Як вирішувати аварії трансформаторів
Поширені вади трансформаторів та способи їх усунення.
1. Перегрівання трансформатора
Перегрівання дуже шкідливо для трансформаторів. Більшість випадків збою ізоляції трансформаторів викликані перегріванням. Зростання температури зменшує електродинамічну стійкість та механічну міцність матеріалів ізоляції. Стандарт IEC 354, Керівництво з навантаження трансформаторів, вказує, що коли найгарячіша точка трансформатора досягає 140°C, у маслі формуються бульбашки. Ці бульбашки можуть знизити ефективність ізоляції або спричинити пробій, що призводить до пошкодження трансформатора.
Перегрівання значно впливає на термін служби трансформаторів. За правилом 6°C для трансформаторів, у діапазоні температур 80–140°C кожне підвищення температури на 6°C подвоює швидкість зниження ефективного терміну служби ізоляції трансформатора. Національний стандарт GB1094 також встановлює, що граничне значення середнього підвищення температури обмоток масляних трансформаторів становить 65K, підвищення температури верхнього масла — 55K, а ядра та корпусу — 80K.
Перегрівання трансформатора в основному проявляється аномальним підвищенням температури масла. Можливі основні причини включають: (1) перевантаження трансформатора; (2) відмова системи охолодження (або неповна активізація системи охолодження); (3) внутрішню ваду трансформатора; (4) невірне показання пристрою виміру температури.
При виявленні аномального підвищення температури масла трансформатора, необхідно послідовно перевірити всі можливі причини, щоб зробити точний висновок. Основні пункти перевірки та усунення включають:
(1) Якщо оперативні прилади показують, що трансформатор перевантажений, а температурні датчики трьох фаз однофазної групи трансформаторів показують схожі читання (можлива відмінність на кілька градусів), і трансформатор та система охолодження працюють нормально, то підвищення температури, ймовірно, викликане перевантаженням. У цьому випадку, необхідно посилити моніторинг трансформатора (навантаження, температура, стан роботи), негайно повідомити вищий диспетчерський орган і рекомендувати передачу навантаження, щоб зменшити ступінь та тривалість перевантаження.
(2) Якщо підвищення температури викликане неповною активізацією системи охолодження, систему слід негайно активувати. Якщо система охолодження вийшла з ладу, слід швидко визначити причину та відразу ж її усунути. Якщо ваду не можна виправити негайно, потрібно тщательно моніторити температуру та навантаження трансформатора, постійно повідомляти диспетчерський орган та відділ управління виробництвом, зменшити навантаження трансформатора та працювати за відповідним значенням навантаження, що відповідає поточній ситуації охолодження.
(3) Якщо пристрій віддаленого виміру температури надсилає сигнал тривоги про високу температуру з дуже високим показником, але локальний термометр показує нормальні значення, і немає інших ознак вади трансформатора, сигнал тривоги може бути хибним через ваду в цепі віддаленого виміру температури. Такі вади можна виправити в потрібний час.
(4) Якщо у трифазній групі трансформаторів температура масла одного фази підвищується значно більше, ніж його історична температура при тих самих умовах навантаження та охолодження, а система охолодження та термометр нормальні, перегрівання може бути викликане внутрішньою вадою трансформатора. Необхідно негайно повідомити професіоналів, щоб взяти зразок масла для хроматографічного аналізу, щоб більш детально визначити ваду. Якщо хроматографічний аналіз вказує на внутрішню ваду, або якщо температура масла продовжує підвищуватися при незмінних умовах навантаження та охолодження, трансформатор слід відключити згідно з місцевими правилами.
2. Вада системи охолодження
Система охолодження допомагає відводити тепло від обмоток та ядра через масло трансформатора. 500kV головні трансформатори використовують примусову циркуляцію масла з примусовим повітряним охолодженням. Нормальна робота системи охолодження є ключовою умовою для нормальної роботи трансформатора. Вади обладнання охолодження є поширеною вадою трансформаторів. Коли обладнання охолодження виходить з ладу, операційна температура трансформатора швидко підвищується, а страта терміну служби ізоляції значно збільшується.
