Как обрабатывать неисправности трансформаторов
Общие неисправности трансформаторов и методы их устранения.
1. Перегрев трансформатора
Перегрев крайне вреден для трансформаторов. Большинство отказов изоляции трансформаторов вызвано перегревом. Повышение температуры снижает диэлектрическую прочность и механическую прочность изоляционных материалов. Согласно МЭК 354, Руководству по нагрузке трансформаторов, когда температура самой горячей точки трансформатора достигает 140°C, в масле образуются пузырьки. Эти пузырьки могут снизить изоляционные свойства или вызвать пробой, приводящий к повреждению трансформатора.
Перегрев значительно влияет на срок службы трансформаторов. Согласно правилу 6°C для трансформаторов, в диапазоне температур от 80 до 140°C, каждое увеличение температуры на 6°C удваивает скорость уменьшения эффективного срока службы изоляции трансформатора. Национальный стандарт GB1094 также устанавливает, что предел среднего температурного подъема обмоток масляных трансформаторов составляет 65K, температурный подъем верхнего масла — 55K, а сердечника и бака — 80K.
Перегрев трансформатора проявляется, прежде всего, аномальным повышением температуры масла. Основные возможные причины включают: (1) перегрузку трансформатора; (2) неисправность системы охлаждения (или неполное включение системы охлаждения); (3) внутреннюю неисправность трансформатора; (4) неправильное показание устройства измерения температуры.
При обнаружении аномального повышения температуры масла трансформатора следует последовательно проверить вышеуказанные возможные причины для точного определения. Ключевые пункты проверки и устранения следующие:
(1) Если операционные приборы указывают на перегрузку трансформатора, а термометры трех фаз одиночной фазовой группы показывают примерно одинаковые значения (возможны отклонения на несколько градусов), и трансформатор и система охлаждения работают нормально, то повышение температуры, вероятно, вызвано перегрузкой. В этом случае необходимо усилить мониторинг трансформатора (нагрузка, температура, состояние работы), немедленно сообщить вышестоящему диспетчерскому отделу и рекомендовать перераспределение нагрузки, чтобы снизить степень и длительность перегрузки.
(2) Если повышение температуры связано с неполным включением системы охлаждения, систему следует немедленно активировать. Если система охлаждения вышла из строя, необходимо быстро определить причину и немедленно устранить неисправность. Если неисправность не может быть устранена быстро, необходимо тщательно контролировать температуру и нагрузку трансформатора, постоянно сообщать диспетчерскому отделу и производственному управлению, снизить нагрузку трансформатора и работать в соответствии с соответствующим значением нагрузки, соответствующим текущей охлаждающей способности.
(3) Если устройство удаленного измерения температуры выдает сигнал тревоги о высокой температуре с очень высоким показанием, но локальный термометр показывает нормальные значения, и нет других признаков неисправности трансформатора, сигнал тревоги может быть ложным из-за неисправности цепи удаленного измерения температуры. Такие неисправности можно устранить в подходящее время.
(4) Если в трехфазной группе трансформаторов температура масла одной фазы значительно выше ее исторической температуры при той же нагрузке и условиях охлаждения, а система охлаждения и термометр работают нормально, перегрев может быть вызван внутренней неисправностью трансформатора. Необходимо немедленно уведомить специалистов для взятия пробы масла для хроматографического анализа для дальнейшего определения неисправности. Если хроматографический анализ указывает на внутреннюю неисправность, или если температура масла продолжает расти при неизменной нагрузке и условиях охлаждения, трансформатор следует вывести из эксплуатации в соответствии с местными правилами.
2. Неисправность системы охлаждения
Система охлаждения помогает рассеивать тепло от обмоток и сердечника через масло трансформатора. Все основные трансформаторы 500 кВ используют принудительную циркуляцию масла с принудительным воздушным охлаждением. Нормальная работа системы охлаждения является критическим условием для нормальной работы трансформатора. Неисправность оборудования охлаждения — это распространенная неисправность трансформаторов. При выходе из строя системы охлаждения рабочая температура трансформатора быстро повышается, и резко увеличивается потеря срока службы изоляции.
