Как да се справяте със сърдечни дефекти

Общи дефекти на трансформаторите и начини за техното преодоляване.

1. Преизгряване на трансформатора

Преизгряването е изключително вредно за трансформаторите. Повечето дефекти на изолацията на трансформаторите са причинени от преизгряване. Нарастването на температурата намалява диелектричната и механичната устойчивост на материалите за изолация. Според IEC 354, Ръководство за натоварване на трансформатори, когато най-топлата точка на трансформатор достигне 140°C, в маслото се формират пузинки. Тези пузинки могат да намалят ефективността на изолацията или да предизвикат пробой, водещ до повреда на трансформатора.

Преизгряването силно влияе на служебния живот на трансформаторите. Според правилото за 6°C на трансформаторите, в температурен диапазон от 80–140°C, за всеки 6°C нарастване на температурата, скоростта, с която ефективният служебен живот на изолацията на трансформаторите се намалява, удвоява се. Националният стандарт GB1094 определя, че ограничението на средното нарастване на температурата на обмотките за маслонапълнени трансформатори е 65K, нарастването на температурата на горното масло е 55K, а на ядрото и резервоара е 80K.

Преизгряването на трансформаторите се проявява главно като аномално нарастване на температурата на маслото. Възможните основни причини включват: (1) прехлопване на трансформатора; (2) неуспех на охладителната система (или непълно включване на охладителната система); (3) вътрешна повреда на трансформатора; (4) неверно показване от устройството за измерване на температурата.

При откриване на аномално нарастване на температурата на маслото на трансформатора, трябва да се проверят последователно възможните причини, за да се направи точна оценка. Ключови точки за проверка и обработка са следните:

(1) Ако оперативните прибори показват, че трансформаторът е прехлопан, и термометрите на три фази в единичнофазен трансформаторен блок показват основно сходни показания (с възможна разлика от няколко градуса), и трансформаторът и охладителната система функционират нормално, нарастването на температурата вероятно е причинено от прехлопване. В този случай, трябва да се засили наблюдението над трансформатора (наглас, температура, оперативно състояние), да се докладва незабавно на по-висшия диспечерски орган и да се препоръча прехвърляне на наглас, за да се намали степента и продължителността на прехлопването.

(2) Ако нарастването на температурата е причинено от непълно включване на охладителната система, системата трябва да бъде незабавно активирана. Ако охладителната система е повредена, трябва бързо да се установи причината и да се спре незабавно. Ако повредата не може да бъде спряна незабавно, температурата и нагласът на трансформатора трябва да бъдат внимателно наблюдавани, да се докладва постоянно на диспечерския орган и производственото управление, да се намали нагласът на трансформатора, и трансформаторът трябва да работи според съответната стойност на наглас, отговаряща на охладителната способност при текущото охлаждане.

(3) Ако устройството за дистанционно измерване на температурата дава сигнал за висока температура с много висока индикирана стойност, но локалният термометър показва нормални показания и няма други признаци на повреда на трансформатора, сигналът може да е лъжлив, поради повреда в цепта за дистанционно измерване на температурата. Такива повреди могат да бъдат коригирани в подходящ момент.

(4) Ако в трифазен трансформаторен блок, температурата на маслото на една фаза се увеличава значително повече от историческата температура на маслото при същия наглас и условия на охлаждане, и охладителната система и термометърът са нормални, преизгряването може да бъде причинено от вътрешна повреда на трансформатора. Трябва незабавно да се уведомят специализирани лица, за да вземат проба от масло за хроматографичен анализ, за да се идентифицира повредата. Ако хроматографичният анализ покаже вътрешна повреда, или ако температурата на маслото продължава да се увеличава при неизменен награс и условия на охлаждане, трансформаторът трябва да бъде изведен от експлоатацията в съответствие с местните правила.

2. Неуспех на охладителната система

Охладителната система помага за разпръскване на топлина от обмотките и ядрото чрез маслото на трансформатора. Главните трансформатори с напрежение 500kV използват принудителна маслова циркулация с принудително въздушно охлаждане. Дали охладителната система работи нормално, е ключово условие за нормалната работа на трансформатора. Неуспех на охладителното оборудване е обща повреда на трансформаторите. При неуспех на охладителното оборудване, операционната температура на трансформатора се увеличава бързо, и загубата на изолацията на трансформатора се увеличава рязко. 