При виникненні вади обладнання охолодження, оператори повинні тщательно моніторити температуру та навантаження трансформатора, постійно повідомляти диспетчерський орган та начальників виробництва. Якщо навантаження трансформатора перевищує встановлені межі при ваді системи охолодження, слід запитати зменшення навантаження згідно з місцевими правилами.
Варто звернути увагу, що при підвищенні температури масла, ядро та обмотки нагріваються швидше, ніж масло. Температура масла може здаватися, що підвищується незначно, але температура ядра та обмоток може вже бути дуже високою. Особливо при вадах насосів масла, підвищення температури обмоток відносно масла значно перевищує нормальне значення, вказане на шильдику. Температура масла може здаватися, що підвищується незначно або незначно, але температура ядра та обмоток може вже значно перевищувати допустимі межі.
Згодом, з поступовим підвищенням температури масла, температура ядра та обмоток буде продовжувати підвищуватися до ще більших значень, підтримуючи певне підвищення температури відносно масла при заданих умовах навантаження та охолодження. Тому, коли виникає вада системи охолодження, слід не лише спостерігати за температурою масла та обмоток, але й дотримуватися допустимої працездатності та часу роботи трансформатора при відключенні системи охолодження, вказаної виробником та місцевими правилами. Також слід моніторити інші зміни в роботі, щоб комплексно оцінити стан роботи трансформатора.
Для перевірки вади системи охолодження, визначте обсяг відключення (один вентилятор або насос масла зупинилися, вся група зупинилася, одна фаза або три фази зупинилися), зверніться до схеми керування системою охолодження, щоб знайти точку виникнення вади, і мінімізуйте час відключення обладнання охолодження.
Якщо один вентилятор або насос масла вийшли з ладу, а інші працюють нормально, можливі причини включають:
Одна фаза з трьохфазного живлення вентилятора або насоса масла є розімкненою (спалахнув дюза, погана контакт, або перерваний провід), що призводить до збільшення струму мотора, роботи терморелє або відключення живлення, або спалювання мотора;
Помилка в подшипнику або механічному пристрої вентилятора або насоса масла;
Помилка у відповідному керуючому реле, контакторі, або інших компонентах в керуючій схемі вентилятора або насоса масла, або перерва в цепі (наприклад, відпустилий клемник, поганий контакт);
Наступення температурного реле завелико, що призводить до хибної роботи.
Якщо причиною виявилося помилка в живленні або цепі, необхідно швидко відновити перерваний провід, замінити дюзи та відновити живлення та цеп. Якщо керуюче реле пошкоджено, його слід замінити запасним. Якщо вентилятор або насос масла пошкоджені, варто негайно запросити обслуговування.
Якщо одночасно зупиняється група (або кілька) вентиляторів або насосів масла, найбільш ймовірною причиною є помилка в живленні цієї групи, спалахнутий дюза, робота температурного реле або пошкоджене керуюче реле. Негайно потрібно включити резервний вентилятор або насос масла, а потім відновити помилку.
Якщо зупиняються всі вентилятори або насоси масла головного трансформатора, це пов'язано з помилкою в основному живленні однієї або всіх трьох фаз системи охолодження. У цьому випадку треба перевірити, чи автоматично включився резервний джерело живлення. Якщо ні, швидко включіть резервне живлення вручну, визначте причину помилки та усуньте її.
При вирішенні проблем з живленням та відновленні електропостачання, врахуйте наступне:
При заміні дюз, спочатку відкрійте живлення та вимикач на стороні навантаження. Під час заміни дюз під напругою, коли встановлюється друга фаза, трифазний двигун отримує двофазне живлення, що може призвести до великого струму, який може спалити нову дюзу.
Використовуйте дюзи, які відповідають специфікаціям та ємності проекту.
При відновленні живлення та повторному запуску обладнання для охолодження, намагайтеся запускати його поетапно або групами, щоб уникнути одночасного запуску всіх вентиляторів та насосів масла, що може призвести до стрімкого збільшення струму та повторного спалахування дюз.