При неисправности оборудования охлаждения операторы должны тщательно контролировать температуру и нагрузку трансформатора, постоянно сообщать диспетчерскому отделу и руководителям эксплуатации. Если нагрузка трансформатора превышает установленные пределы при неисправной системе охлаждения, следует запросить снижение нагрузки в соответствии с местными правилами.
Следует отметить, что при повышении температуры масла сердечник и обмотки нагреваются быстрее, чем масло. Температура масла может казаться повышающейся лишь незначительно, но температура сердечника и обмоток может уже быть очень высокой. Особенно при выходе из строя масляных насосов, относительное повышение температуры обмоток по сравнению с маслом значительно превышает нормальное значение, указанное на табличке. Температура масла может казаться повышающейся лишь незначительно или совсем не заметно, тогда как температура сердечника и обмоток может уже значительно превышать допустимые пределы.
Позже, по мере постепенного повышения температуры масла, температура сердечника и обмоток будет продолжать повышаться до еще более высоких значений, сохраняя определенное повышение температуры по сравнению с маслом при заданной нагрузке и условиях охлаждения. Поэтому при неисправности оборудования охлаждения необходимо не только наблюдать за температурой масла и обмоток, но и следовать допустимым эксплуатационным параметрам и времени, указанным производителем и местными правилами, при отключении системы охлаждения. Также следует контролировать другие изменения в работе для комплексной оценки состояния трансформатора.
Для проверки неисправности оборудования охлаждения необходимо определить масштаб отключения (отдельный вентилятор или масляный насос остановлен, вся группа остановлена, однофазное или трехфазное отключение), обратиться к схеме управления системой охлаждения для определения места неисправности и минимизировать время простоя оборудования охлаждения.
Если отдельный вентилятор или масляный насос выходит из строя, в то время как другие работают нормально, возможные причины включают:
Одна фаза трехфазного питания вентилятора или масляного насоса обрывается (плавкий предохранитель сгорает, плохой контакт или обрыв провода), что приводит к увеличению тока двигателя, срабатыванию теплового реле или отключению питания, или перегоранию двигателя;
Поломка подшипника или механическая неисправность вентилятора или масляного насоса;
Неисправность соответствующего управляющего реле, контактора или других компонентов в цепи управления вентилятором или масляным насосом, или обрыв цепи (например, ослабленный контакт, плохой контакт);
Низкая настройка теплового реле, вызывающая ложное срабатывание.
Если причина найдена в питании или цепи, необходимо быстро восстановить обрыв провода, заменить плавкие предохранители и восстановить питание и цепь. Если управляющее реле повреждено, его следует заменить запасным. Если вентилятор или масляный насос поврежден, необходимо немедленно запросить техническое обслуживание.
Если одновременно останавливаются несколько вентиляторов или масляных насосов, вероятная причина - неисправность питания этой группы, сгоревший плавкий предохранитель, срабатывание теплового реле или повреждение управляющего реле. Необходимо немедленно включить резервный вентилятор или масляный насос, а затем устранить неисправность.
Если все вентиляторы или масляные насосы основного трансформатора останавливаются, это должно быть связано с неисправностью основного питания одной или всех трех фаз системы охлаждения. В этом случае проверьте, автоматически ли включилось резервное питание. Если нет, быстро включите резервное питание вручную, определите причину неисправности и устраните ее.
При устранении неисправностей питания и восстановлении питания обратите внимание на следующее:
При замене плавких предохранителей сначала отключите выключатель питания и нагрузочной стороны цепи. При замене плавкого предохранителя под напряжением, когда устанавливается второй фазовый предохранитель, трехфазный двигатель получает двухфазное питание, что может привести к возникновению большого тока и сгоранию только что установленного плавкого предохранителя.
Используйте плавкие предохранители, соответствующие по спецификации и мощности проекту.
