2.22. Испытания, эксплуатация и ремонт силовых трансформаторов

Государственные стандарты указывают технические требования к показателям качества трансформаторов и программы испытаний для определения этих показателей. Качество трансформатора – совокупность его свойств, которые обусловливают пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с назначением. Показатели качества - количественная характеристика свойств трансформатора, входящих в состав качества. Испытания проводятся на предприятиях электротехнической промышленности, электроремонтных цехах, мастерских предприятий. Они подразделяются в зависимости от целей на следующие виды [6]:

- приемочные испытания проводятся на опытном образце трансформатора с целью приемки его для серийного производства и имеют наиболее подробную программу;

- приемо-сдаточным испытаниям подвергают каждый трансформатор по более короткой программе с целью выявления их пригодности к эксплуатации за минимально возможное время;

- периодические испытания проводят в определенные сроки, оговоренные стандартами или техническими условиями, с целью убедиться в том, что в процессе производства качество трансформаторов существенно не изменилось по сравнению с программами приемочных испытаний;

- типовые испытания проводятся при изменении конструкции, материалов или технологии, которые могут оказать влияние на характеристики трансформаторов.

Приведенные виды испытаний относятся к промышленным испытаниям. Они включают в следующие операции:

- проверка коэффициента трансформации и группы соединения обмоток;

- определение сопротивления обмоток постоянному току;

- проверка тока и потерь холостого хода, потерь и напряжения короткого замыкания на основных ответвлениях обмоток;

- определение параметров изоляции;

- измерение сопротивлений нулевой последовательности;

- испытания на нагревание;

- стойкость к коротким замыканиям, на плотность бака, уровень звука;

- определение влагосодержания и содержания механических примесей для масла из бака трансформатора;

- испытание устройств РПН в сборе с трансформатором.

В программу приемо-сдаточных испытаний входят, как правило, первые четыре пункта. При испытаниях определяют пробивное напряжение масла. Для трансформаторов мощностью до 6,3 МВА класса напряжения 35 кВ допускается брать пробы масла не реже одного раза в день из емкости, служащей для заливки масла в трансформатор [6].

Перед включением трансформатора в сеть из резерва или после ремонта производится осмотр как самого трансформатора, так и включаемого с ним оборудования (переключающих устройств, элементов цепи заземления, токопроводов, устройств защиты и др.). Включение трансформатора в сеть осуществляется толчком на полное напряжение со стороны питания. Для сетевых трансформаторов эта операция выполняется со стороны обмотки высшего напряжения. Релейная защита не должна отключать трансформатор от сети при броске тока намагничивания, что достигается соответствующей настройкой [13].

При включении трансформатора в работу не исключено появление на нем сразу номинальной нагрузки. Включение на номинальную нагрузку разрешается при любой отрицательной температуре воздуха трансформаторов с системами охлаждения М и Д и не ниже -25⁰С трансформаторов с системами охлаждения ДЦ и Ц. Если температура воздуха и масла в трансформаторе окажутся ниже указанной, ее поднимают включением трансформатора на холостой ход или под нагрузку не более 50% номинальной. В аварийных ситуациях этих ограничений не придерживаются, что отражается на износе изоляции обмоток. Циркуляционные насосы и вентиляторы систем охлаждения во избежание их повреждения включают в холодное время года при определенных температурах окружающего воздуха. Трансформаторы в реальных условиях работают с переменной нагрузкой, причем большую часть суток их нагрузка меньше номинальной. В процессе эксплуатации возникают перегрузки, значение и продолжительность которых определяется стандартом. Перегрузка трансформатора при этом не должна превышать 50% его номинальной мощности.

Превышения напряжения на трансформаторах сверх номинального допускаются в сравнительно небольших пределах:

- длительно на 5% при нагрузке не выше номинальной;

- длительно на 10% при нагрузке не выше 25% номинальной;

- длительно до 10% для станционных трансформаторов в блоке с генератором, автотрансформаторов без ответвлений со стороны нейтрали и регулировочных трансформаторов при нагрузке не выше номинальной.

