7 ключевых шагов для обеспечения безопасной и надежной установки крупных силовых трансформаторов

1. Поддержание и восстановление заводского состояния изоляции

Когда трансформатор проходит заводские приемочные испытания, его состояние изоляции находится в оптимальном состоянии. После этого состояние изоляции склонно ухудшаться, и фаза установки может быть критическим периодом для внезапного ухудшения. В крайних случаях диэлектрическая прочность может снизиться до точки отказа, что приведет к сгоранию обмоток сразу после подачи напряжения. В обычных условиях низкое качество установки оставляет разной степени скрытые дефекты. Поэтому основной целью процесса установки должно быть поддержание и восстановление состояния изоляции до ее первоначального заводского состояния. Разница между состоянием изоляции после установки и на заводе служит ключевым показателем для оценки качества установочных работ.

Для поддержания и восстановления целостности изоляции необходимо предотвращать загрязнение и поддерживать чистоту. Загрязнители можно классифицировать на три типа: твердые примеси, жидкие примеси и газообразные примеси.

• Твердые примеси: Все компоненты, подлежащие установке, должны быть тщательно очищены. Очистка должна продолжаться до тех пор, пока протирка безворсовым белым полотенцем не покажет никакого изменения цвета или видимых частиц.

• Жидкие и газообразные примеси (главным образом влага): Наиболее эффективным методом является вакуумная обработка, которая состоит из двух основных процедур:

(1) Вакуумная сушка и дегазация:

• После установки всех аксессуаров установите заглушку на фланец со стороны реле газа бака. Откройте все клапаны, соединяющие аксессуары с основным корпусом, чтобы все компоненты (включая охладители), за исключением расширительного бака и реле газа, были эвакуированы вместе с основным баком.

• Установите вакуумный клапан или стандартный запорный клапан на входе масла на верхней части бака.

• Перед эвакуацией бака проведите вакуумное тестирование только трубопроводов, чтобы проверить фактический уровень вакуума, достигаемый вакуумной системой. Если вакуум превышает 10 Па, проверьте наличие утечек в трубопроводах или обслужите вакуумный насос.

• Непрерывно контролируйте бак на наличие утечек во время эвакуации.

• Как только вакуумный насос достигнет максимально возможного уровня вакуума (не более 133,3 Па), продолжайте работу насоса, чтобы поддерживать этот уровень вакуума. Вакуумный насос должен работать непрерывно не менее 24 часов.

(2) Заполнение маслом под вакуумом:

• Продолжайте работу вакуумного насоса во время заполнения маслом. Держите все клапаны открытыми, как при вакуумировании, чтобы все компоненты и аксессуары заполнялись одновременно с основным баком.

• Используйте вакуумный маслопургатор. Масло следует вводить через нижний клапан впуска масла бака, чтобы масло текло от внешней стороны обмоток внутрь, минимизируя нагрузку на барьеры.

• Когда уровень масла будет примерно на 200–300 мм ниже крышки бака, закройте вакуумный клапан и прекратите эвакуацию, но продолжайте заполнение маслом с помощью вакуумного маслопургатора.

• Для трансформаторов без регулятора напряжения под нагрузкой (OLTC) заполнение можно продолжать до тех пор, пока уровень масла не приблизится к заглушке реле газа, прежде чем остановить маслопургатор.

• Для трансформаторов, оснащенных OLTC, остановите маслопургатор, как только изоляционный цилиндр переключателя будет заполнен, чтобы позволить отсоединить переключатель от бака.

• Во всех случаях заполняйте бак максимально, чтобы минимизировать объем остаточного воздуха. При снятии вакуума и доливке масла в верхнее пространство попадает лишь небольшое количество воздуха. Этот воздух будет вытеснен в расширительный бак и не окажет негативного влияния на изоляцию сердечника.

Следует подчеркнуть, что ключевым моментом является правильное заполнение маслом под вакуумом; не следует сильно полагаться на последующую циркуляцию горячего масла. Во время циркуляции горячего масла вакуумный маслопургатор может удалить только влагу, мигрировавшую из бумажной изоляции в масло. Однако влага, уже впитавшаяся в бумагу, трудно высвобождается обратно в масло, и равновесие между влажностью масла и бумаги очень медленное.

2. Проблемы с утечками масла

Утечки масла являются распространенной и серьезной проблемой в трансформаторах. Причины многочисленны, и значительную роль играют дефекты конструкции и производства (например, неправильное проектирование уплотнений, плохая механическая обработка или недостаточное качество сварки). Ошибки при установке на месте и небрежное выполнение работы также существенно способствуют этому (например, недостаточная очистка поверхностей фланцев, наличие масла, ржавчины, брызг сварки; старые прокладки, потерявшие эластичность; неравномерные поверхности фланцев, неисправленные).