По време на неуспех на охладителното оборудване, операторите трябва внимателно да наблюдават температурата и нагласа на трансформатора, да докладват непрекъснато на диспечерския орган и оперативните ръководители. Ако награсът на трансформатора надхвърля определените граници при неуспешно охлаждане, трябва да се поискат намаления на награса според местните правила.

Трябва да се отбележи, че по време на нарастване на температурата на маслото, ядрото и обмотките се нагряват по-бързо от маслото. Температурата на маслото може да се увеличава само леко, но температурите на ядрото и обмотките вече може да са много високи. Особено, когато маслените помпи се повредят, относителното нарастване на температурата на обмотките спрямо маслото далеч надвишава нормалната стойност, указана на етикета. Температурата на маслото може да се увеличава само леко или дори да не се забелязва, докато температурите на ядрото и обмотките вече далеч надвишават допустимите граници. 

По-късно, когато температурата на маслото постепенно се увеличава, температурите на ядрото и обмотките ще продължат да се увеличават до още по-високи стойности, поддържайки определено нарастване на температурата спрямо маслото при даден награс и условия на охлаждане. Ето защо, при неуспех на охладителното оборудване, трябва да се наблюдават не само температурите на маслото и обмотките, но и допустимата операционна капацитет и време на трансформатора при прекъсване на охладителната система, както са определени от производителя и местните правила. Освен това, трябва да се наблюдават и други операционни промени, за да се направи комплексна оценка на операционното състояние на трансформатора.

За проверка на неуспеха на охладителното оборудване, трябва да се определи обхвата на прекъсването (единичен вентилатор или маслена помпа спряна, цяла група спряна, единичнофазно или трифазно спряно), да се консултира диаграмата на контролната цепта на охладителната система, за да се установи точката на повреда, и да се минимизира прекъсването на охладителното оборудване.

Ако единичен вентилатор или маслена помпа се повреди, докато другите функционират нормално, възможните причини включват:

• • Една фаза от тритефазното захранване към вентилатора или масленият насос е прекъсната (изгорял предпазен пръстен, лош контакт или скъсан проводник), което причинява увеличаване на тока на мотора, действие на термореле или прекъсване на захранването, или изгаряне на мотора;

  • Повреда на подшипника или механична повреда във вентилатора или масленият насос;

  • Повреда в съответния контролно реле, контактор или други компоненти в контролния път на вентилатора или масленият насос, или прекъсване на цепта (например, разслабен контакт, лош контакт);

  • Намалена настройка на термореле, което причинява лъжливо действие.

  Ако причината се окаже повреда в захранването или цепта, скъсаният проводник трябва бързо да бъде поправен, предпазните пръстени да бъдат заменени и захранването и цептата да бъдат възстановени. Ако контролното реле е повредено, то трябва да бъде заменено с запасно. Ако вентилаторът или масленият насос са повредени, трябва незабавно да се поиска техническо обслужване.

  Ако група (или няколко) вентилатори или маслени насоси спрат едновременно, вероятната причина е повреда в захранването към тази група, изгорял предпазен пръстен, действие на термореле или повредено контролно реле. Резервният вентилатор или масленият насос трябва незабавно да бъдат включени, след което да се възстанови повредата.

  Ако всички вентилатори или маслени насоси на главния трансформатор спрат, това трябва да е поради повреда в основното захранване към една или всички три фази на системата за охлаждане. В този случай, проверете дали резервното захранване е автоматично включено. Ако не, бързо включете резервното захранване ръчно, установете причината за повредата и я устранете.

  При обработка на повреди в захранването и възстановяване на захранването, обърнете внимание на следното:

  • При замяна на предпазните пръстени, първо затворете ключа на страната на захранването и на страната на потребителя. При живо заменяне на предпазните пръстени, когато втората фаза е инсталирана, трифазният мотор получава двуфазно захранване, което генерира голям ток, който може да изгори новоинсталирания предпазен пръстен.

  • Използвайте предпазни пръстени с спецификации и капацитет, съответстващи на проекта.

  • При възстановяване на захранването и рестартиране на оборудването за охлаждане, стартирайте стъпково или по групи, за да се избегне едновременно стартиране на всички вентилатори и маслени насоси, което може да причини скачок на тока и повторно изгаряне на предпазните пръстени.

