Эксплуатация силовых трансформаторов

Осуществляется этот контроль по показаниям амперметров, которыми снабжаются трасформаторы мощностью 1000 ква и выше.
Существенную роль в нагреве трансформатора играет температура окружающего воздуха. Чтобы не допустить повышения температуры в помещениях, где размещены трансформаторы, предусматривают вентиляцию, которая отводит нагретый воздух из камеры трансформатора и засасывает холодный. При работе трансформатора с номинальной нагрузкой разница между температурой отводимого и засасываемого воздуха не должна превышать 15°. Если естественная вентиляция оказывается недостаточной, прибегают к установке принудительной вентиляции.

При эксплуатации трансформаторов, снабженных газовой защитой, газы, выделяемые неисправным трансформатором, должны без затруднений достигать газового реле. Для этого трансформаторы устанавливают так, чтобы крышка трансформатора имела подъем к газовому реле не менее 1—1,5%, а маслопровод от трансформатора к расширителю— не менее 2—4%. Трансформаторы ниже 1000 ква, не имеющие газового реле, могут устанавливаться без подъема крышки.
В трансформаторных установках могут возникать пожары, опасность которых усугубляется наличием в масляных трансформаторах большого объема масла. Поэтому в этих установках предусматривают противопожарные средства, которые всегда должны находиться в исправном состоянии.

Осмотры работающих трансформаторов производят, не отключая их. Периодичность этих осмотров определяют исходя из того, является ли трансформаторная установка объектом с постоянным дежурством или без него. В первом случае главные и основные трансформаторы собственных нужд осматривают один раз в сутки, а остальные — один раз в пять суток. Во втором случае трансформаторы осматривают один раз в месяц, а трансформаторные пункты — не реже одного раза в шесть месяцев.
Указанные сроки осмотра силовых трансформаторов отвечают средним условиям их эксплуатации, предусмотренным рекомендациями заводов-изготовителей этих трансформаторов. В том случае, когда силовые трансформаторы работают в напряженном режиме, их осмотры надо производить чаще. Надобность в более частых осмотрах силовых трансформаторов возникает также при их недостаточно удовлетворительном техническом состоянии, например при большой степени износа. В этих случаях главный энергетик предприятия устанавливает более частую периодичность осмотров трансформаторов.
Кроме очередных осмотров силовых трансформаторов, производят также и внеочередные осмотры. Надобность во внеочередных осмотрах силовых трансформаторов возникает, например при резком понижении температуры окружающей среды, так как в этом случае масло может уйти из расширителя. Внеочередные осмотры силовых трансформаторов производят также после их отключений, в результате срабатывания защиты.

При осмотрах силовых трансформаторов проверяют по амперметрам их нагрузку, а также обращают внимание на термометры, фиксирующие температуру верхних слоев масла. По действующему ГОСТу указанная температура при максимально допустимой температуре окружающего воздуха (35°) не должна превышать 95°, а превышение температуры масла над температурой окружающей среды не должно быть более 60°. Силовые трансформаторы с дутьевым охлаждением допускают работу с отключенным дутьем, если температура верхних слоев масла не превышает 55°, а его нагрузка — 100% номинальной мощности трансформатора.

Однако при длительной работе трансформатора с предельной температурой сокращается срок его службы. Поэтому для трансформаторов обычно устанавливают режим работы, при котором температура масла держится на уровне 85°. Дальнейшее повышение температуры является признаком перегрузки трансформатора, его неисправности или недостаточного охлаждения.
Следует обращать также внимание на уровень и цвет масла, находящегося в трансформаторе. Уровень масла должен находиться на контрольной черте. Хорошее масло имеет светло-желтый цвет. Тщательно осматривают внешнее состояние изоляторов, на которых могут появляться трещины, иметь место вытекания мастики, следы перекрытий, загрязнение и другие дефекты. Одновременно производят тщательный наружный осмотр состояния заземления трансформатора и проверяют, не вытекает ли масло из его кожуха. Важно осмотреть состояние строительной части помещения: не проникает ли влага через кровлю, имеются ли сетки в стенных проемах, хорошо ли запирается помещение и т. д. Внимательно прислушиваясь к шуму, которым сопровождается работа трансформатора, можно выявить ненормальности в его работе. Если внутри трансформатора прослушивается явно посторонний шум, трансформатор необходимо отключить.

