Jak radzić sobie z awariami transformatorów

Felix Spark

Pole: Awaria i konserwacja

China

Typowe awarie transformatorów i ich metody rozwiązywania.

1. Przegrzewanie się transformatora

Przegrzewanie jest bardzo szkodliwe dla transformatorów. Większość uszkodzeń izolacji transformatorów jest spowodowana przegrzewaniem. Wzrost temperatury obniża wytrzymałość elektryczną i mechaniczną materiałów izolacyjnych. IEC 354, Poradnik dotyczący obciążenia transformatorów, stwierdza, że gdy najwyższa temperatura w transformatorze osiąga 140°C, powstają bąbelki w oleju. Te bąbelki mogą obniżyć wydajność izolacji lub spowodować błyskawiczenie, prowadząc do uszkodzenia transformatora.

Przegrzewanie znacznie wpływa na żywotność transformatorów. Zgodnie z regułą 6°C dla transformatorów, w zakresie temperatur od 80 do 140°C, każdy wzrost temperatury o 6°C powoduje podwójne zmniejszenie skutecznej żywotności izolacji transformatora. Narodowy standard GB1094 również określa, że graniczny wzrost średniej temperatury cewek w transformatorach zanurzonych w oleju wynosi 65K, wzrost temperatury górnej warstwy oleju to 55K, a rdzenia i kadłuba to 80K.

Przegrzewanie się transformatora manifestuje się głównie nieprawidłowym wzrostem temperatury oleju. Możliwe główne przyczyny to: (1) przeciążenie transformatora; (2) awaria systemu chłodzenia (lub niepełna aktywacja systemu chłodzenia); (3) wewnętrzne uszkodzenie transformatora; (4) niepoprawne wskazywanie przez urządzenie pomiaru temperatury.

Gdy wykryto nieprawidłowy wzrost temperatury oleju w transformatorze, należy sprawdzić powyższe możliwe przyczyny jedna po drugiej, aby dokonać dokładnego osądu. Kluczowe punkty kontroli i obsługi są następujące:

(1) Jeśli urządzenia operacyjne wskazują, że transformator jest przeciążony, a wskazania termometrów trzech faz w banku transformatorów jednofazowych są prawie identyczne (może być niewielka różnica), a transformator i system chłodzenia działają normalnie, wzrost temperatury jest prawdopodobnie spowodowany przeciążeniem. W takim przypadku należy wzmocnić monitorowanie transformatora (obciążenie, temperatura, stan działania), natychmiast zgłosić do wyższego działu dyspozycyjnego i zalecać przeniesienie obciążenia, aby zmniejszyć stopień i czas przeciążenia.

(2) Jeśli wzrost temperatury jest spowodowany niepełną aktywacją systemu chłodzenia, system ten powinien być natychmiast uruchomiony. Jeśli system chłodzenia uległ awarii, należy szybko określić przyczynę i natychmiast ją naprawić. Jeśli awaria nie może być szybko usunięta, należy dokładnie monitorować temperaturę i obciążenie transformatora, ciągle zgłaszać do działu dyspozycyjnego i zarządzania produkcją, zmniejszyć obciążenie transformatora i działać zgodnie z odpowiednią wartością obciążenia dopasowaną do zdolności chłodzenia w obecnych warunkach chłodzenia.

(3) Jeśli zdalne urządzenie pomiaru temperatury sygnalizuje wysoką temperaturę z bardzo wysokim wskazaniem, ale lokalny termometr pokazuje normalne odczyty i nie ma innych oznak uszkodzenia transformatora, sygnał alarmowy może być fałszywy z powodu awarii obwodu pomiaru temperatury zdalnej. Takie awarie można naprawić w odpowiednim momencie.

(4) Jeśli w banku transformatorów trójfazowych temperatura oleju jednej fazy znacznie wzrosła w porównaniu do jej historycznej temperatury pod tym samym obciążeniem i warunkami chłodzenia, a system chłodzenia i termometr są normalne, przegrzewanie może być spowodowane wewnętrznym uszkodzeniem transformatora. Natychmiast należy powiadomić specjalistów, aby pobrali próbkę oleju do analizy chromatograficznej, aby dalej zidentyfikować uszkodzenie. Jeśli analiza chromatograficzna wskazuje na wewnętrzne uszkodzenie, lub jeśli temperatura oleju nadal rośnie przy niezmienionym obciążeniu i warunkach chłodzenia, transformator powinien być wyłączony zgodnie z przepisami obowiązującymi na miejscu.