  • След възстановяване на трифазното захранване, ако вентилаторите или маслените насоси все още не стартират, може да е защото термореле не е възстановено. Възстановете термореле. Ако няма повреда в оборудването за охлаждане, то трябва нормално да рестартира.

  

  3. Аномален ниво на масло

  Аномален ниво на масло в трансформатора включва аномален ниво на масло в главния резервоар и аномален ниво на масло в регулатора на напрежението при натовареност (OLTC). Трансформаторите на 500кВ обикновено използват резервоари с диафрагми или мембрани, с указателни показалници за ниво на масло. Нивото на масло на двете може да бъде наблюдавано чрез показалника.

  Ако нивото на масло в трансформатора е ниско, трябва да се проучи причината. Ако ниският ниво на масло е причинен от ниска температура на околната среда или лека натовареност, водеща до намаление на температурата на маслото до минималната линия на нивото на масло, трябва незабавно да се добави масло. Ако нивото на масло намалява поради сериозна протечка, трябва незабавно да се предприемат мерки за спиране на протечката и добавяне на масло.

  Високото ниво на масло в трансформатора може да бъде причинено от:

  • прекомерно пълнене с масло, при което нивото на масло се повишава с температурата при висока температура на околната среда или висока натовареност; 

  • повреда в системата за охлаждане;

  • вътрешна повреда в трансформатора.

  Когато нивото на масло е прекомерно високо, проверете натовареността и температурата на маслото, потвърдете нормалността на системата за охлаждане, проверете дали всички клапи са в правилните си позиции и проверете за признаци на вътрешни повреди. Ако нивото на масло е прекомерно високо или маслото излиза, и няма други повреди, може да се извади малко количество трансформаторно масло.

  Високото ниво на масло в резервоара на OLTC, освен температурата на маслото, може да бъде причинено и от прекомерно загряване на електрическите връзки или други причини, водещи до повреда на герметизацията в отдела на OLTC, позволяваща изтичане на изолационното масло от главния резервоар в отдела на OLTC, което причинява аномално повишение на нивото на масло в OLTC. Когато нивото на масло в OLTC непрекъснато се повишава и дори излиза от дихателния клапан на резервоара на OLTC, незабавно докладвайте на диспечерския отдел, нека професионалисти проведат тестове и анализ, и поискайте изваждането на повредения трансформатор от служба за поддръжка.

  Трансформаторите на 500кВ обикновено използват резервоари с диафрагми или мембрани и указателни показалници за ниво на масло, които показват нивото на масло в зависимост от положението на дъното на диафрагмата или мембраната. Следните условия могат да причинят неточен показ на показалника:

  • Натрупване на газ под диафрагмата или мембраната, което ги кара да плуват над реалното ниво на масло, водещо до висок показ на нивото на масло; 

  • Заблъскване на дихателния клапан, което не позволява влизането на въздух при намаление на нивото на масло, водещо до висок показ на нивото на масло; 

  • Прекъсване на мембраната или диафрагмата, позволяващо маслото да влезе в пространството отгоре, което може да доведе до нисък показ на нивото на масло.

  Тези три ситуации могат да доведат до неверен показ на нивото на масло, което изисква операторите внимателно да наблюдават и анализират при нормална работа.

  

  4. Действие на леко газово реле

  Когато работи лекият газов реле, това указва аномална работа на трансформатора и трябва да бъде проверен и обработен незабавно. Методите са следните:

  (1) Проверете външния вид, звука, температурата, равнището на масло и натоварването на трансформатора. Ако се открие сериозно изтичане на масло и нивото на маслото е под отметката 0 на мерника, вероятно под нивото на газовото реле, което активира сигнал за тревога, трансформаторът трябва да бъде незабавно изваден от употреба и изтичането да бъде поправено незабавно.

  Ако се установи аномално повишаване на температурата или необичайно операционно звучание, може да има вътрешна авария. Необичайното звучание на трансформатора дойдва в два типа: един, причинен от механична вибрация, друг - от частично разпределение. Може да се използва слушалка (или фенерче) - притиснете единия край плътно към корпуса и слушайте с ухото си от другия край, за да определите дали шумът произлиза от вътрешни компоненти (механична вибрация или частично разпределение). Шумът от разпределението обикновено има ритмичен модел, подобен на шума от корона на високонапрегнати изолатори. Ако се установи подозрителен вътрешен шум от разпределение, незабавно извършете хроматографски анализ на маслото и усиления мониторинг.