Осматривает силовые трансформаторы дежурный персонал, при этом он должен находиться перед барьером. Заметив какую-либо неисправность в работе трансформатора, дежурный ставит об этом в известность старшего руководителя (главного энергетика, начальника электроцеха или мастера), делает соответствующую запись в эксплуатационном журнале и принимает в соответствии с полученными указаниями меры к устранению неисправности.

Отмеченные осмотры должны в порядке контроля за действиями дежурного персонала дополняться периодическими осмотрами трансформаторных установок более квалифицированным служебным персоналом.
Текущий ремонт силового трансформатора с отключением его от питающей сети производят в порядке реализации планово-предупредительного ремонта.

Периодичность текущих ремонтов силовых трансформаторов зависит от их технического состояния и от условий эксплуатации. Сроки текущих ремонтов устанавливаются в местных инструкциях предприятия. Однако такие ремонты надо производить не реже одного раза в год.

Текущий ремонт силовых трансформаторов с отключением от питающей сети включает наружный осмотр трансформатора, устранение обнаруженных дефектов, а также очистку изоляторов и бака. Спускают грязь из расширителя, доливают при необходимости в него масло и проверяют правильность показаний маслоуказателя. Проверяют спускной кран и уплотнения, осматривают охлаждающие устройства и чистят их, проверяют состояние газовой защиты и целость мембраны выхлопной трубы. Проводят также необходимые измерения и испытания.

При хорошо выполненном текущем ремонте не должно быть аварийных выходов из строя трансформаторов, а продолжительность их эксплуатации должна возрастать.

У каждого силового трансформатора, находящегося в работе, происходит постепенный износ имеющихся в нем изоляционных материалов. Износ изоляции ускоряется вместе с повышением нагрузки. При неполной загрузке силового трансформатора износ его изоляции замедляется. За счет этого допускается в отдельные периоды перегрузка трансформатора, которая не сокращает нормальный срок его работы.

Величину допустимой перегрузки силового трансформатора в отдельные часы суток за счет его недогрузки в другие часы определяют по диаграммам нагрузочной способности трансформатора. Такие диаграммы составлены для силовых трансформаторов с естественным масляным и принудительным воздушным охлаждениями исходя из нормального срока износа изоляции трансформаторов от нагрева. Для пользования указанными диаграммами необходимо располагать коэффициентом суточного графика нагрузки трансформатора, который определяется по заданному суточному графику по формуле.
Чтобы использовать фактор, допускающий увеличение нагрузки силового трансформатора в отдельные часы зимних пик за счет недогрузки трансформатора в летнее время года, пользуются следующим положением: на каждый процент недогрузки трансформатора в летнее время допускается 1 % перегрузки трансформатора в зимнее время, но не более 15%. Общая перегрузка трансформатора, которая может быть принята при использовании обоих указанных факторов, не должна превышать 30%.

Все вышесказанное относится к допускаемым перегрузкам силовых трансформаторов в условиях их нормальной эксплуатации. Иначе решается вопрос о допустимых перегрузках силовых трансформаторов в аварийных случаях.
Указанные аварийные перегрузки допускаются независимо от величины предшествующей нагрузки и температуры охлаждающей среды. Для сухих трансформаторов допускаются следующие аварийные перегрузки: 20% в течение 60 мин и 50% в течение 18 мин.

