovoznění s továrními daty potřeba provést komplexní analýzu, aby bylo možné udělat přesná rozhodnutí. Tyto výsledky by měly také sloužit jako základ pro budoucí preventivní testování.

Je zvláště důležité poznamenat: když je odpor izolace velmi vysoký, může absorpční poměr klesnout. V takových případech by absorpční poměr nižší než 1,3 neměl být automaticky přiřazen k vlhkosti v izolaci.

6. Pojetí a funkce dehtáře

Pokud je měchýř v rezervovací nádrži analogický plicím, pak dehtář funguje jako nos. Když se zatížení nebo okolní teplota zvýší, což způsobí, že olej v nádrži rozpne, měchýř "vychrlí" přes dehtář, aby se zabránilo nadměrnému tlaku. Naopak, "vdechne" k prevenci vzniku vakuu v nádrži. Pokud je dehtář zablokovaný, menší následky mohou být falešné indikace hladiny oleje; v horších případech mohou dojít k aktivaci plynného relé nebo zařízení pro uvolnění tlaku, což může vést k havárii.

Zablokování dehtáře může nastat nejen, pokud se zapomene odebrat dopravní pečet, ale také během provozu kvůli:

• Absorpce vlhkosti a degradace sorbentu (barvicího silika gelu)

• Nakupování prachu v olejovém šálku

Proto jsou nezbytné dvě údržbové úkoly:

• Zajistěte, aby silika gel v dehtáři měl dostatečnou schopnost absorbovat vlhkost a zabráňte nasycení. Nahraďte nebo regenerujte silika gel, když se 1/5 změní barva.

• Pravidelně čistěte olejový šálek, doplňte čistým olejem a udržujte hladinu oleje nad vzduchovou bariérou, aby přicházející vzduch procházel olejovou lázní, filtrující prachové částice.