Jak řešit poruchy transformátoru
Běžné závady transformátorů a jejich řešení.
1. Přehřívání transformátoru
Přehřívání je pro transformátory velmi škodlivé. Většina selhání izolace transformátorů je způsobena přehříváním. Stoupající teplota snižuje dielektrickou a mechanickou pevnost izolačních materiálů. IEC 354, Příručka pro zatěžování transformátorů, uvádí, že když dosáhne nejteplejšího bodu transformátoru 140°C, v oleji se utvoří bublinky. Tyto bublinky mohou snížit výkon izolace nebo způsobit propálení, což může vést k poškození transformátoru.
Přehřívání velmi ovlivňuje životnost transformátorů. Podle pravidla 6°C pro transformátory, v rozmezí teplot 80–140°C, každé 6°C nárůst teploty dvojnásobně zvyšuje rychlost snížení efektivní životnosti izolace transformátoru. Národní standard GB1094 také stanovuje, že průměrný povolený nárůst teploty vinutí pro olejové transformátory je 65K, nárůst teploty horního oleje 55K a jádro a nádrž 80K.
Přehřívání transformátoru se hlavně projevuje neobvyklým nárůstem teploty oleje. Možné hlavní příčiny mohou být: (1) přetížení transformátoru; (2) selhání chladičného systému (nebo neúplné zapojení chladičného systému); (3) interní porucha transformátoru; (4) nesprávné ukazování měřicího zařízení na teplotu.
Pokud je zjištěn neobvyklý nárůst teploty oleje transformátoru, by měly být postupně zkontrolovány všechny možné příčiny, aby bylo možné udělat přesný posudek. Klíčové body kontroly a zpracování jsou následující:
(1) Pokud ukazují provozní přístroje, že transformátor je přetížen, a teplotní čidlo tří fází v jednofázovém banku transformátorů ukazuje podstatně shodné čtení (s možným odchylkou několika stupňů), a transformátor a chladičný systém fungují normálně, nárůst teploty je pravděpodobně způsoben přetížením. V tomto případě by mělo být zesíleno monitorování transformátoru (zatěžování, teplota, stav provozu), okamžitě informován vyšší operační oddělení a doporučeno přesunout zátěž, aby se snížila míra a doba přetížení.
(2) Pokud je nárůst teploty způsoben neúplným zapojením chladičného systému, systém by měl být okamžitě aktivován. Pokud selhává chladičný systém, by měla být rychle identifikována příčina a okamžitě odstraněna. Pokud nelze problém rychle vyřešit, musí být transformátor pečlivě sledován ohledně teploty a zátěže, pokračovat v pravidelném hlášení operačnímu oddělení a oddělení výrobní správy, zmenšit zátěž transformátoru a provozovat ho podle odpovídající hodnoty zátěže, která odpovídá chladicí kapacitě v aktuálním chladicím stavu.
(3) Pokud vzdálené měřicí zařízení na teplotu vyvolá poplach s velmi vysokou indikovanou hodnotou, ale místní teploměr ukazuje normální čtení a nejsou jiné známky poruchy transformátoru, může být poplach falešný signál způsobený vadou v obvodě vzdáleného měření teploty. Tato vadu lze napravit v příhodnou dobu.
(4) Pokud v třífázovém banku transformátoru teplota oleje jedné fáze stoupne výrazně výše než její historická teplota pod stejnou zátěží a chladicími podmínkami, a chladičný systém a teploměr jsou v pořádku, přehřívání může být způsobeno interní poruchou transformátoru. Okamžitě by měli být upozorněni odborníci, aby vzali vzorek oleje pro chromatografickou analýzu, aby bylo možné další identifikaci poruchy. Pokud chromatografická analýza ukáže interní poruchu, nebo pokud teplota oleje stále stoupá bez změny zátěže a chladicích podmínek, transformátor by měl být podle místních předpisů odstaven.
2. Selhání chladičného systému
Chladičný systém pomáhá odvádět teplo z vinutí a jádra prostřednictvím transformátorového oleje. Hlavní transformátory 500kV využívají vynucenou cirkulaci oleje s vynuceným vzduchovým chlazením. Zda chladičný systém funguje správně, je klíčovou podmínkou pro správné fungování transformátoru. Selhání chladičného zařízení je běžná porucha transformátoru. Když selhává chladičné zařízení, rychle stoupá provozní teplota transformátoru a rychle roste i ztráta životnosti izolace.