Решение проблемы утечек масла требует тщательной работы:

• Перед установкой проведите испытания на герметичность под давлением охладителей, расширительных баков, выводов и маслопургаторов, и немедленно ремонтируйте любые утечки.

• Тщательно осмотрите и подготовьте все поверхности уплотнения фланцев. Любое смещение при подъеме должно быть исправлено перед установкой; в серьезных случаях следует обращаться к производителю.

• После установки проведите общее испытание на герметичность: применяйте давление не более 0,03 МПа на крышке бака в течение 24 часов, без допущения утечек масла.

3. Испытание на частичные разряды

Испытание на частичные разряды (ЧР) относится к испытанию на прочность при наведенном напряжении с возможностью измерения ЧР. Согласно ГОСТ 50150-91:

• Испытания на частичные разряды рекомендованы для трансформаторов 500 кВ.

• Для трансформаторов 220 кВ и 330 кВ испытания на частичные разряды рекомендованы, если имеется соответствующее испытательное оборудование.

Хотя испытательное напряжение для испытаний на частичные разряды ниже, чем для стандартных испытаний на наведенное напряжение, длительность увеличивается более чем в 60 раз. В сочетании с чувствительными приборами, контролирующими развитие внутренних разрядов, разрушительный потенциал контролируем. Таким образом, испытания на частичные разряды сочетают в себе характеристики как неразрушающих, так и разрушающих испытаний, эффективно обнаруживая дефекты изоляции. В результате они быстро набирают популярность. Большинство владельцев проектов теперь проводят испытания на частичные разряды на новых или отремонтированных трансформаторах, получая значительные преимущества — раннее обнаружение дефектов установки, выявление нестабильности заводских характеристик ЧР и обеспечение успешного первого включения.

4. Импульсное включение на номинальном напряжении

Импульсное включение на номинальном напряжении в основном предназначено для проверки, вызовет ли возникающий при включении намагничивающий ток срабатывание дифференциальной защиты трансформатора. Это не предназначено для проверки прочности изоляции трансформатора.

На самом деле, во время импульсного включения, помимо контроля релейной защиты, нет приборов, которые могли бы обнаружить возможные перенапряжения, и не записываются какие-либо измеряемые данные. Поэтому, с точки зрения оценки изоляции, испытание не имеет решающего значения и по сути бесполезно.

Тем не менее, случаи отказа изоляции в трансформаторах во время импульсного включения происходили — обычно из-за наличия серьезных дефектов, которые становятся очевидными сразу после включения. С другой стороны, есть множество случаев, когда трансформаторы успешно прошли пять импульсных включений, но отказали (сгорели) в течение нескольких минут или дней после ввода в эксплуатацию.

5. Оценка состояния изоляции

Оценка состояния изоляции включает измерение сопротивления изоляции, коэффициента абсорбции, поляризационного индекса, постоянного тока утечки и тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ).

После установки состояние изоляции трансформатора может ухудшиться в различной степени по сравнению с заводским, и методы измерения на месте и на заводе могут отличаться. Поэтому при сравнении результатов испытаний при вводе в эксплуатацию с заводскими данными требуется комплексный анализ для точных выводов. Эти результаты также должны служить базовыми для будущих профилактических испытаний.

Особенно важно отметить: когда сопротивление изоляции очень высоко, коэффициент абсорбции может уменьшиться. В таких случаях коэффициент абсорбции ниже 1,3 не следует автоматически приписывать влажности изоляции.

6. Понимание и функции дыхательного устройства

Если мембрана в расширительном баке аналогична легким, то дыхательное устройство действует как нос. Когда нагрузка или температура окружающей среды увеличиваются, вызывая расширение масла в баке, мембрана "выдыхает" через дыхательное устройство, чтобы предотвратить избыточное давление. Обратно, она "вдыхает", чтобы предотвратить образование вакуума в баке. Если дыхательное устройство заблокировано, незначительные последствия включают ложные показания уровня масла; в серьезных случаях это может привести к срабатыванию реле газа или устройства сброса давления, вызывая аварии.

Заблокированное дыхательное устройство может произойти не только из-за того, что забывают удалить транспортировочную заглушку, но и во время эксплуатации из-за:

• Поглощения влаги и деградации адсорбента (цветного силикагеля)

• Накопления пыли в масляной чаше

Поэтому две задачи по обслуживанию являются обязательными:

• Убедитесь, что силикагель в дыхательном устройстве имеет достаточную влагопоглощающую способность и предотвратите его насыщение. Замените или регенерируйте силикагель, когда 1/5 его изменит цвет.

• Регулярно очищайте масляную чашу, заполняйте ее чистым маслом и поддерживайте уровень масла выше воздушного барьера, чтобы обеспечить, что входящий воздух проходит через масляную ванну, фильтруя частицы пыли.