Після відновлення трифазного живлення, якщо вентилятори або насоси масла все ще не запускаються, це може бути через те, що температурне реле не було скинуте. Скиньте температурне реле. Якщо помилок у обладнанні для охолодження немає, воно має запуститися нормально.
3. Аномальний рівень масла
Аномальний рівень масла в трансформаторі включає аномальний рівень масла в основному резервуарі та аномальний рівень масла в регуляторі навантаження (OLTC). Трансформатори на 500 кВ зазвичай використовують резервуари з мембранами або мішками, з указниками рівня масла, які показують рівень масла. Рівень масла обох можна спостерігати за допомогою указника.
Якщо рівень масла в трансформаторі низький, слід дослідити причину. Якщо низький рівень масла спричинений низькою температурою навколишнього середовища або легким навантаженням, що призводить до зниження температури масла до мінімального рівня, маслу слід додати негайно. Якщо рівень масла знижується через серйозну течь масла, слід негайно прийняти міри для зупинки течі та додавання масла.
Високий рівень масла в трансформаторі може бути спричинений:
перевищенням обсягу заповнення маслом, при якому рівень масла зростає разом з температурою при високій температурі навколишнього середовища або великому навантаженні;
помилкою системи охолодження;
внутрішньою помилкою трансформатора.
Коли рівень масла надто високий, перевірте навантаження та температуру масла, підтвердіть нормальність роботи системи охолодження, перевірте правильність положення всіх клапанів та перевірте наявність будь-яких ознак внутрішніх помилок. Якщо рівень масла надто високий або масло переливається, і інших помилок немає, можна відцідити невелику кількість масла трансформатора.
Високий рівень масла в резервуарі OLTC, окрім температури масла, також може бути спричинений перегріванням електричних з'єднань або іншими причинами, що призводять до збиття герметичності відділу OLTC, через що ізоляційне масло з основного резервуару може протікати в відділ OLTC, що призводить до аномального зростання рівня масла OLTC. Коли рівень масла OLTC зростає аномально та безперервно, навіть переливається через дихальце резервуару OLTC, негайно повідомте відділ диспетчеризації, щоб професіонали провели тестування та аналіз, а також попросили вивести дефектний трансформатор на ремонт.
Трансформатори на 500 кВ зазвичай використовують резервуари з мембранами або мішками та указниками рівня масла, які показують рівень масла на основі положення нижньої частини мембран або мішків. Наступні ситуації можуть призвести до неточної індикації указника:
Накопичення газу під мембраною або мішком призводить до того, що вони плавають над фактичним рівнем масла, що призводить до вказівки вищого рівня масла;
Заблоковане дихальце не дозволяє повітря входити, коли рівень масла знижується, що призводить до вказівки вищого рівня масла;
Розрив мішка або мембрана дозволяє маслу потрапляти в простір вище, що може призвести до вказівки нижчого рівня масла.
Ці три ситуації можуть призвести до неточної індикації рівня масла, тому операторам потрібно обережно спостерігати та аналізувати під час нормальної роботи.
4. Робота літнього реле газу
Коли працює реле легкого газу, це вказує на ненормальну роботу трансформатора, і його необхідно одразу ж перевірити та виправити. Методи такі:
(1) Перевірте зовнішній вигляд, звук, температуру, рівень масла та навантаження трансформатора. Якщо виявлена суттєва витеча масла, а рівень масла нижче позначки 0 на шкалі, можливо, нижче рівня, який спричиняє сигнал тривоги від реле газу, трансформатор слід негайно відключити від електроенергії, а витічку виправити.
Якщо виявлено ненормальний підвищення температури або необычний звук роботи, можливо, є внутрішня поломка. Ненормальний звук трансформатора має два типи: один викликаний механічними вібраціями, інший - частковим розрядом. Для визначення, чи походить шум від внутрішніх деталей (механічні вібрації або частковий розряд), можна використовувати слухач (або фонарь) — насуньте одну сторону на корпус, а іншу приложіть до вуха. Звук від розряду зазвичай має ритмічний характер, подібний до коронного звуку на високовольтних клемниках. Якщо виявлено підозрілий внутрішній звук від розряду, негайно проведіть аналіз хроматографії масла та зміцніть моніторинг.