  (2) Извлечете проба газ за анализ. Обикновено качествената оценка на място се комбинира с количествения анализ в лабораторията.

  За вземане на проба газ използвайте шприц с подходящ обем. Премахнете иглата и прикрепете към нея къс пластмасова или маслоустойчива гумена тръба. Преди вземането на проба, напълнете шприца и тръбата с трансформаторно масло, за да изгоните въздуха, след което напълно изтласкайте плунджера, за да изгоните маслото. Свържете тръбата с вентила за изпускане на газово реле (осигурете герметична връзка). Отворете вентила за изпускане на газово реле и бавно дръпнете плунджера на шприца, за да извлечете газ в шприца.

  Донесете пламък до иглата на шприца и бавно изтласкайте плунджера, за да изпуснете газа, наблюдайки дали газът е горим. Едновременно изпратете газа в лабораторията за анализ на състава му за точна оценка.

  Ако се установи, че газът е горим или хроматографският анализ потвърди вътрешна авария, трансформаторът трябва да бъде незабавно изваден от употреба.

  Ако газът е безцветен, без мирис и негорим, и хроматографският анализ го идентифицира като въздух, сигнала за тревога на газовото реле може да е лъжен, породен от авария в вторичната верига. Трябва да се провери и поправи веригата незабавно.

  По време на вземане на проба газ, използвайте безцветен прозрачен шприц, за да се осигури лесно наблюдение на цвета на газа. Процедурата трябва да се провежда под строго наблюдение, запазвайки безопасно разстояние от живи части.

  5. Прекъсване на трансформатора

  Когато трансформаторът прекъсне автоматично, трябва незабавно да се проведе пълна инспекция, за да се определи причината, преди да се предприемат действия. Конкретните инспекционни пунктове включват:

  (1) На основата на сигнали от защитни реле, записвач на аварии и други устройства за мониторинг, определете коя защита е активирана.

  (2) Проверете натоварването, нивото на масло, температурата на маслото, цвета на маслото и дали има изхвърляне на масло, дим, пробой на изолатора или разрушаване, действие на вентил за отпускане на налягане или други явни признаци на авария преди прекъсването, както и дали в газовото реле има газ.

  (3) Анализирайте вълновата форма на записвача на аварии.

  (4) Разберете условията на системата: дали са се случили късо-замкване във вътрешната или външната зона на защитата, дали са се случили операции на системата или переключващи високи напрежения, или входящ ток по време на затваряне.

  Ако инспекцията покаже, че автоматичното прекъсване не е било причинено от авария на трансформатора, трансформаторът може да бъде повторно включен след изчистване на външни аварии.

  Ако се установи някой от следните условия, трябва да се подозира вътрешна авария на трансформатора. Причината трябва да бъде идентифицирана, авариите трябва да бъдат устранени, а електрически тестове, хроматографски анализ и други целеви тестове трябва да потвърдят, че аварията е решена, преди повторното включване:

  (1) Газът, извлечен от газовото реле, е признат горим от анализа; (2) Явни вътрешни признаци на авария в трансформатора, като деформация на резервоара, аномално ниво на масло, сериозно изхвърляне на масло; (3) Явни пробойни знаци или повреди, разрушаване на изолаторите на трансформатора; (4) Две или повече защитни реле (диференциално, газово, налягане) са активирани.

  6. Аномални звукове

  (1) Ако шумът е силен и шумлив, може да е причинен от проблеми с ядрото на трансформатора. Например, развинтени клипси или болтове за стягане на ядрото. Показанията на приборите обикновено са нормални, а цветът, температурата и нивото на маслото не показват значителни промени. В този случай спрете операцията на трансформатора и проведете инспекция.

  (2) Ако шумът съдържа звук на кипяща вода или "бултящ" звук на балон, това може да указва сериозна авария на витниците, причиняваща околните части да се нагряват и да се парализира маслото. Лош контакт в регулатора на витниците, причиняващ местно нагряване, или междинен пробой на витниците могат да произведат този звук. Незабавно спрете операцията на трансформатора и проведете поддръжка.

