Kako ravnati z napakami transformatorjev?
Pogosti napaki transformatorjev in njihove rešitve.
1. Preseganje temperature pri transformatorju
Preseganje temperature je zelo škodljivo za transformatorje. Večina propadov izolacije transformatorjev je posledica presekanja temperature. Z višanjem temperature se zmanjša dielektrična in mehanska trdota materialov izolacije. IEC 354, Vodnik za obremenitev transformatorjev, navaja, da, ko najtoplija točka transformatorja doseže 140°C, v nafci nastanejo mehurčki. Ti mehurčki lahko zmanjšajo učinkovitost izolacije ali povzročijo iskrjenje, kar vodi do poškodbe transformatorja.
Preseganje temperature veliko vpliva na življenjsko dobo transformatorja. Glede na pravilo 6°C za transformatorje, v temperaturnem območju od 80–140°C, za vsako povišanje temperature za 6°C, se stopnja zmanjšanja učinkovite življenjske dobe izolacije transformatorja podvoji. Nacionalni standard GB1094 tudi določa, da je omejitev povprečnega povišanja temperature v viklovu za nafčne transformatorje 65K, povišanje temperature zgornje nafte 55K in jezgra in tanka 80K.
Preseganje temperature pri transformatorju se najpogosteje kaže kot nenormalno povišanje temperature nafte. Možne glavne vzroki so: (1) preobremenitev transformatorja; (2) nezmožnost hladiščnega sistema (ali nepopolna aktivacija hladiščnega sistema); (3) notranja napaka transformatorja; (4) napačno prikazovanje merilnega naprave za temperaturo.
Ob ugotovitvi nenormalnega povišanja temperature nafte transformatorja bi morali biti preverjeni eno za drugim zgornji možni vzroki, da bi se izvedel točen razlog. Ključni točki pregleda in reševanja so naslednje:
(1) Če operativni instrumenti kažejo, da je transformator preobremenjen, in termometri treh faz v enofaznem transformatorju prikazujejo skoraj enake vrednosti (s možnim odstopanjem za nekaj stopinj), ter transformator in hladiščni sistem delujeta normalno, je verjetno, da je povišanje temperature posledica preobremenitve. V tem primeru je potrebno okrepiti nadzor nad transformatorjem (obremenitev, temperatura, stanje delovanja), takoj obvestiti višjo upravno službo in predlagati prenos obremenitve, da se zmanjša obseg in trajanje preobremenitve.
(2) Če je povišanje temperature posledica nepopolne aktivacije hladiščnega sistema, bi moralo biti ta takoj aktivirano. Če je hladiščni sistem propadel, mora biti hitro ugotovljena vzročna napaka in takoj odpravljena. Če napaka ni mogoče hitro odpraviti, je potrebno tesno spremljati temperaturo in obremenitev transformatorja, stalno poročati upravni službi in proizvodnemu managementu, zmanjšati obremenitev transformatorja in ga delovati glede na ustrezno obremenitveno vrednost, ki se ujema s kapaciteto hladninskega sistema v trenutnih pogojih hlađenja.
(3) Če oddaljena naprava za merjenje temperature izda signal varnostne alarme z zelo visoko prikazano vrednostjo, toda lokalni termometer prikazuje normalne vrednosti in ni drugih znakov napak transformatorja, je mogoče, da gre za lažni signal zaradi napake v krogu za oddaljeno merjenje temperature. Take napake je mogoče odpraviti v primernem času.
(4) Če v transformatorju s tremi fazami temperatura nafte ene faze značilno narašča več kot njena zgodovinska temperatura pod istimi pogoji obremenitve in hlađenja, ter hladiščni sistem in termometri delujeta normalno, je mogoče, da je preseganje temperature posledica notranje napake transformatorja. Takoj mora biti obveščen strokovnjak, da vzame vzorec nafte za kromatografsko analizo, da bi se napaka dodatno identificirala. Če kromatografska analiza kaže na notranjo napako ali če temperatura nafte nadaljuje z naraščanjem pod nespremenjenimi pogoji obremenitve in hlađenja, mora biti transformator odstranjen iz delovanja glede na lokalne predpise.
2. Propad hladiščnega sistema
Hladiščni sistem pomaga dispergirati toplotu iz viklov in jezgra skozi nafčni transformator. Vsi glavni transformatorji na 500kV uporabljajo prisilno cirkulacijo nafte s prisilnim zračnim hlađenjem. Normalno delovanje hladiščnega sistema je ključni pogoj za normalno delovanje transformatorja. Propad opreme za hlađenje je pogosta napaka transformatorjev. Ko oprema za hlađenje propade, hitro narašča delovna temperatura transformatorja in ostro narašča izguba življenjske dobe izolacije.