(2) Взяття проби газу для аналізу. Зазвичай, на місці проводиться якісне визначення, яке поєднується з кількісним лабораторним аналізом.
Для взяття проби газу використовуйте шприц відповідного об'єму. Вилучте голку і прикріпіть короткий шматок пластиковій або масло-стійкої резинової трубки. Перед взяттям проби заповніть шприц та трубку трансформаторним маслом, щоб виштовхнути повітря, потім повністю виштовхніть плунжер, щоб виштовхнути масло. Під'єднайте трубку до клапана випуску газу (переконайтесь, що з'єднання герметичне). Відкрийте клапан випуску газу та повільно втягніть плунжер шприця, щоб набрати газ у шприц.
Піднесіть джерело вогню близько до голки шприця і повільно виштовхніть плунжер, щоб випустити газ, спостерігаючи, чи горить газ. Одночасно відправте газ до лабораторії для аналізу складу газу для точного визначення.
Якщо виявлено, що газ горить або хроматографічний аналіз підтверджує внутрішню поломку, трансформатор слід негайно відключити.
Якщо газ безбарвний, беззапахий та негорючий, а хроматографічний аналіз визначає його як повітря, сигнал тривоги від реле газу може бути помилковим через аварію вторинного контуру. Контур слід перевірити та виправити.
При взятті проби газу використовуйте безбарвний прозорий шприц для легкого спостереження за кольором газу. Процедура повинна проводитися під строгим наглядом, зберігаючи безпечну відстань від живих частин.
5. Відключення трансформатора
При автоматичному відключенні трансформатора необхідно одразу ж провести всебічну перевірку, щоб визначити причину, перед тим як вживати дії. Конкретні пункти перевірки включають:
(1) На основі сигналів релейного захисту, записів аварійного рекордеру та інших моніторингових пристроїв, визначте, який захист працював.
(2) Перевірте навантаження, рівень масла, температуру масла, колір масла та чи було виділення масла, диму, пробігу або розриву клемників, операції клапану зниження тиску або інших очевидних ознак аварії перед відключенням, а також чи є газ у релії газу.
(3) Аналізуйте форму волнистих сигналів аварійного рекордера.
(4) Зрозумійте стан системи: чи відбулися короткозамкнення всередині або поза зонами захисту, чи відбулися операції системи або перепади напруги при комутації, або струм впливу при закритті.
Якщо перевірка показує, що автоматичне відключення не було спричинено поломкою трансформатора, трансформатор можна повторно підключити до електроенергії після усунення зовнішніх аварій.
Якщо виявлено будь-які з наступних умов, повинна бути підозра на внутрішню поломку трансформатора. Причина повинна бути визначена, поломка усунена, а електричні випробування, хроматографічний аналіз та інші цільнаправлені випробування повинні підтвердити, що поломка усунута, перед повторним підключенням:
(1) Газ, отриманий з реле газу, підтверджено горючим аналізом; (2) Очевидні ознаки внутрішньої поломки в трансформаторі, такі як деформація бака, ненормальний рівень масла, суттєве виділення масла; (3) Очевидні ознаки пробігу або пошкодження, розриву клемників трансформатора; (4) Два або більше релейних захистів (диференційний, газ, тиск) працювали.
6. Ненормальний шум
(1) Якщо шум гучний і брудний, це може бути через проблеми з серцевиною трансформатора. Наприклад, відпустилися зажими або болти затяжки серцевини. Показання приладів, як правило, нормальні, а колір, температура та рівень масла не демонструють значних змін. У цьому випадку, зупиніть роботу трансформатора та провести перевірку.
(2) Якщо шум містить звук кипіння води або "бурботання" бульбашок, це може свідчити про серйозну поломку витків, що спричиняє перегрівання і парування масла поблизу. Слабкий контакт в регуляторі витків, що спричиняє локальне перегрівання, або короткозамкнення між витками, можуть викликати цей звук. Негайно зупиніть роботу трансформатора та проведіть технічне обслуговування.