Během selhání chladičného zařízení by operátoři měli pečlivě sledovat teplotu a zátěž transformátoru, pravidelně informovat operační oddělení a vedoucí provozu. Pokud zátěž transformátoru překročí stanovenou hranici za selhání chladičného systému, by měla být požadována snížení zátěže podle místních předpisů.
Je třeba poznamenat, že během stoupání teploty oleje se jádro a vinutí ohřívají rychleji než olej. Teplota oleje může zdánlivě stoupat pouze mírně, ale teploty jádra a vinutí mohou být již velmi vysoké. Zejména při selhání olejových čerpadel může nárůst teploty vinutí vzhledem k oleji výrazně překročit normální hodnotu uvedenou na štítku. Teplota oleje může zdánlivě stoupat pouze mírně nebo ani tolik, zatímco teploty jádra a vinutí mohou již výrazně překročit povolené limity.
Následně, když teplota oleje postupně stoupá, teploty jádra a vinutí budou stále dále stoupat až na ještě vyšší hodnoty, udržujíce určitý nárůst nad olejem za dané zátěžové a chladicí podmínky. Proto, když selhává chladičné zařízení, by měly být sledovány nejen teploty oleje a vinutí, ale také povolená provozní kapacita a doba transformátoru za výpadku chladičného systému, jak je stanoveno výrobce a místními předpisy. Měly by být také sledovány další změny provozu, aby bylo možné komplexně posoudit stav provozu transformátoru.
Pro kontrolu selhání chladičného zařízení by měl být určen rozsah výpadku (jednotlivý ventilátor nebo olejové čerpadlo zastaveno, celá skupina zastavena, jednofázový nebo třífázový výpadek), referováno na schéma řídicího obvodu chladičného systému, aby bylo možné lokalizovat místo poruchy, a minimalizovat dobu výpadku chladičného zařízení.
Pokud selhává jeden ventilátor nebo olejové čerpadlo, zatímco ostatní fungují normálně, možné příčiny mohou být:
Jedna fáze třífázového napájení ventilátoru nebo čerpadla oleje je otevřeným okruhem (přehořelý pojistný pásek, špatný kontakt nebo přetržený vodič), což způsobuje zvýšení proudové spotřeby motoru, spuštění tepelného relé nebo odpojení napájení, nebo shoření motoru;
Porucha ložiska nebo mechaniky u ventilátoru nebo čerpadla oleje;
Porucha odpovídajícího řídicího relé, spojovacího přepínače nebo jiných komponent v řídicím obvodu ventilátoru nebo čerpadla oleje, nebo přetržení obvodu (např. volné konektory, špatný kontakt);
Nastavení tepelného relé je příliš nízké, což způsobuje nesprávné spuštění.
Pokud je zjištěno, že příčinou je porucha napájení nebo obvodu, měl by být rychle opraven přetržený vodič, nahrazeny pojistky a obnoveno napájení a obvod. Pokud je poškozeno řídicí relé, mělo by být nahrazeno náhradním. Pokud je poškozen ventilátor nebo čerpadlo oleje, měla by být okamžitě vyžádána údržba.
Pokud současně zastaví skupina (nebo několik) ventilátorů nebo čerpadel oleje, pravděpodobnou příčinou je porucha napájení této skupiny, přehořelá pojistka, spuštění tepelného relé nebo poškození řídicího relé. Měl by být okamžitě zapojen náhradní ventilátor nebo čerpadlo oleje, poté by měla být porucha odstraněna.
Pokud zastanou všechny ventilátory nebo čerpadla oleje hlavního transformátoru, musí to být způsobeno poruchou hlavního napájení jedné nebo všech tří fází chladicího systému. V tomto případě by se mělo zkontrolovat, zda se automaticky zapojilo náhradní napájení. Pokud ne, mělo by být rychle ručně zapojeno náhradní napájení, identifikována příčina poruchy a odstraněna.
Při řešení poruch napájení a obnovování napájení buďte pozorní na následující:
Při výměně pojistek nejprve otevřete spínač napájecího obvodu a spínač na straně zátěže. Při živém výměňování pojistek, když je nainstalován druhý fázový vodič, třífázový motor dostane dvoufázové napájení, což může způsobit velký proud, který může přehořet nově nainstalovanou pojistku.
Použijte pojistky s specifikacemi a kapacitou odpovídajícími návrhu.
Při obnovování napájení a restartování chladicího zařízení, pokud je to možné, startujte postupně nebo ve skupinách, abyste zabránili současnému spuštění všech ventilátorů a čerpadel oleje, což může způsobit prudký nárůst proudu a opětovné přehoření pojistek.