Med propadom opreme za hlađenje morajo operatorji tesno spremljati temperaturo in obremenitev transformatorja, stalno poročati upravni službi in nadzorniku delovanja. Če obremenitev transformatorja preseže določeno mejo pod pogoji propadanja hlađenja, mora biti zahtevana zmanjšava obremenitve glede na lokalne predpise.
Je treba opozoriti, da med povišanjem temperature nafte jezgro in vikle segreva hitreje kot nafčna tekočina. Temperatura nafte se morda zdi le malo povišana, toda temperatura jezgra in viklov se morda že zelo zviša. Še posebej, ko propadejo nafčne pumpe, preseganje temperature viklov glede na nafčno tekočino presega normalno vrednost, določeno na namestniški tabeli. Temperatura nafte se morda zdi le malo ali sploh ne povišana, toda temperatura jezgra in viklov se morda že zelo zviša preko dovoljenih mej.
Nato, ko se temperatura nafte postopoma poviša, bodo temperature jezgra in viklov nadaljevale s povišanjem na še višje vrednosti, ohranjajoč določeno povišanje temperature glede na nafčno tekočino pod danih pogojev obremenitve in hlađenja. Torej, ob propadu opreme za hlađenje, je potrebno spremljati ne le temperature nafčne tekočine in viklov, ampak tudi dovoljeno delovno zmogljivost in čas transformatorja brez hlađenja, kot je določeno od proizvajalca in lokalnih predpisov. Prav tako je potrebno spremljati druge operativne spremembe, da bi se celovito ocenilo stanje delovanja transformatorja.
Za preverjanje propada opreme za hlađenje je potrebno določiti obseg propada (posamezen ventilator ali nafčna pumpa ustavi, celotna skupina ustavi, enofazni ali trifazni ustavi), se sklicati na shemo nadzorne cirkvitve za lokacijo točke napake in minimalizirati čas nedelovanja opreme za hlađenje.
Če propade posamezen ventilator ali nafčna pumpa, medtem ko ostali delujejo normalno, so možni vzroki:
Ena faza trofaznega napajanja ventilatorja ali naftega črpalka je odprta (prežgana vstraška vrv, slaba stikovanost ali pretrgana vrv), kar povzroča povečanje tokov motorja, delovanje toplinske rele in izklop napajanja ali izgoranje motorja;
Povrečen ležaj ali mehanski defekt pri ventilatorju ali naftegi črpalni;
Napaka v ustreznem kontrolnem releju, kontaktorju ali drugih komponentah v kontrolnem obrodu ventilatorja ali naftege črpalne, ali prekid obroda (npr. prosto stikalo, slabo stikovanost);
Nastavitev toplinske rele prenizka, kar povzroča lažno delovanje.
Če se ugotovi, da je vzrok v napaji ali obrodu, naj bi hitro popravili pretrgano vrv, zamenjali vstrške vreve in obnovili napajanje in obrod. Če je poškodovan kontrolni rele, ga zamenjajo z rezervnim. Če je poškoden ventilator ali naftega črpalna, naj bi takoj zahtevali održbo.
Če hkrati ustavijo skupina (ali več) ventilatorjev ali naftegnih črpal, je verjeten vzrok napaka v napaju te skupine, prežgana vstraška vrv, delovanje toplinske rele ali poškodovan kontrolni rele. Naj bi takoj vklopili rezervni ventilator ali naftego črpal, nato pa obnovili napako.
Če se ustavijo vsi ventilatorji ali naftegne črpalne glavnega transformatorja, mora biti vzrok v napaki glavnega napaja ene ali vseh treh faz hladiščnega sistema. V tem primeru preverite, ali se je avtomatsko vklopil rezervni napajalni vir. Če ne, ga ročno hitro vklopite, določite vzrok napake in jo odstranite.
Ob ravnavanju napak v napajanju in obnovitvi napajanja, upoštevajte naslednje:
Pri zamenjavi vstrških vrev najprej odprete viklop napaja in bremena na strani obroda. Med živčno zamenjavo vreve, ko namestite drugo fazo, tri-fazni motor prejme dvofazno napetost, ki generira velik tok, ki lahko prežgane novo nameščeno vstraško vrv.
Uporabljajte vstrške vreve s specifikacijami in kapaciteto, ki se ujemajo z dizajnom.