(3) Якщо шум містить гучні, нерегулярні вибухоподібні звуки, це може свідчити про розбиття ізоляції в тілі трансформатора. Зупиніть роботу та проведіть технічне обслуговування.
(4) Якщо шум містить звук "зізі" від розряду, це може бути через поверхневий локальний розряд на тілі трансформатора або клемниках. Якщо це проблема клемника, в погану погоду або вночі можна побачити коронне світання або маленькі блакитно-фіолетові блискавки. Очистіть поверхню клемника та нанесіть силиконове масло або силиконову змастку. Зупиніть трансформатор, та перевірте, чи відповідають вимогам заземлення серцевини та прогалини між живими частинами та землею.
(5) Якщо шум містить постійні, ритмічні ударні або тертяльні звуки, це може бути через механічний контакт, спричинений вібрацією певних компонентів, або ненормальний шум, спричинений електростатичним розрядом.
7. Виділення масла та вибух
При внутрішніх аварійних коротких замиканнях і високотемпературних дугах трансформаторне масло швидко старіє, а захисний реле не зміг вчасно відключити живлення, що дозволяє аварії тривати, і внутрішній тиск в баку постійно зростає. Під високим тиском масло і газ вилітають через трубу протипожежного клапана або інші слабкі місця баку, що призводить до аварії.
(1) Пошкодження ізоляції: Місцеве перегрівання, таке як короткі замикання між витками, пошкоджує ізоляцію; проникнення води в трансформатор спричиняє забруднення і пошкодження ізоляції; перевищення напруги, наприклад, від удара блискавки, пошкоджує ізоляцію — це основні фактори, що призводять до внутрішніх коротких замикань.
(2) Переривання проводу, що призводить до дугових процесів: Невдале зварювання обмоток або слабке з'єднання контактів можуть призвести до переривання проводу під час суттєвого збільшення струму. Високотемпературна дуга на місці переривання паралізує масло, збільшуючи внутрішній тиск.
(3) Завада комутатора кроків: У розподільчих трансформаторах високовольтова обмотка з'єднується через комутатор кроків. Контакти комутатора знаходяться в ряду високовольтової обмотки і носії навантаження та коротких замикань. Якщо рухомі та нерухомі контакти перегріваються, відбувається світання або дуговий процес, то може виникнути коротке замикання у секції обмотки комутатора кроків.
8. Аварійне відключення трансформатора
Якщо спостерігаються будь-які з таких станів, працюючий трансформатор повинен бути негайно зупинений:
(1) Ненормальний або значно збільшений внутрішній шум; (2) Серйозне пошкодження та пробій на изоляторах; (3) Дим, вогонь або виліт масла з трансформатора; (4) Трансформатор має дефект, але захисний пристрій не працює або працює неправильно; (5) Вогонь або вибух поблизу становить серйозну загрозу для трансформатора.
У разі вогню в трансформаторі негайно відключіть живлення, зупиніть вентилятори та насоси, викличте пожежних та активуйте засоби гасіння. Якщо вогонь виник через вилив ізоляційного масла, яке горить на верхній кришці, відкрийте нижній випускний клапан, щоб випустити масло до відповідного рівня, щоб зупинити вилив, запобігаючи тому, щоб рівень масла опустився нижче кришки, що призведе до внутрішнього вогню. Якщо вогонь виник через внутрішній дефект, масло не можна випускати, щоб уникнути входу повітря та утворення вибухової суміші, що може призвести до серйозного вибуху.
Загалом, коли виникає дефект трансформатора, точне визначення та правильне управління є важливими — для запобігання поширенню дефекту, але й для уникнення непотрібних зупинок. Це вимагає покращення діагностичних можливостей та накопичення операційного досвіду, щоб правильно визначити та оперативно вирішити дефекти трансформаторів, запобігаючи розширенню аварії.
Причини ненормального шуму трансформатора є багатими, а місце дефекту може відрізнятися. Лише накопичуючи досвід, можна робити точні висновки.
