Контрольные вопросы:

1. В какие сроки выполняется капитальный ремонт трансформаторов?

2. Каким контрольным испытаниям подвергаются трансформаторы после ремонта?

3. Перечислите основные правила техники безопасности при ремонте трансформаторов.

4. Какие виды технической документации входят в комплект на капитальный ремонт трансформаторов?

Задания на самостоятельную работу:

1. Опишите работы, выполняемые при капитальном ремонте силовых трансформаторов.

2. Составьте сетевой график для капитального ремонта силовых трансформаторов на основе сетевой модели типового технологического процесса капитального ремонта трансформатора (рисунок 13).

3. Какие дефекты имеют обмотки трансформаторов? Опишите способы их устранения.

4. Составьте план - график ППР трансформатора на 2015 год. Исходные данные параметров трансформаторов и двигателей из таблицы 14.

7. Храмотографический анализ трансформаторного масла

Содержание: анализ газов, растворенных в масле. Проведение храмотографического анализа трансформаторного масла. Пример решения задач.

В процессе старения изоляция трансформатора претерпевает ряд физико-химических изменений. При этом выделяются продукты разло­жения - твердые, жидкие и газообразные вещества. Твердые изоляционные материалы на основе целлюлозы (бумага, картон) при медленном старении выделяют газы; в их числе водород и низкомолекулярные углеводороды, а также окись и двуокись углерода, образующиеся при окислении целлюлозы. Газы образуются также и при старении масла, причем, интенсивность газовыделения зависит от напряженности электрического поля и химического состава масла.

Газовыделение зависит от режима работы объекта, продолжи­тельности эксплуатации, примененных в нем материалов и ряда других не всегда легко учитываемых факторов. В числе выделяющихся газов, кроме окиси СО и двуокиси углерода СО₂, имеются водород Н₂, метан СН₄, этан С₂Н₆, этилен С₂Н₄, ацетилен С₂Н₂.

Базовым руководством по диагностике развивающихся дефектов на основе анализа газов, растворимых в трансформаторном масле (АРГ) является методика храмотографического анализа газов

Примечание. Полный теоретический курс по храмотографическому анализу приведен в[4]

Примеры диагностики эксплуатационного состояния трансформатора по результатам АРГ.

Задача 1.

В трансформаторе ТДЦГ-400000/330 при очередном анализе по графику были зарегистрированы следующие концентрации газов (%об):

1-ый анализ СО₂ = 0,17; СО = 0,02; СН₄ = 0,0045; С₂Н₄ = 0,005; С₂Н₂ - отсутствует; С₂Н₆ = 0,002; Н₂ = 0,008. Так как концентрации каждого из газов не превышают граничные значения (Ai < Aгpi), следующий анализ был проведен через 6 мес. и дал следующие результаты:

2-й анализ СО₂ = 0,16; СО = 0,02; СН₄ = 0,017; С₂Н₄ = 0,05; С₂Н₂ = 0,003; С₂Н₆ = 0,0048; Н₂ = 0,0075. Для подтверждения результатов АРГ следующий анализ проведен через 6 дней. Получили следующие результаты:

3-й анализ СО₂ = 0,15; СО = 0,02; СН₄ = 0,016; С₂Н₄ = 0,048; С₂Н₂ = 0,003; С₂Н₆ = 0,0047; Н₂ = 0,01. Анализ условий эксплуатации за предшествующий период показал, что отсутствуют факторы, которые могли бы вызвать рост концентраций углеводородных газов (п. 3.2 [4]). По полученным концентрациям углеводородных газов определим характер развивающегося в трансформаторе дефекта по таблице 3. [4].

На основании полученных данных прогнозируется дефект термического характера - «термический дефект высокой температуры, > 700 °С». Так как СО₂/СО = 0,16/0,02 = 8, то делаем вывод, что дефект не затрагивает твердую изоляцию и относится к группе 1 (п. 2.1, [4]).

Определим минимальную периодичность следующего отбора проб масла по формуле 6, [4]:

- рассчитаем величины абсолютных скоростей нарастания концентраций каждого газа:

Так как максимальная абсолютная скорость нарастания у водорода, то Т1d определяем по ней:

Фактически следующий отбор пробы масла и АРГ были проведены через 7 дней и получены следующие концентрации газов:

4-й анализ СО₂ = 0,15; СО = 0,02; СН₄ = 0,018; С₂Н₄ = 0,051; С₂Н₂ = 0,0035; С₂Н₆ = 0,0053; Н₂ = 0,01. По данным этого анализа в трансформаторе подтвердилось наличие быстроразвивающегося дефекта термического характера, не затрагивающего твердую изоляцию - «термический дефект высокой температуры, > 700 °С» и относящегося к 1 группе дефектов «Перегревы токоведущих соединений и элементов конструкции остова».