При восстановлении питания и повторном запуске оборудования охлаждения, по возможности, запускайте его поэтапно или группами, чтобы избежать одновременного запуска всех вентиляторов и масляных насосов, что может вызвать скачок тока и сгорание плавких предохранителей снова.
После восстановления трехфазного питания, если вентиляторы или масляные насосы все еще не запускаются, это может быть связано с тем, что тепловое реле не было сброшено. Сбросьте тепловое реле. Если в оборудовании охлаждения нет неисправностей, оно должно нормально перезапуститься.
3. Аномальный уровень масла
Аномальный уровень масла трансформатора включает аномальный уровень масла в основном баке и аномальный уровень масла в регуляторе напряжения под нагрузкой (OLTC). Трансформаторы 500 кВ обычно используют баки с мембранами или грушами, с указателями уровня масла, показывающими уровень масла. Уровень масла обоих можно наблюдать через указатель.
Если уровень масла трансформатора низкий, следует выяснить причину. Если низкий уровень масла вызван низкой температурой окружающей среды или малой нагрузкой, приводящей к снижению температуры масла до минимальной линии уровня масла, масло следует добавить незамедлительно. Если уровень масла снижается из-за серьезной утечки масла, необходимо немедленно принять меры для остановки утечки и добавления масла.
Высокий уровень масла трансформатора может быть вызван:
избыточным заполнением маслом, при котором уровень масла повышается с температурой при высокой температуре окружающей среды или высокой нагрузке;
неисправностью системы охлаждения;
внутренней неисправностью трансформатора.
При слишком высоком уровне масла проверьте нагрузку и температуру масла, убедитесь в нормальной работе системы охлаждения, проверьте правильность положения всех клапанов и наличие признаков внутренних неисправностей. Если уровень масла чрезмерно высок или масло переливается, и других неисправностей нет, можно аккуратно слить небольшое количество масла трансформатора.
Высокий уровень масла в баке OLTC, помимо температуры масла, также может быть вызван перегревом электрических соединений или другими причинами, приводящими к нарушению герметичности отделения OLTC, что позволяет изоляционному маслу из основного бака просачиваться в отделение OLTC, вызывая аномальное повышение уровня масла в OLTC. Когда уровень масла в OLTC постоянно и аномально повышается, даже переливаясь через дыхательное устройство бака OLTC, немедленно сообщите в диспетчерскую службу, чтобы специалисты провели тестирование и анализ, и запросили вывод неисправного трансформатора из эксплуатации для ремонта.
Трансформаторы 500 кВ обычно используют баки с мембранами или грушами и указателями уровня масла, которые показывают уровень масла на основе положения нижней части мембраны или груши. Следующие условия могут привести к неточному указанию уровня масла:
Накопление газа под мембраной или грушей вызывает ее плавание выше фактического уровня масла, что приводит к завышенной индикации уровня масла;
Засорение дыхательного устройства препятствует входу воздуха при снижении уровня масла, что приводит к завышенной индикации уровня масла;
Разрыв мембраны или груши позволяет маслу попадать в пространство сверху, что может привести к заниженной индикации уровня масла.
Эти три ситуации могут привести к неверной индикации уровня масла, требуя от операторов внимательного наблюдения и анализа в процессе нормальной работы.
4. Срабатывание легкого газового реле
Когда срабатывает реле легких газов, это указывает на ненормальную работу трансформатора, и его следует немедленно осмотреть и обработать. Методы следующие:
(1) Проверьте внешний вид, звук, температуру, уровень масла и нагрузку трансформатора. Если обнаружена серьезная утечка масла и уровень масла ниже отметки 0 на измерительной шкале, возможно, ниже уровня, при котором срабатывает реле газов, трансформатор следует немедленно вывести из эксплуатации и быстро устранить утечку.
Если обнаружен аномальный подъем температуры или необычный рабочий звук, возможно, есть внутренняя неисправность. Аномальные шумы трансформатора бывают двух типов: вызванные механическими вибрациями и частичными разрядами. Для определения источника шума можно использовать слуховую трубку (или фонарик) — плотно прижмите один конец к корпусу и прислушайтесь другим концом к уху, чтобы определить, исходит ли шум от внутренних компонентов (механические вибрации или частичные разряды). Шум от разрядов обычно имеет ритмичный характер, похожий на коронный шум на высоковольтных вводах. Если обнаружен подозрительный внутренний шум от разрядов, немедленно проведите анализ хроматографии масла и усиленное наблюдение.