2. Awaria systemu chłodzenia

System chłodzenia pomaga w odprowadzaniu ciepła z cewek i rdzenia poprzez olej transformatora. Transformatory głównego napięcia 500kV używają zmuszonego cyrkulacji oleju z zmuszonym chłodzeniem powietrza. Normalne działanie systemu chłodzenia jest kluczowym warunkiem prawidłowego działania transformatora. Awaria sprzętu chłodzącego jest powszechną awarią transformatora. Gdy sprzęt chłodzący ulega awarii, temperatura pracy transformatora szybko rośnie, a utrata żywotności izolacji gwałtownie wzrasta.

Podczas awarii sprzętu chłodzącego operatorzy powinni dokładnie monitorować temperaturę i obciążenie transformatora, ciągle zgłaszać do działu dyspozycyjnego i kierowników eksploatacji. Jeśli obciążenie transformatora przekracza określone ograniczenia w przypadku awaryjnych warunków chłodzenia, powinno być zażądane zmniejszenie obciążenia zgodnie z przepisami obowiązującymi na miejscu.

Warto zauważyć, że podczas wzrostu temperatury oleju, rdzeń i cewki nagrzewają się szybciej niż olej. Temperatura oleju może wydawać się wzrosnąć tylko nieznacznie, ale temperatura rdzenia i cewek może już być bardzo wysoka. Szczególnie, gdy pompki oleju ulegają awarii, wzrost temperatury cewek w stosunku do oleju znacznie przekracza wartość normalną określoną na tablicy. Temperatura oleju może wydawać się wzrosnąć tylko nieznacznie lub niezauważalnie, podczas gdy temperatura rdzenia i cewek może już znacznie przekroczyć dopuszczalne limity.

Później, gdy temperatura oleju stopniowo rośnie, temperatura rdzenia i cewek będzie kontynuować wzrost do jeszcze wyższych wartości, utrzymując pewien wzrost temperatury w stosunku do oleju pod danym obciążeniem i warunkach chłodzenia. Dlatego, gdy system chłodzenia ulega awarii, należy nie tylko obserwować temperaturę oleju i cewek, ale także przestrzegać dopuszczalnej mocy i czasu działania transformatora podczas awarii systemu chłodzenia, jak określono przez producenta i przepisy obowiązujące na miejscu. Powinno się również monitorować inne zmiany operacyjne, aby kompleksowo ocenić stan działania transformatora.

Aby sprawdzić awarię sprzętu chłodzącego, należy określić zakres awarii (jednoosobowy wentylator lub pompka oleju zatrzymał się, cała grupa zatrzymała się, jednofazowo lub trójfazowo zatrzymała się), odnieść się do schematu sterowania systemem chłodzenia, aby zlokalizować punkt awarii, i minimalizować czas przestoju sprzętu chłodzącego.

Jeśli pojedynczy wentylator lub pompka oleju uległy awarii, podczas gdy inne działają normalnie, możliwe przyczyny to:

Jedna faza trójfazowego zasilania wentylatora lub pompki oleju jest otwarta (wyleciał bezpiecznik, słaby kontakt lub zerwany przewód), co powoduje zwiększenie prądu silnika, działanie relacji termicznej lub wyłączenie zasilania, lub spalenie silnika;
Awaria łożyska lub mechaniczna wentylatora lub pompki oleju;
Awaria odpowiedniego relaja sterującego, kontaktora lub innych komponentów w obwodzie sterowania wentylatora lub pompki oleju, lub przerwanie obwodu (np. luźny terminal, słaby kontakt);
Za niska ustawiona wartość relaju termicznego, co powoduje fałszywe działanie.

Jeśli przyczyna zostanie określona jako awaria zasilania lub obwodu, należy szybko naprawić przewód, wymienić bezpieczniki i przywrócić zasilanie i obwód. Jeśli relaj sterujący jest uszkodzony, należy go wymienić na zapasowy. Jeśli wentylator lub pompka oleju jest uszkodzona, należy natychmiast zażądać konserwacji.

Jeśli jednocześnie zatrzyma się grupa (lub kilka) wentylatorów lub pomp oleju, najprawdopodobniejszą przyczyną jest awaria zasilania tej grupy, wyleciał bezpiecznik, działanie relaju termicznego lub uszkodzony relaj sterujący. Należy natychmiast włączyć rezerwowego wentylatora lub pompę oleju, a następnie przywrócić awarię.

Jeśli wszystkie wentylatory lub pompki oleju głównego transformatora zatrzymają się, musi to być wynikiem awarii głównego zasilania jednej lub wszystkich trzech faz systemu chłodzenia. W takim przypadku należy sprawdzić, czy automatycznie włączyło się zasilanie rezerwowe. Jeśli nie, należy ręcznie szybko włączyć zasilanie rezerwowe, określić przyczynę awarii i ją usunąć.