Трансформатор был выведен в ремонт. Во время ремонта в нем было обнаружено выгорание меди отвода обмотки 330 кВ, что подтвердило правильность поставленного диагноза.

Задача 2.

В трансформаторе ТДТГ - 10000/110 после срабатывания газовой защиты на отключение (отбор пробы масла был проведен из бака трансформатора) определен следующий состав растворенных в масле газов (концентрации в %об.):

СО₂ = 0,45; СО = 0,04; СН₄ = 0,021; С₂Н₄ = 0,027; С₂Н₂ = 0,134; С₂Н₆ = 0,006; Н₂ = 0,20.

Из результатов анализа следует, что концентрации метана и этилена более, чем в 2 раза превышают соответствующие граничные значения (таблица 2, [4]), концентрация водорода в 20 раз превышает граничное значение, а ацетилена - более, чем в 100 раз.

Анализ условий эксплуатации за предшествующий период показал, что отсутствуют факторы, которые могли бы вызвать рост концентраций углеводородных газов (п. 3.2, [4]).

По полученным концентрациям углеводородных газов определим характер развивающегося в трансформаторе дефекта по таблице 3, [4]:

На основании полученных данных прогнозируется дефект электрического характера - «разряды большой мощности».

Трансформатор был выведен в ремонт, в нем был обнаружен обрыв токопровода переключателя.

Задача 3.

В трансформаторе ТДТН-31500/110 газовая защита сработала на сигнал. Отобрали пробу газа из газового реле и пробу масла из бака трансформатора. Определили концентрации растворенных в масле газов и газа из газового реле; результаты анализов приведены в таблице:

Таблица 17.

Характеристика пробы	Концентрации газов, % об.
	Н2	СН4	С2Н4	С2Н6	С2Н2	СО2	СО
Масло из бака	0,016	0,0024	0,015	0,0006	0,040	0,162	0,05
Газ из реле, (Acі)	31,4	4,42	1,52	0,03	3,34	0,58	5,78
Расчетное значение газа из реле, (Ari)	0.32	0.056	0.009	0.00025	0.033	0.15	0.42

1. По концентрациям углеводородных газов в масле из бака трансформатора определим характер развивающегося в нем дефекта по таблице 3, [4]:

По критерию отношения в трансформаторе прогнозируется дефект электрического характера - дуговой разряд, затрагивающий твердую изоляцию.

2. По концентрациям газов, растворенных в масле бака трансформатора, рассчитаем концентрации этих же газов, соответствующих равновесному состоянию с газовой фазой (Ari) по формуле 7[4] и результаты расчета занесем в третью строку таблицы:

При сравнении концентраций Ari и Aci по каждому газу (строка 2 и 3 таблицы примера 3, [4]) получаем неравенство: Ari < Aci, т.е. можно заключить, что газ в реле выделился в неравновесных условиях в результате быстро развивающегося дефекта (дуговой разряд, затрагивающий твердую изоляцию).

Было дано заключение о выводе трансформатора из работы. При осмотре был обнаружен пробой витковой изоляции.

Примеры построения графиков дефектов по результатам АРГ.

При построении графиков учитывалось отсутствие эксплуатационных факторов, способствующих росту растворенных в масле газов (п.3.2, [4]).

Граничные концентрации растворенных в масле газов взяты из таблицы 2, [4].

Задача 4.

В трансформаторе ТРДЦН-63000/110 по результатам АРГ получили следующие концентрации растворенных в масле газов: Н₂ = 0,004 %об, СН₄ = 0,084 %об, С₂Н₂ = 0 %об, С₂Н₄ = 0,02 %об, С₂Н₆ = 0,011 %об, СО = 0,05 %об, СО₂ = 0,48 %об.

1. Определяем относительные концентрации (аi) для каждого газа: а_Н2 = 0,004/0,01 = 0,4, а_СН4 = 0,084/0,01 = 8,4, а_С2Н2 = 0, а_С2Н4= 0,02/0,01 = 2,0, а_С2Н6 = 0,011/0,005 = 2,2.