(2) Отбор проб газа для анализа. Обычно на месте проводится качественная оценка, которая сочетается с количественным анализом в лаборатории.
Для отбора проб газа используйте шприц подходящего объема. Снимите иглу и прикрепите короткий отрезок пластиковой или маслостойкой резиновой трубки. Перед отбором пробы заполните шприц и трубку маслом трансформатора, чтобы вытеснить воздух, затем полностью нажмите на поршень, чтобы вытеснить масло. Подключите трубку к вентилю реле газов (обеспечьте герметичное соединение). Откройте вентиль реле газов и медленно оттяните поршень шприца, чтобы собрать газ.
Поднесите пламя к игле шприца и медленно нажмите на поршень, чтобы выпустить газ, наблюдая, горюч ли газ. Одновременно отправьте газ в лабораторию для анализа состава газа для точного определения.
Если газ горюч или хроматографический анализ подтверждает внутреннюю неисправность, трансформатор следует немедленно вывести из эксплуатации.
Если газ бесцветен, без запаха и негорюч, и хроматографический анализ определяет его как воздух, тревога реле газов может быть ложной из-за неисправности вторичной цепи. Цепь следует проверить и отремонтировать немедленно.
При отборе проб газа используйте прозрачный бесцветный шприц для удобного наблюдения за цветом газа. Процедура должна проводиться под строгим контролем, поддерживая безопасное расстояние от живых частей.
5. Автоматическое отключение трансформатора
При автоматическом отключении трансформатора необходимо немедленно провести всесторонний осмотр, чтобы установить причину перед принятием мер. Конкретные пункты осмотра включают:
(1) На основе сигналов защитных реле, регистратора аварий, других устройств мониторинга или печатных выводов определите, какая защита сработала.
(2) Проверьте нагрузку, уровень масла, температуру масла, цвет масла, наличие выброса масла, дымления, пробоя или разрушения вводов, срабатывания клапана сброса давления или других явных признаков неисправности до отключения, а также наличие газа в реле газов.
(3) Анализируйте форму волн регистратора аварий.
(4) Узнайте состояние системы: произошли ли короткие замыкания внутри или вне зоны защиты, произошли ли операции системы или переключения с перенапряжением, или импульс тока при закрытии.
Если осмотр показывает, что автоматическое отключение не было вызвано неисправностью трансформатора, трансформатор можно снова включить после устранения внешних неисправностей.
Если обнаружены какие-либо из следующих условий, следует подозревать внутреннюю неисправность трансформатора. Причина должна быть установлена, неисправность устранена, и электрические испытания, хроматографический анализ и другие целевые испытания должны подтвердить, что неисправность устранена, прежде чем трансформатор будет снова включен:
(1) Газ, взятый из реле газов, подтвержден горючим анализом; (2) Очевидные признаки внутренней неисправности в трансформаторе, такие как деформация бака, аномальный уровень масла, сильный выброс масла; (3) Очевидные следы пробоя или повреждения, разрушения вводов трансформатора; (4) Два или более защитных реле (дифференциальное, газовое, давление) сработали.
6. Аномальные шумы
(1) Если шум громкий и шумный, это может быть связано с проблемами сердечника трансформатора. Например, ослабшие зажимы или болты затяжки сердечника. Показания приборов обычно нормальные, и цвет, температура и уровень масла не изменяются значительно. В этом случае прекратите работу трансформатора и проведите осмотр.
(2) Если шум содержит звук кипящей воды или "булькающий" звук пузырей, это может указывать на серьезную неисправность обмотки, вызывающую перегрев и испарение масла в ближайших частях. Недостаточный контакт в переключателе ответвлений, вызывающий местный перегрев, или короткое замыкание между витками обмотки могут вызвать этот звук. Немедленно прекратите работу трансформатора и выполните техническое обслуживание.