Ob obnovitvi napajanja in ponovnem zaganjanju hladilne opreme, začnite čim bolj korak za korakom ali skupinami, da izognete hkratnemu zaganjanju vseh ventilatorjev in naftegnih črpal, kar lahko povzroči točkovni val in prežgane vreve.
Po obnovitvi trofaznega napajanja, če ventilatorji ali naftegne črpalne še vedno ne zagnajo, je mogoče, ker toplinska rele ni bila ponastavljena. Ponastavite toplinsko rele. Če ni nobene napake v hladilni opremi, bi se morala normalno ponovno zagnati.
3. Nenormalna raven nafte
Nenormalna raven nafte v transformatorju vključuje nenormalno raven nafte v glavnem rezervoarju in nenormalno raven nafte v napravi za podaljševanje pod nalogom (OLTC). 500 kV transformatorji običajno uporabljajo rezervoare s membrami ali mehurčki, s kazalnikom raven nafte, ki kaže raven nafte. Raven nafte v obeh lahko opazimo preko kazalnika.
Če je raven nafte v transformatorju nizka, je treba raziskati vzrok. Če je nizka raven nafte posledica nize temperature okolice ali lažjega bremena, ki povzroči padec temperature nafte do minimalne ravni, naj bi hitro dodali nafto. Če je padec ravni nafte posledica resne propadanje nafte, je treba takoj sprejeti ukrepe za ustavitev propadanja in dodajanje nafte.
Visoka raven nafte v transformatorju lahko nastane zaradi:
prekomerna polnjenje nafte, s čimer raven nafte naraste s temperaturo pri visokih temperaturah okolice ali visokem bremenu;
napaka v hladilnem sistemu;
notranja napaka v transformatorju.
Ko je raven nafte previsoka, preverite breme in temperaturo nafte, potrdite normalnost hladilnega sistema, preverite pravilnost položaja vseh ventilov in preverite morebitne znake notranjih napak. Če je raven nafte previsoka ali nafta preteče, in ni drugih napak, lahko primerno odvzamete majhen del nafte iz transformatorja.
Visoka raven nafte v rezervoaru OLTC, poleg temperature nafte, lahko nastane tudi zaradi preseganja električnih stikov ali drugih razlogov, ki povzročijo odpoved zateglitev v oddelku OLTC, omogočijo, da se izolacijska nafta iz glavnega rezervoarja preteče v oddelku OLTC, kar povzroči nenormalno povečanje ravni nafte v OLTC. Ko raven nafte v OLTC nenormalno in neprekinjeno narašča, celo preteče preko dihača rezervoara OLTC, takoj poročite odkritnemu odseku, da strokovnjaki izvedejo preskus in analizo, zahtevajte, da se poškodovan transformator izvzame iz uporabe za održbo.
500 kV transformatorji običajno uporabljajo rezervoare s membrami ali mehurčki in kazalnikom raven nafte, ki kaže raven nafte glede na položaj dna membrane ali mehurčka. Naslednje stanje lahko povzroči natančno kazanje kazalnika:
Zračna naklada pod membrano ali mehurčkom povzroči, da plava nad dejansko raven nafte, kar povzroči višjo kazanje ravni nafte;
Zaključen dihač preprečuje, da zrak vstopi, ko raven nafte pada, kar povzroči višjo kazanje ravni nafte;
Raztrg membane ali mehurčka omogoči, da nafta vstopi v prostor nad, kar lahko povzroči nižjo kazanje ravni nafte.
Ti tri situacije lahko povzročijo napačno kazanje ravni nafte, kar zahteva, da operatorji skrbno opazujejo in analizirajo med redno delovanje.
4. Delovanje rela za laž gas
Ko deluje lahka plinska releja, to kaže na nepravilno delovanje transformatorja in ga je treba takoj pregledati in obdelati. Metode so naslednje:
(1) Preglejte izgled, zvok, temperaturo, nivo olja in breme transformatorja. Če ugotovite resno iztekanje olja in nivo olja je pod 0 na merilu, možno pod nivojem plinske releje, ki sproži alarm, mora biti transformator takoj odstranjen iz uporabe in iztekanje hitro popravljeno.