Po obnovení třífázového napájení, pokud ventilátory nebo čerpadla oleje stále nespustí, může to být proto, že tepelné relé nebylo resetováno. Resetujte tepelné relé. Pokud neexistuje žádná porucha v chladicím zařízení, mělo by se normálně restartovat.
3. Nenormální hladina oleje
Nenormální hladina oleje v transformátoru zahrnuje nenormální hladinu oleje v hlavním nádrži a nenormální hladinu oleje v napájecím regulačním zařízení (OLTC). Transformátory 500 kV obvykle používají nádrže s membránou nebo měchem a ukazatelem hladiny oleje, který indikuje hladinu oleje. Hladinu oleje lze sledovat prostřednictvím ukazatele.
Pokud je hladina oleje v transformátoru nízká, měla by být zjištěna příčina. Pokud je nízká hladina oleje způsobena nízkou teplotou okolí nebo lehkou zátěží, která způsobí, že teplota oleje klesne pod minimální hranici hladiny oleje, měl by být olej okamžitě doplněn. Pokud klesá hladina oleje kvůli vážnému unikání oleje, měly by být okamžitě přijaty opatření k zastavení uniku a doplnění oleje.
Vysoká hladina oleje v transformátoru může být způsobena:
přílišným naléváním oleje, kdy hladina oleje stoupá s teplotou při vysoké teplotě okolí nebo vysoké zátěži;
poruchou chladicího systému;
interní poruchou transformátoru.
Pokud je hladina oleje příliš vysoká, zkontrolujte zátěž a teplotu oleje, potvrďte správnost chladicího systému, ověřte správnost polohy všech ventilů a zkontrolujte příznaky interních poruch. Pokud je hladina oleje extrémně vysoká nebo dojde k přetékání oleje a nejsou přítomny žádné další poruchy, může být vhodné odvést malé množství transformátorového oleje.
Vysoká hladina oleje v nádrži OLTC, kromě teploty oleje, může být způsobena přehříváním elektrických spojů nebo jinými příčinami, které způsobí selhání těsnění v kompartmentu OLTC, což umožní, aby izolační olej z hlavní nádrže unikal do kompartmentu OLTC, což způsobí nenormální nárůst hladiny oleje v OLTC. Pokud hladina oleje v OLTC neustále stoupá a dokonce přetéká z dýchanky nádrže OLTC, okamžitě oznámit dispečink, aby byly provedeny testy a analýzy odborníky a požádat o odstavení vadného transformátoru pro údržbu.
Transformátory 500 kV obvykle používají nádrže s membránou nebo měchem a ukazatelem hladiny oleje, který indikuje hladinu oleje na základě polohy dna membrány nebo měchu. Následující situace mohou způsobit nepřesné ukazování ukazatele:
Gaz akumulovaný pod membránou nebo měchem způsobí, že membrána nebo měch plaví nad skutečnou hladinu oleje, což vedет к более высокому показанию уровня масла;
Zablokování dýchanky brání vniknutí vzduchu při klesající hladině oleje, což způsobí vyšší indikaci hladiny oleje;
Prasknutí měchu nebo membrány umožní, aby olej vnikl do prostoru nad ním, což může způsobit nižší indikaci hladiny oleje.
Tyto tři situace mohou vést k nesprávnému ukazování hladiny oleje, což vyžaduje, aby operátoři pečlivě pozorovali a analyzovali během normálního provozu.
4. Spuštění lehkého plynového relé
Když spustí lehký plynový relé, signalizuje to neočekávanou práci transformátoru, která by měla být okamžitě zkontrolována a vyřešena. Postup je následující:
(1) Zkontrolujte vzhled, zvuk, teplotu, hladinu oleje a zátěž transformátoru. Pokud zjistíte závažnou úniky oleje a hladina oleje je pod nulovou čárou na manometru, možná dokonce i pod hladinou, která aktivuje plynové relé, transformátor by měl být okamžitě odstaven a únik rychle opraven.
Pokud zjistíte neobvyklý vzestup teploty nebo neobvyklý provozní zvuk, může jít o vnitřní poruchu. Neobvyklý zvuk transformátoru se dělí do dvou typů: ten, který způsobuje mechanická vibrování, a ten, který způsobuje částečný výboj. Pro určení, zda zvuk pochází z vnitřních komponent (mechanická vibrování nebo částečný výboj), lze použít poslouchací tyč (nebo baterku) – jednu stranu pevně přitiskněte k obalu a u druhé strany naslouchejte. Zvuk výboje obvykle má rytmický charakter podobný zvuku koronových výbojů na vysokoproudých izolátorech. Pokud je podezřelý vnitřní výboj, okamžitě provedete analýzu olejové chromatografie a zintenzivníte monitorování.