(3) Если шум содержит громкие, нерегулярные взрывоподобные звуки, это может указывать на пробой изоляции в теле трансформатора. Прекратите работу и выполните техническое обслуживание.
(4) Если шум содержит звук разрядов "зизи", это может быть связано с поверхностным частичным разрядом на теле трансформатора или вводах. Если это проблема вводов, в плохую погоду или ночью может быть видим свечение короны или маленькие сине-фиолетовые искры. Очистите поверхность ввода и нанесите силиконовое масло или силиконовую смазку. Остановите трансформатор и проверьте, соответствуют ли требованиям заземление сердечника и расстояния между живыми частями и землей.
(5) Если шум содержит непрерывные, ритмичные стуки или скрежет, это может быть связано с механическим контактом, вызванным вибрацией некоторых компонентов, или аномальным шумом, вызванным электростатическим разрядом.
7. Выброс масла и взрыв
Вспышка и взрыв масла происходят, когда токи короткого замыкания внутренних неисправностей и высокотемпературные дуги быстро старят трансформаторное масло, а защитное реле не успевает вовремя отключить питание, что позволяет неисправности продолжаться, и давление внутри бака постоянно возрастает. Высоконапорное масло и газ затем вырываются через взрывозащитную трубу или другие слабые места бака, вызывая аварию.
(1) Повреждение изоляции: местное перегревание, такое как межвитковое короткое замыкание, повреждает изоляцию; попадание воды в трансформатор вызывает увлажнение и повреждение изоляции; перенапряжение, такое как удар молнии, повреждает изоляцию — это основные факторы, приводящие к внутренним коротким замыканиям.
(2) Обрыв провода, вызывающий электрическую дугу: некачественная сварка обмоточных проводников или ослабленные соединения выводов могут привести к обрыву провода при высоком импульсе тока. Высокотемпературная дуга в месте обрыва испаряет масло, увеличивая внутреннее давление.
(3) Неисправность переключателя отпайки: в распределительных трансформаторах секция высоковольтной обмотки подключается через переключатель отпайки. Контакты переключателя находятся последовательно в цепи высоковольтной обмотки и пропускают нагрузочные и короткозамкнутые токи. Если подвижные и неподвижные контакты перегреваются, искрят или возникает дуга, может произойти короткое замыкание в секции обмотки отпайки.
8. Чрезвычайное отключение трансформатора
Работающий трансформатор должен быть немедленно остановлен, если наблюдаются следующие условия:
(1) Аномальный или значительно увеличенный внутренний шум; (2) Сильные повреждения и разряды на вводах; (3) Дым, огонь или выброс масла из трансформатора; (4) В трансформаторе есть неисправность, но защитное устройство не срабатывает или срабатывает неправильно; (5) Пожар или взрыв вблизи представляет серьезную угрозу для трансформатора.
При пожаре трансформатора немедленно отключите питание, остановите вентиляторы и масляные насосы, вызовите пожарных и активируйте оборудование для пожаротушения. Если пожар вызван переливом и горением изоляционного масла на верхней крышке, откройте нижний сливной клапан, чтобы слить масло до подходящего уровня, чтобы остановить перелив, предотвратив снижение уровня масла ниже крышки, что может вызвать внутренний пожар. Если пожар вызван внутренней неисправностью, масло сливать нельзя, чтобы предотвратить проникновение воздуха и образование взрывоопасной смеси, которая может вызвать сильный взрыв.
В заключение, при возникновении неисправности трансформатора необходимо точное суждение и правильное обращение, чтобы предотвратить эскалацию неисправности, избегая ненужных остановок. Это требует улучшения диагностических возможностей и накопления опыта эксплуатации, чтобы правильно определить и своевременно устранить неисправности трансформатора, предотвращая расширение аварии.
Причины аномального шума трансформатора многочисленны, и места неисправностей различны. Только путем непрерывного накопления опыта можно делать точные суждения.