Če je opazna nenormalna povišana temperatura ali neobičajen delovni zvok, je mogoče, da je notranja napaka. Neobičajni zvoki transformatorja pridejo v dveh vrstah: ena zaradi mehanske vibracije, druga zaradi delne razsevalne napetosti. Za določitev izvor zvoka (mehanska vibracija ali delna razsevalna napetost) se lahko uporabi poslušalka (ali svetilka) - en konec pritrdite trdno na okvir in poslušajte z uho na drugem koncu. Zvok razsevanja običajno ima ritmičen vzorec, podoben koronskemu šumu na visokonapetostnih čevih. Če je sum o notranjem zvoku razsevanja, izvedite takoj analizo kromatografskega sestava olja in okrepajte nadzor.
(2) Vzorčite plin za analizo. Običajno se kombinira kvalitativna ocena na mestu z kvantitativno laboratorijsko analizo.
Za vzorčenje plina uporabite širipasto strico ustrezne velikosti. Odstranite iglo in pričnite kratki kos plastene ali oljuodporne gumenke. Pred vzorčenjem napolnite širipasto strico in gumenko transformatorskim oljem, da izgonite zrak, nato polnoma iztisnite kliskalnik, da izgonite olje. Pripnite gumenko na ventil plinske releje (poskrbite za hermetično vez). Odprije ventil plinske releje in počasi povlecite nazaj kliskalnik širipaste strice, da vpišete plin v širipasto strico.
Približajte plamen blizu igle širipaste strici in počasi iztisnite kliskalnik, da izpustite plin, opazujte, ali je plin gorljiv. Hkrati pošljite plin v laboratorij za analizo sestava plinov za natančno določitev.
Če je plin ugotovljen kot gorljiv ali kromatografska analiza potrdi notranjo napako, mora biti transformator takoj odstranjen iz uporabe.
Če je plin brezbarven, brezvon in negorljiv in kromatografska analiza ugotovi, da gre za zrak, lahko alarm plinske releje ni pravi zaradi napake v sekundarnem krugu. Krug mora biti preverjen in hitro popravljen.
Med vzorčenjem plina uporabite brezbarvno prosojno širipasto strico za lažje opazovanje barve plina. Postopek mora biti izveden pod strogo dozoro, ohranjajo varno razdaljo od podnapetih delov.
5. Preklop transformatorja
Ko se transformator samodejno izklopi, mora biti takoj izveden celosten pregled, da bi se določila vzročna okoliščina, preden se sprejmejo ukrepi. Specifični elementi pregleda vključujejo:
(1) Na podlagi signalov zaščitne releje, zapisnika napak in drugih nadzornih naprav, določite, katera zaščita je delovala.
(2) Preverite breme, nivo olja, temperaturo olja, barvo olja in ali je bilo pred izklopom prisotno sprskanje olja, dimenje, prepog in prelom čevov, delovanje ventila za zmernost tlaka ali druge očitne znake napak, ter ali je bil plin prisoten v plinski releji.
(3) Analizirajte valovni zapis zapisnika napak.
(4) Spoznajte stanje sistema: ali so se znotraj ali zunaj zaščitnega območja zgodile kratkoposredne napake, ali so se zgodili sistemske operacije ali presežek napetosti med preklopom, ali pa je prišlo do pretoka pri zapiranju.
Če pregled kaže, da avtomatski izklop ni bil povzročen z napako transformatorja, ga je mogoče ponovno napajati po odstranitvi zunanje napake.
Če je ugotovljeno katero koli od naslednjih okoliščin, se lahko sumi, da je notranja napaka transformatorja. Morate identificirati vzrok, odstraniti napako in električni testi, kromatografska analiza in drugi ciljno usmerjeni testi morajo potrditi, da je napaka odstranjena, preden se ponovno napaja:
(1) Plin, izvzet iz plinske releje, je potrjen kot gorljiv s pomočjo analize; (2) Očitni znaki notranje napake v transformatorju, kot so deformacija rezervoara, neobičajen nivo olja, težko sprskanje olja; (3) Očitni znaki prepoga ali poškodbe, preloma na čevovih transformatorja; (4) Dva ali več zaščitnih reljev (različica, plin, tlak) so delovali.
6. Neobičajni zvoki
(1) Če je zvok glasen in hlapen, lahko gre za težave z jedrom transformatorja. Na primer, luftne grše ali vijačnice za utrjevanje jedra. Merila instrumentov so običajno normalna, barva, temperatura in nivo olja ne kažejo očitnih sprememb. V tem primeru ustavite delovanje transformatorja in izvedite pregled.
(2) Če zvok vključuje zvok vrečega vode ali "gluk" bubnjanja, to lahko kaže na resno napako v navoji, ki povzroča preseganje topine in parilnost olja pri bližnjih delih. Slaba stikovanost v tap changerju, ki povzroča lokalno preseganje temperature ali krožni preklop v navoji, lahko oba izvirata ta zvok. Ustavite delovanje transformatorja in izvedite vzdrževanje.