Превышение указанных напряжений приводит к перенасыщению магнитопровода, увеличению тока и потерь холостого хода, что является причиной местных нагревов стальных конструкций магнитопровода. Контроль за тепловым режимом трансформаторов ведут путем периодического измерения температуры верхних слоев масла термометрами. Защита трансформаторов от атмосферных и коммутационных перенапряжений выполняется вентильными разрядниками или путем применения конструктивных решений в самих трансформаторах (экранные кольца на обмотках) [12].

Трансформаторы периодически осматривают без отключения. Целью периодических осмотров является проверка условий работы трансформатора с выявлением неполадок, которые при развитии могут привести к аварийным повреждениям. Придерживаются следующих сроков:

- главные трансформаторы и трансформаторы собственных нужд станций и подстанций с постоянным дежурным персоналом осматривают 1 раз в сутки;

- трансформаторы подстанций гидростанций без постоянного дежурного персонала осматривают 1 раз в месяц.

Осмотры проводятся также при действии сигнализации о нарушении режима работы трансформаторов или систем их охлаждения, а также в случае срабатывания устройств релейной защиты или автоматики. При стихийных бедствиях трансформаторы должны осматриваться немедленно. Отключение трансформатора от сети, как правило, производят выключателями сначала со стороны нагрузки, а затем со стороны питания. На подстанциях с упрощенной схемой, без выключателей со стороны сети, отключение трансформатора со стороны нагрузки производят выключателями, а со стороны сети – отделителями.

Важным условием долговременной эксплуатации трансформаторов является качество трансформаторных масел. На станциях и подстанциях находят применение масла различных марок, выпускаемые по стандартам и техническим условиям. Каждая марка масла предназначена для заливки в оборудование определенных классов напряжения из-за различия в своих диэлектрических свойствах. В эксплуатации принято делить масло на свежее, регенерированное, чистое, сухое, эксплуатационное и отработанное. Масло подвергают проверке на электрическую прочность, проводят его анализ, при необходимости очищают и сушат [5].

Устранение неполадок и предупреждение аварий требует периодического вывода трансформаторов в текущий и капитальный ремонты. Текущий ремонт представляет комплекс работ, проводимых между двумя очередными капитальными ремонтами. Текущий ремонт проводится без вскрытия трансформатора, но требует кратковременного вывода его из работы со снятием напряжения. При этом проводится наружный осмотр, чистка, устранение выявленных повреждений, измерение сопротивления изоляции обмоток мегаомметром на напряжение 2500 В. Текущие ремонты главных трансформаторов станций и подстанций, основных и резервных трансформаторов собственных нужд выполняются не реже 1 раза в год, если указанные трансформаторы снабжены устройствами РПН, а при отсутствии таких устройств – не реже 1 раза в 2 года.

Капитальный ремонт производится по окончании срока межремонтного периода, устанавливаемого для трансформатора. Осуществляется вскрытие трансформатора, тщательная проверка и ремонт всех его узлов и испытания. В условиях эксплуатации капитальный ремонт крупных трансформаторов выполняется на месте установки с применением специальных конструкций, на ремонтных площадках машинных залов электростанций, имеющих подъездные пути от мест установки трансформаторов. Трансформаторы небольшой мощности ремонтируют в мастерских электрических цехов электростанций и подстанций. Помещения для ремонта, а также временно сооружаемые укрытия должны надежно защищать трансформатор от попадания пыли и атмосферных осадков. Капитальный ремонт главных трансформаторов электростанций и подстанций, основных трансформаторов собственных нужд проводят первый раз не позже чем через 8 лет после включения в эксплуатацию, а в дальнейшем – по мере необходимости в зависимости от состояния трансформатора. Приемка из ремонта отдельных отремонтированных узлов трансформатора начинается до окончания всего комплекса ремонтных работ. Временем окончания ремонта считается момент включения трансформатора в сеть, а окончательная оценка качества ремонта дается после 30 дней его работы под нагрузкой [12].

41