Podczas usuwania awarii zasilania i przywracania zasilania należy zwrócić uwagę na następujące kwestie:

Podczas wymiany bezpieczników, najpierw należy otworzyć przełącznik zasilania obwodu i przestawiać obciążenie. Podczas wymiany bezpieczników pod napięciem, gdy instaluje się drugą fazę, trójfazowy silnik otrzymuje zasilanie dwufazowe, co powoduje powstanie dużego prądu, który może spalić nowo zainstalowany bezpiecznik.
Używać bezpieczników o specyfikacjach i pojemności zgodnych z projektem.
Podczas przywracania zasilania i ponownego uruchamiania sprzętu chłodzącego, należy zacząć etapami lub grupami, aby uniknąć jednoczesnego uruchomienia wszystkich wentylatorów i pomp oleju, co może spowodować gwałtowny wzrost prądu i ponowne spalenie bezpieczników.
Po przywróceniu zasilania trójfazowego, jeśli wentylatory lub pompki oleju nadal nie startują, może to być wynikiem tego, że relaj termiczny nie został zresetowany. Zresetuj relaj termiczny. Jeśli nie ma awarii w sprzęcie chłodzącym, powinien on normalnie restarować.

3. Nieprawidłowy poziom oleju

Nieprawidłowy poziom oleju w transformatorze obejmuje nieprawidłowy poziom oleju w głównym zbiorniku i nieprawidłowy poziom oleju w zautomatyzowanym przełączniku tap (OLTC). Transformatory 500kV zazwyczaj używają zbiorników z membranami lub workami, z wskaźnikami poziomu oleju typu wskaźnikowego, które wskazują poziom oleju. Poziom oleju zarówno w głównym zbiorniku, jak i w OLTC, można obserwować za pomocą tych wskaźników.

Jeśli poziom oleju w transformatorze jest niski, należy zbadać przyczynę. Jeśli niski poziom oleju jest wynikiem niskiej temperatury otoczenia lub lekkiego obciążenia, które powoduje spadek temperatury oleju do minimalnej linii poziomu oleju, należy szybko dodać oleju. Jeśli spadek poziomu oleju jest wynikiem poważnego przecieku oleju, należy natychmiast podjąć środki, aby zatrzymać przeciek i dodać oleju.

Wysoki poziom oleju w transformatorze może być spowodowany:

nadmiernym nalaniem oleju, z poziomem oleju podnoszącym się wraz z temperaturą podczas wysokiej temperatury otoczenia lub wysokiego obciążenia;
awarią systemu chłodzenia;
wewnętrznym uszkodzeniem transformatora.

Gdy poziom oleju jest zbyt wysoki, należy sprawdzić obciążenie i temperaturę oleju, potwierdzić normalność systemu chłodzenia, zweryfikować, czy pozycje wszystkich zaworów są poprawne, oraz sprawdzić, czy występują jakieś oznaki wewnętrznego uszkodzenia. Jeśli poziom oleju jest zdecydowanie za wysoki lub olej wylewa się, a nie ma innych uszkodzeń, można odpowiednio odciągnąć niewielką ilość oleju transformatorowego.

Wysoki poziom oleju w zbiorniku OLTC, oprócz temperatury oleju, może być również spowodowany przegrzaniem połączeń elektrycznych lub innymi przyczynami, które powodują naruszenie szczelności w komorze OLTC, umożliwiając przeciek izolacyjnego oleju z głównego zbiornika do komory OLTC, co powoduje nieprawidłowy wzrost poziomu oleju w OLTC. Gdy poziom oleju w OLTC wzrasta nieprawidłowo i ciągle, nawet wylewając się z oddechowej komory OLTC, należy natychmiast zgłosić do działu dyspozycyjnego, aby specjaliści przeprowadzili testy i analizę, oraz zażądali wyłączenia uszkodzonego transformatora do konserwacji.

Transformatory 500kV zazwyczaj używają zbiorników z membranami lub workami i wskaźnikami poziomu oleju typu wskaźnikowego, które wskazują poziom oleju na podstawie położenia dna membrany lub worka. Poniższe warunki mogą spowodować niepoprawne wskazywanie wskaźnika:

Gaz zgromadzony pod membraną lub workiem powoduje, że ta unosi się ponad rzeczywisty poziom oleju, co powoduje wyższe wskazywanie poziomu oleju;
Zablokowanie oddechowej komory uniemożliwia wejście powietrza, gdy poziom oleju spada, co powoduje wyższe wskazywanie poziomu oleju;
Pęknięcie worka lub membrany pozwala olejowi wejść do przestrzeni powyżej, co może powodować niższe wskazywanie poziomu oleju.

Te trzy sytuacje mogą prowadzić do niepoprawnego wskazywania poziomu oleju, co wymaga, aby operatorzy dokładnie obserwowali i analizowali w trakcie normalnej eksploatacji.