3.5 Эксплуатация силовых трансформаторов

Важнейшим требованием, предъявляемым к эксплуатации силовых трансформаторов и трансформаторных установок, является контроль за температурой трансформаторов. Это объясняется тем, что при работе трансформатора с температурой выше допускаемой, сокращается срок службы находящегося в нем изоляционного масла. Для контроля за температурой на крышке трансформатора установлен ртутный термометр. Так как степень нагрева трансформатора определяется в основном величиной нагрузки, то за ней ведется систематический контроль. Осуществляется этот контроль по показаниям амперметров, которыми снабжаются трасформаторы мощностью 1000 ква и выше.

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.

Режимы работы трансформатора

Существуют такие три режима работы трансформатора: холостой ход, режим короткого замыкания, рабочий режим. Трансформатор «на холостом ходу», когда выводы от вторичных обмоток никуда не подключены. Если сердечник трансформатора изготовлен из магнитомягкого материала, тогда ток холостого хода показывает, какие в трансформаторе происходят потери на перемагничивание сердечника и вихревые токи.

В режиме короткого замыкания выводы вторичной обмотки соединены между собой накоротко, а на первичную обмотку подают небольшое напряжение, с таким расчетом, чтобы ток короткого замыкания был равен номинальному току трансформатора. Величину потерь (мощность) можно посчитать, если напряжение во вторичной обмотке умножить на ток короткого замыкания. Такой режим трансформатора находит свое техническое применение в измерительных трансформаторах.

Если подключить нагрузку к вторичной обмотке, то в ней возникает ток, индуцирующий магнитный поток, направленный противоположно магнитному потоку в первичной обмотке. Теперь в первичной обмотке ЭДС источника питания и ЭДС индукции питания не равны, поэтому ток в первичной обмотке увеличивается до тех пор, пока магнитный поток не достигнет прежнего значения.

Для трансформатора в режиме активной нагрузки справедливо равенство: U_2/U_1 =N_2/N_1 , где U2, U1 – мгновенные напряжения на концах вторичной и первичной обмоток, а N1, N2 – количество витков в первичной и вторичной обмотке. Если U2 > U1, трансформатор называется повышающим, в противном случае перед нами понижающий трансформатор. Любой трансформатор принято характеризовать числом k, где k – коэффициент трансформации.

Во всех маслонаполненных электрических аппаратах масло используется как основной диэлектрик для повышения электрической прочности. Кроме того, в трансформаторах масло — это основная охлаждающая среда, а в высоковольтных масляных выключателях — и дугогасящая.

Масло многообъемных масляных выключателей дополнительно проверяют на содержание взвешенного угля после отключения КЗ (если токи КЗ превышают половину паспортного значения). Срок периодических испытаний сокращают при неблагоприятных для изоляционного масла условиях эксплуатации. К таким условиям относят, например, высокую рабочую температуру, влажный климат. Изоляционное масло, которое не удовлетворяет указанным требованиям, восстанавливают.  При эксплуатации уровень масла в трансформаторах и выключателях постепенно понижается вследствие его испарения и периодических отборов для испытаний. Поэтому периодически масло доливают. В отдельных случаях смешение масел приводит к ухудшению их качества. В связи с этим смешивать масла можно лишь при наличии подтверждения лабораторными испытаниями. 

В процессе эксплуатации стабильность параметров масла постепенно снижается из-за окисления кислородом воздуха, под действием солнечного света, из-за высокой температуры, разложения материалов изоляции и т.д. Для контроля качества масла в маслонаполненном оборудовании применяют различные виды химического анализа (сокращенный и полный) и испытания масла. Для контроля качества эксплуатационного масла применяется сокращенный анализ. В него входят: внешний осмотр пробы (определение цвета, наличия механических примесей и капель воды), определение кислотного числа, реакций водной вытяжки, температуры вспышки в закрытом тигле и пробивного напряжения.

.