(3) Če zvok vključuje glasen, neritmičen eksplozijski zvok, to lahko kaže na pokvarjenje izolacije v telu transformatorja. Ustavite delovanje in izvedite vzdrževanje.
(4) Če zvok vključuje "zizi" razsevalni zvok, lahko gre za delno površinsko razsevanje na telesu transformatorja ali čevovih. Če gre za problem s čevom, v slabem vremenu ali noči morda vidite koronski blask ali majhne modro/ljubičaste iskre. Očistite površino čevov in nanesite silikonsko olje ali mast. Ustavite delovanje transformatorja in preverite, ali je zemljenje jedra in razmiki med živimi deli in zemljo ustrezajo zahtevam.
(5) Če zvok vključuje zvezno, ritmičen tukot ali trenje, lahko gre za mehansko stikovanje zaradi vibracije določenih komponent ali neobičajen zvok zaradi elektrostatičnega razsevanja.
7. Sprskanje olja in eksplozija
Olijsko spršenje in eksplozija nastaneta, ko notranji kratični tokovi in visoko temperaturni loki hitro starajo transformatorsko olje, in zaščitni rele ne uspejo čim prej prekiniti napajanja, kar omogoča, da se napaka nadaljuje in notranji tlak v rezervoarju neprekinjeno narašča. Viškotlakšno olje in plin potem izteče skozi proti-eksplozivni cev ali druge šibke točke rezervoarja, kar povzroči nesrečo.
(1) Poškodba izolacije: Lokalno preseganje temperature, kot so medobrotni kratki tokovi, poškoduje izolacijo; vstop vode v transformator povzroči vlago in poškodbo izolacije; pretok, kot je npr. udarec brela, poškoduje izolacijo – to so osnovni dejavniki, ki vodijo do notranjih kratkih tokov.
(2) Premejanje žice, ki povzroča lok: Slabo varilne žice obмоток ali lučne povezave lahko pod visokimi tokovi premagajo. Visoko temperaturni lok na mestu premejanja parilize olje, kar povečuje notranji tlak.
(3) Nezadostnost tap changerja: V distribucijskih transformatorjih je visokonaponska obмотокna sekca povezana preko tap changerja. Kontakti tap changerja so zaporedno vključeni v krog visokonaponske obмотокe in nosijo delovni in kratki tokove. Če stacionarni in gibljivi kontakti presegajo, iskrijo ali lokajo, lahko do pride do kratkega toka v obмотокni sekciji.
8. Nujno ustavitev transformatorja
Delujoči transformator mora biti takoj ustavljen, če opazimo katere koli od naslednjih stanj:
(1) Neobičajen ali zelo povečan notranji šum; (2) Zelo resna poškodba in razpolaganje na izvodnih izdelkih; (3) Dimek, požar ali olijsko spršenje iz transformatorja; (4) Transformator ima napako, toda zaščitni mehanizem ne deluje ali deluje napačno; (5) Požar ali eksplozija blizu predstavljata resno grožnjo za transformator.
V primeru požara transformatorja takoj prekini napajanje, ustavi ventilatorje in oljni pompe, takoj pokliči požarnike in aktiviraj sredstva za ugasanje požarov. Če je požar povzročen zaradi pretoka izolacijskega olja, ki gori na zgornjem pokrovu, odpremo spodnjo odpustno ventilo, da olje izpuščamo do primernega ravna, da prenehane pretok, pri tem pa preprečimo, da bi raven padla pod pokrov in povzročila notranji požar. Če je požar povzročen zaradi notranje napake, olja ne smemo izpuščati, da bi preprečili, da bi zrak stopil noter in ustvaril eksplozivno mešanico, ki bi lahko povzročila hudo eksplozijo.
Združeno, ko pride do napake transformatorja, je ključno, da pravilno presodimo in ustrezno rešimo situacijo, da preprečimo, da bi se napaka poslabšala, hkrati pa izogibamo nepotrebnim ustavitvam. To zahteva izboljšanje diagnostičnih sposobnosti in nakopirot operativne izkušnje, da pravilno identificiramo in hitro rešimo napake transformatorja, da preprečimo širitev nesreče.
Dejavniki, ki povzročajo neobičajen šum transformatorja, so številni, in mesta napak se razlikujejo. Le z stalnim nakopiranjem izkušenj lahko dosežemo pravilna presoja.