Современные силовые трансформаторы при номинальном первичном напряжении работают с большими величинами магнитной индукции. Поэтому даже небольшое увеличение первичного напряжения вызывает повышенный нагрев стали трансформатора и может угрожать его целости. В связи с этим при эксплуатации трансформатора величина подведенного напряжения ограничивается и ее необходимо контролировать. Максимально допустимое превышение первичного напряжения принимается для трансформаторов равным 5% от напряжения, соответствующего данному ответвлению.
Особенностью силовых трансформаторов, работающих с принудительным охлаждением масла, является быстрое повышение температуры масла при прекращении работы системы охлаждения. Однако учитывая значительную теплоемкость трансформаторов, допускают их работу в аварийных режимах при прекращении циркуляции масла или воды, а также при остановке вентиляторов дутья. Предельная длительность работы трансформаторов в указанных условиях определяется местными инструкциями. В инструкциях учитываются как результаты предыдущих испытаний, так и заводские данные трансформаторов. Но при всех условиях работу трансформаторов при прекращении системы охлаждения допускают не больше, чем в течение одного часа.

Величина сопротивления изоляции обмоток силовых трансформаторов не нормируется, тем не менее эта характеристика относится к числу важнейших показателей состояния трансформатора и ее систематически контролируют, сравнивая с величиной, которая имела место при вводе трансформатора в эксплуатацию. Измерения производят при одинаковой температуре и одинаковой продолжительности испытания (обычно 1 мин). Величина сопротивления изоляции обмоток трансформатора считается удовлетворительной, если она составляет не менее 70% от первоначального значения.
Необходимым условием обеспечения нормального срока службы силового трансформатора является контроль за его нагрузкой. Если вести эксплуатацию силового трансформатора, не превышая допускаемых для него нагрузок, примерный срок службы силового трансформатора составляет около 20 лет. Необходимо при этом иметь в виду, что систематические недогрузки силовых трансформаторов с целью удлинения срока его службы имеют и свои отрицательные стороны: за это время конструкция трансформатора морально стареет. Чтобы контролировать нагрузку трансформаторов мощностью 1000 та и выше, устанавливают амперметры, шкала которых соответствует допускаемой перегрузке трансформатора.

Температуру масла трансформаторов мощностью менее 1000 ква контролируют ртутными термометрами. При большей мощности трансформаторов для этой цели также используют манометрические термометры. Их устанавливают для удобства контроля за температурой на высоте 1,5л от земли. Так как манометрические термометры обладают меньшей точностью, чем ртутные, время от времени производится сверка их показаний с показаниями ртутных термометров.
При неправильном включении трансформаторов на параллельную работу могут возникать короткие замыкания, а также неравномерное распределение нагрузки между работающими трансформаторами. Чтобы этого не произошло, в трансформаторах, включаемых на параллельную работу, должно соблюдаться:

а) равенство коэффициентов трансформации;
б) совпадение групп соединения;
в) равенство напряжений короткого замыкания;
г) отношение мощностей трансформаторов, не превышающее 3;
д) совпадение фаз соединяемых цепей (фазировка).

Проверку приведенных рекомендаций производят по заводским данным трансформаторов, включаемых на параллельную работу. Если проверка подтверждает наличие указанных условий, то приступают к фазировке трансформаторов, после чего их можно включать на параллельную работу.

Фазировка трансформаторов производится перед их включением в эксплуатацию после монтажа или капитального ремонта со сменой обмоток. Перед тем как включить трансформатор после капитального или текущего ремонта, проверяют результаты предписанных испытаний и измерений. Релейную защиту трансформатора устанавливают на отключение. После этого тщательно осматривают трансформаторную установку. При осмотре установки обращают внимание на состояние системы управления и сигнализации, а также на положение коммутационной аппаратуры. Проверяют, не оставлены ли где-либо переносные закоротки и заземления. Опробуют действия привода выключателя путем однократного включения и отключения, без чего приступать к оперированию разъединителями не разрешается.

Пробное включение трансформатора в сеть производят толчком на полное напряжение. Такое включение опасности для трансформатора не представляет, так как при наличии в нем повреждений он под действием защиты своевременно отключится от сети.