  (3) Ако шумът съдържа силни, нередовни експлозивни звуци, това може да указва пробой на изолацията в тялото на трансформатора. Спрете операцията и проведете поддръжка.

  (4) Ако шумът съдържа звук на "шиши" разпределение, това може да е причинено от повърхностно частично разпределение в тялото на трансформатора или на изолаторите. Ако е проблем с изолатора, в лошо време или през нощта може да се забележи коронно святане или малки сини/лъскави искри. Очистете повърхността на изолатора и приложете силиконово масло или силиконова мастило. Спрете трансформатора и проверете дали задържането на ядрото и разстоянието между живите части и земята отговарят на изискванията.

  (5) Ако шумът съдържа непрекъснат, ритмичен звук на удар или триене, това може да е причинено от механично допиране, причинено от вибрацията на определени компоненти, или от аномален шум, причинен от електростатично разпределение.

  7. Изхвърляне на масло и експлозия

  Маслото се изхвърля и се взривява, когато вътрешните дефектни краткосрочни токове и високотемпературните дъги бързо стареят маслото на трансформатора, а защитната релейна система не успява навреме да прекъсне тока, позволявайки на дефекта да продължава и на вътрешното налягане в резервоара да се увеличава непрекъснато. Високонапреденото масло и газ се изхвърлят от взривобезопасната тръба или други слаби точки на резервоара, причинявайки авария.

  (1) Повреда на изолацията: Местно затопляне като краткосрочни повреди между витките поврежда изолацията; проникването на вода в трансформатора предизвиква увлажнение и повреда на изолацията; надвoltageни напрежения като гръмове повреждат изолацията - това са основни фактори, водещи до вътрешни краткосрочни повреди.

  (2) Прекъсване на жицата, причиняващо дъга: Лошо сварени проводници на обмотката или разхлабени контактни връзки може да предизвикат прекъсване на жицата при високи импулси на тока. Високотемпературната дъга в точката на прекъсване изпарява маслото, увеличавайки вътрешното налягане.

  (3) Неуспех на переключвателя на отводки: В разпределителните трансформатори, секцията за високо напрежение на обмотката е свързана чрез переключвател на отводки. Контактите на переключвателя са серийно свързани в цепта на високонапрегнатата обмотка и носят натоварване и краткосрочни токове. Ако подвижните и неподвижните контакти се затоплят, искрят или образуват дъга, секцията на обмотката може да се краткосрочи.

  8. Спешно спиране на трансформатора

  Работещият трансформатор трябва да бъде спрян незабавно, ако се наблюдава едно от следните условия:

  (1) Аномално или значително увеличено вътрешно шумолене; (2) Тежка повреда и разрядване на изходящите изолятори; (3) Дим, пожар или изхвърляне на масло от трансформатора; (4) Трансформаторът има дефект, но защитното устройство не работи или работи неправилно; (5) Пожар или взрив в близост представлява сериозна заплаха за трансформатора.

  При пожар в трансформатора, незабавно изключете тока, спрете вентилаторите и маслените помпи, извикайте пожарникарски служби и активирайте противопожарното оборудване. Ако пожарът е причинен от изтичане на изолационно масло, което гори на горната капа, отворете долния клапан за изтичане, за да спуснете маслото до подходящо ниво, за да спрете изтичането, предотвратявайки намаляването на нивото на маслото под капата, което би довело до вътрешен пожар. Ако пожарът е причинен от вътрешен дефект, маслото не трябва да се изтича, за да се предотврати влизането на въздух и формирането на взривоопасна смес, която би могла да предизвика сериозен взрив.

  Съкратено казано, при настъпване на дефект в трансформатора, точната оценка и правилното управление са необходими - предотвратявайки ескалацията на дефекта, докато се избягва ненужното спиране. Това изисква подобрена диагностична способност и натрупана оперативна опитност, за да се идентифицират и обработват правилно и незабавно дефектите на трансформатора, предотвратявайки разширяването на аварията.

  Факторите, причиняващи аномално шумолене на трансформатора, са много, а местата на дефектите са различни. Само чрез непрекъснато натрупване на опит може да се направят точни оценки.