(2) Odebere se vzorek plynu pro analýzu. Obvykle se kombinuje s kvalitativním posouzením na místě a kvantitativní analýzou v laboratoři.
Pro odběr plynu použijte špičku vhodného objemu. Odpojte jehlu a připojte krátký kus plastové nebo olejoodolné gumové trubice. Před odběrem naplňte špičku a trubici transformátorovým olejem, aby se vytlačil vzduch, a pak plně vypařte olej tlačením stlačovacího kolíku. Připojte trubici k ventilu pro výpušť plynového relé (zajistěte hermetické spojení). Otevřete ventil pro výpušť plynového relé a pomalu táhněte za stlačovací kolík, abyste nasáli plyn do špičky.
Přiblížte plamen k jehle špičky a pomalu vypařte plyn, sledujte, zda je plyn hořlavý. Současně odešlete plyn do laboratoře pro analýzu složení plynu, aby bylo možné přesné posouzení.
Pokud se ukáže, že plyn je hořlavý, nebo pokud analyza chromatografie potvrdí vnitřní poruchu, transformátor by měl být okamžitě odstaven.
Pokud je plyn bezbarvý, bezzápachový a nehořlavý a pokud analyza chromatografie identifikuje plyn jako vzduch, může jít o falešný poplach plynového relé způsobený vadou sekundárního obvodu. Obvod by měl být okamžitě zkontrolován a opraven.
Při odběru plynu použijte bezbarvou průhlednou špičku pro snadnou observaci barvy plynu. Postup musí být prováděn pod striktním dohledem a zachováním bezpečné vzdálenosti od živých částí.
5. Výpadkova transformátoru
Pokud transformátor automaticky vypadne, je nutné okamžitě provést komplexní kontrolu, aby byla identifikována příčina, než budou podniknuty jakékoliv kroky. Specifické kontroly zahrnují:
(1) Na základě signálů ochranných relé, záznamu chyb a dalších monitorovacích zařízení určete, která ochrana byla spuštěna.
(2) Zkontrolujte zátěž, hladinu oleje, teplotu oleje, barvu oleje a zda došlo k výstřiku oleje, kouření, flashoveru nebo prasknutí izolátorů, fungování ventilu pro uvolňování tlaku nebo jiných zřetelných známek poruchy před výpadkem a zda je plyn přítomen v plynovém relé.
(3) Analyzujte vlnový tvar záznamu chyb.
(4) Seznámte se se stavem systému: zda došlo k krátkozávodným poruchám uvnitř nebo mimo ochrannou zónu, zda došlo k operacím systému nebo přepínacím přetlakům, nebo k proudovému impulsu při zavírání.
Pokud kontrola ukáže, že automatický výpadek nebyl způsoben poruchou transformátoru, může být transformátor znovu energizován po odstranění vnějších poruch.
Pokud jsou zjištěny následující podmínky, může jít o podezření na vnitřní poruchu transformátoru. Příčina musí být identifikována, porucha odstraněna a elektrické testy, analýza chromatografie a jiné cílené testy musí potvrdit, že porucha byla odstraněna, než bude transformátor znovu energizován:
(1) Plyn odebíraný z plynového relé je analýzou potvrzen jako hořlavý; (2) zřetelné známky vnitřní poruchy v transformátoru, jako je deformace nádrže, neobvyklá hladina oleje, závažný výstřik oleje; (3) zřetelné známky flashoveru nebo poškození, prasknutí izolátorů transformátoru; (4) dvě nebo více ochranných relé (diferenciální, plynové, tlakové) byly spuštěny.
6. Neobvyklé zvuky
(1) Pokud je zvuk hlasitý a hlukový, může jít o problém s jádrem transformátoru. Například volné klece nebo šrouby, které upevňují jádro. Čtečky přístrojů jsou obecně normální a barva, teplota a hladina oleje neukazují výrazné změny. V tomto případě zastavte provoz transformátoru a proveďte kontrolu.
(2) Pokud zvuk obsahuje zvuk vařící vody nebo "bublající" zvuk bublin, může jít o závažnou poruchu vinutí, která způsobuje přehřívání blízkých částí a výpar oleje. Špatný kontakt v selektoru ohodnocení, který způsobuje lokální přehřívání, nebo krátké spojení mezi vinutími mohou produkovat tento zvuk. Okamžitě zastavte provoz transformátoru a proveďte údržbu.