2. По полученным относительным концентрациям определяем основной газ: 8,4 = а_СН4 > а_С2Н6 > а_С2Н4 > а_Н2, т.е. основной газ – метан.

3. Определяем величины отрезков по оси Y для каждого газа СН₄ = 1, Н₂ = 0,4/8,4 = 0,05, С₂Н₄ = 2/8,4 = 0,24, С₂Н₂ = 0, С₂Н₆ = 2,2/8,4 = 0,26.

4. Строим график (рисунок 15).

5. По основному газу СН₄ находим график (рисунок 3.7, [4]), похожий на построенный график (рисунок 15). При сравнении делаем заключение - в трансформаторе по данным АРГ прогнозируется дефект термического характера в диапазоне средних температур.

6. Для решения вопроса, затронута ли дефектом твердая изоляция, определим отношение концентраций СО₂/СО: СО₂/СО = 0,48/0,05 = 9,6 < 13 (см. п. 5.3, [4]), следовательно, дефектом не затронута твердая изоляция.

7. Для проверки диагноза (в последующих примерах эта проверка не приведена) определим прогнозируемый в трансформаторе дефект по критерию отношения (п. 5.2, табл. 3 [4]): Рассчитываем величины отношения концентраций газов:

; ;

; .

На основании полученных данных прогнозируется дефект термического характера - «термический дефект в диапазоне средних температур (300-700) °С».

Так как СО₂/СО = 0,16/0,02 = 8 < 13 (п. 5.3. [4]), то делаем вывод, что дефект не затрагивает твердую изоляцию и относится к группе 1 (п. 2.1, [4]).

Таким образом, получили совпадение характера прогнозируемого дефекта, определенного графическим способом и по критерию отношения газов.

По результату этого анализа была дана рекомендация вывести трансформатор в ремонт в ближайшее время. Во время ремонта в нем был обнаружен сильный подгар контактов избирателя.

Рисунок 15. График дефекта термического характера в диапазоне средних температур,

вызванного подгаром контактов избирателя

Задача 5.

В автотрансформаторе АТДЦТГ-240000/220 по результатам АРГ получили следующие концентрации растворенных в масле газов:

Н₂ = 0,01 %об, СН₄ = 0,09 %об, С₂Н₂ = 0,008 %об, С₂Н₄ = 0,167 %об, С₂Н₆ = 0,03 %об, СО = 0,019 %об, СО₂ = 0,24 %об.

1. Определяем относительные концентрации (аi) для каждого газа: а_Н2 = 0,01/0,01 = 1, а_СН4 = 0,09/0,01 = 9, а_С2Н2 = 0,008/0,001 =8, а_С2Н4 = 0,167/0,01 = 16,7, а_С2Н4= 0,03/0,005 = 6,0.

2. По полученным относительным концентрациям определяем основной газ: 16,7 = а_С2Н4 > а_СН4 > а_С2Н2 > а_С2Н6 > а_Н2, т.е. основной газ - этилен.

3. Определяем величины отрезков по оси Y для каждого газа

С₂Н₄ = 1, Н₂ = 1/16,7 = 0,06, СН₄ = 9/16,7 = 0,54, С₂Н₂ = 8/16,7= 0,45, С₂Н₆ = 6,0/16,7 = 0,36

4. Строим график (рисунок 16).

5. По основному газу С₂Н₄ находим график (рисунок 3.10 [4]), похожий на построенный график (рисунок 16). Следовательно, в автотрансформаторе по данным АРГ прогнозируется дефект термического характера - высокотемпературный перегрев масла.

6. Для решения вопроса, затронута ли дефектом твердая изоляция, определим отношение концентраций СО₂/СО: СО₂/СО = 0,24/0,019 = 12,6, следовательно, дефектом не затронута твердая изоляция. По результату этого анализа была дана рекомендация вывести автотрансформатор в ремонт в ближайшее время, но руководство системы оставило его в работе под контролем АРГ.

Автотрансформатор проработал еще 4 мес. и был выведен в ремонт.

Во время ремонта в нем было обнаружено замыкание прессующего кольца обмотки СН на прессующее кольцо обмотки НН через упавший стакан домкрата.

Рисунок 16. График дефекта термического характера -

высокотемпературный перегрев, вызванный короткозамкнутым

контуром в остове