Так как порядок включения и отключения трансформаторов в значительной мере обусловливается местными условиями, предприятия разрабатывают специальные инструкции. В инструкциях должны быть отражены следующие положения:

а) трансформатор должен включаться под напряжение с той стороны, где установлена защита;
б) включение и отключение разъединителями тока холостого хода трансформаторов может производиться лишь при напряжении и мощности трансформаторов, указанных в ПУЭ.

В этих инструкциях должны быть отражены также общие указания по эксплуатации трансформаторов. Порядок оперирования переключателем ответвлений у трансформатора зависит от вида переключательного устройства. В том случае, когда переключатель предназначен для переключения ответвлений под нагрузкой, переключения производятся дистанционно и отключать трансформатор от сети не требуется. Если же переключатель ответвлений не предназначен для переключений под нагрузкой, оперировать им можно лишь после того, как трансформатор отключен от сети со всех сторон.

При эксплуатации трансформаторов имеют место случаи ложного срабатывания газовых реле. Поэтому в каждом случае отключения трансформатора под действием газового реле проверяют правильность работы реле.

Если в газовом реле после его срабатывания обнаружен газ, то его необходимо проверить на горючесть. Одновременно берут пробу газа для химического анализа на содержание в нем веществ, характеризующих внутренние повреждения трансформаторов (повышенное содержание водорода и метана свидетельствует о разложении масла химической дугой).

Проверяют газ на горючесть горящей спичкой, которую подносят к предварительно открытому верхнему кранику газового реле.
Если газ горит, это свидетельствует о наличии внутреннего повреждения в трансформаторе и его выйодят из работы для внутреннего осмотра. Если выделяющийся газ окажется негорючим и бесцветным, то это значит, что реле сработало из-за выделения воздуха из трансформатора. В этом случае необходимо выпустить воздух из реле.

При выяснении причин, вызвавших срабатывание газовой защиты, обращают также внимание на цвет выделяющегося газа. Цвет газа может определять характер имеющегося повреждения. Так, бело-серый цвет газа указывает на повреждение бумаги или электрокартона, желтый — дерева, а черный — масла. Обратить внимание на цвет газа надо сразу же после срабатывания газового реле, иначе вещества, окрашивающие газ, могут осесть, и цвет газа изменится.

Газовое реле отключает трансформатор при понижении уровня масла в его баке. В этом случае доливают масло, а газовое реле переводят для работы на сигнал. Перевод защиты на нормальную работу (на отключение) производится после того, как выделение воздуха из бака трансформатора прекратится.

Сроки эксплуатационных испытаний силовых трансформаторов и предъявляемые к ним требования в известной степени зависят от условий, в которых работают трансформаторы, от их технического состояния (степени износа), а также от результатов ранее проведенных осмотров. Поэтому указания в этой части даются в местных инструкциях главным энергетиком предприятия или лицом, ответственным за эксплуатацию трансформаторов.

В процессе эксплуатации у трансформаторов измеряют сопротивление изоляции обмоток и коэффициент абсорбции. Измерения производят мегомметром на напряжение 2500 в. Хотя значения этих показателей не нормируются, они учитываются при общей оценке состояния трансформатора.

При оценке указанных показателей исходят из их сравнения с аналогичными показателями, полученными при предыдущих измерениях, и в частности, с заводскими данными. Чтобы сравнивать эти показатели, измерения следует проводить при одной температуре и одинаковой продолжительности испытания (1 мин).

Также измеряют тангенс угла диэлектрических потерь изоляции обмоток трансформатора. При резком повышении по сравнению с ранее получавшимися значениями (на 30% и более) необходимо выяснить причину этого явления. Причиной резкого повышения тангенса угла диэлектрических потерь изоляции обмоток трансформатора может быть повышение тангенс угла диэлектрических потерь самого масла, находящегося в трансформаторе.