(3) Pokud zvuk obsahuje hlasité, nerovnoměrné explozivní zvuky, může jít o poruchu izolace v tělese transformátoru. Zastavte provoz a proveďte údržbu.
(4) Pokud zvuk obsahuje "zizi" zvuk výboje, může jít o částečný výboj na povrchu tělesa nebo izolátorů transformátoru. Pokud jde o problém s izolátorem, může být vidět koronový lesk nebo malé modré/purpurové jiskry za špatných povětrnostních podmínek nebo v noci. Vyčistěte povrch izolátoru a aplikujte silikónový olej nebo silikónovou mast. Zastavte transformátor a zkontrolujte, zda zemění vazba jádra a mezery mezi živými částmi a zemí splňují požadavky.
(5) Pokud zvuk obsahuje kontinuální, rytmické klepání nebo tření, může jít o mechanický kontakt způsobený vibrováním některých komponent, nebo neobvyklý zvuk způsobený elektrostatickým výbojem.
7. Výstřik oleje a exploze
Při vnitřním poruše krátkého spojení a vysokoteplotních obloucích rychle stárne transformátorový olej. Pokud ochranné relé nevypne napájecí proud včas, porucha trvá a tlak uvnitř nádrže se neustále zvyšuje. Vysokotlaký olej a plyn pak vytryskují z explozivně bezpečné trubky nebo jiných slabých míst nádrže, což vede k nehodě.
(1) Poškození izolace: Lokální přehřátí, jako je mezioběžnicové krátké spojení, poškozuje izolaci; vniknutí vody do transformátoru způsobuje vlhkost a poškození izolace; přepětí, jako jsou bleskové údery, poškozuje izolaci – toto jsou základní faktory vedoucí k vnitřnímu krátkému spojení.
(2) Prolomení vodiče a vznik oblouku: Špatné svaření vodičů vinutí nebo volné spojení vedoucího vodiče mohou způsobit prolomení vodiče za vysokého prudkého proudu. Vysokoteplotní oblouk na místě prolomu vaporizuje olej a zvyšuje vnitřní tlak.
(3) Selhání oděrače: U distribučních transformátorů je část cívek vysokého napětí spojena přes oděrač. Kontakty oděrače jsou zapojeny v sérii do obvodu cívky vysokého napětí a nesou pracovní a krátkozaměrné proudy. Pokud se pohyblivé a pevné kontakty přehřejí, zapálí se nebo vznikne oblouk, může dojít ke krátkému spojení části cívky.
8. N nouzné vypnutí transformátoru
Běžící transformátor by měl být okamžitě zastaven, pokud jsou pozorovány následující podmínky:
(1) Neobvyklý nebo výrazně zvýšený vnitřní hluk; (2) Závažné poškození a výboj na izolačních hrbolkách; (3) Kouř, požár nebo tryskání oleje z transformátoru; (4) Transformátor má poruchu, ale ochranné zařízení nefunguje správně nebo funguje špatně; (5) Požár nebo exploze v blízkosti, které představují vážné ohrožení pro transformátor.
V případě požáru transformátoru okamžitě odpojte napájecí proud, zastavte větráky a čerpadlo oleje, okamžitě zavolejte hasiče a aktivujte hasicí zařízení. Pokud je požár způsoben tím, že izolační olej přetéká a hoří na horní více, otevřete dolní odpadovou ventil a uvolněte olej na vhodnou hladinu, aby se zabránilo přetékání a snížení hladiny oleje pod víko, což by mohlo způsobit vnitřní požár. Pokud je požár způsoben vnitřní poruchou, olej nesmí být uvolňován, aby se zabránilo vniknutí vzduchu a vytvoření explozivní směsi, která by mohla způsobit závažnou explozi.
Zkráceně, při výskytu poruchy transformátoru je nezbytné přesné posouzení a správné zacházení, aby se zabránilo rozšíření poruchy a zároveň se předešlo zbytečnému vypnutí. To vyžaduje zlepšení diagnostických schopností a akumulaci operačních zkušeností, aby bylo možné správně identifikovat a rychle zvládnout poruchy transformátoru a zabránit rozšíření nehody.
Faktorů způsobujících neobvyklý hluk transformátoru je mnoho a místa poruch se liší. Pouze postupným akumulováním zkušeností lze dospět k přesným posudkům.
