Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Обратная трансформация силового трансформатора чем опасна
infopedia.su Изменение - коэффициент - трансформация - трансформаторИзменение - коэффициент - трансформация - трансформаторCтраница 1 Изменение коэффициента трансформации трансформатора Т2 в данном случае не улучшает режима напряжения в распределительной сети, так как напряжения на шинах ЦП при этом увеличиваются на некоторую величину Е во всех режимах одинаково. [2] Для изменения коэффициентов трансформации трансформаторов ( автотрансформаторов), необходимого для поддержания заданных уровней напряжения на шинах питающих подстанций, обмотки трансформаторов ( автотрансформаторов) снабжаются дополнительными ответвлениями. Переключение ответвлений может осуществляться без возбуждения ( ПБВ), т.е. после отключения всех обмоток трансформатора ( автотрансформатора) от сети, или под нагрузкой. [3] Поскольку для изменения коэффициента трансформации трансформатора с ПБВ требуется отключать его от сети, то регулирование напряжения таким способом осуществляется редко. [4] Такая возможность изменения коэффициента трансформации трансформатора позволяет производить регулирование напряжения в двух направлениях. Во-первых, уменьшением величины первичного напряжения трансформаторов, последовательно присоединенных к одному кабелю, создается возможность получения неизменного значения напряжения на вторичных обмотках этих же трансформаторов. Таким образом, снижение величины первичного напряжения по длине кабеля, вызываемое естественной потерей напряжения при передаче по нему энергии, становится незаметным для потребителей электроэнергии. [5] Наиболее простым способом изменения коэффициента трансформации трансформатора или автотрансформатора является изменение числа витков соответствующей обмотки, для чего выполняют несколько отводов на ней. [6] Схемы автоматического регулирования напряжения на подстанциях изменением коэффициента трансформации трансформаторов находят все более широкое применение в энергосистемах Советского Союза. [7] Наиболее эффективное воздействие на напряжение достигается за счет изменения коэффициента трансформации трансформатора путем использования его регулировочных ответвлений, которые предусматриваются на стороне обмотки ВН трансформатора. Они выводятся на переключатель ПБВ ( переключатель без возбуждения), позволяющий изменением положения его рукоятки установить три или пять ( в последних выпусках трансформаторов) различных коэффициентов трансформации. [8] В частности, очень широко используют регулирование напряжения изменением коэффициента трансформации трансформаторов. [10] Один из способов регулирования напряжения в сети заключается в изменении коэффициента трансформации трансформаторов, осуществляемом при помощи переключения ответвлений, которые выполняются от обмотки высшего напряжения. Выпускаемые в СССР трансформаторы подразделяются на две группы. [11] Системы автоматического регулирования напряжения па подстанциях, основанные па изменении коэффициента трансформации трансформатора, также находят широкое применение в энергосистемах. [12] Системы автоматического регулирования напряжения на подстанциях, основанные на изменении коэффициента трансформации трансформатора, также находят широкое применение в энергосистемах. [13] В настоящее время все большее применение получает переключающее устройство, позволяющее производить изменение коэффициента трансформации трансформатора под нагрузкой. [14] Трансформатором с ответвлениями называется трансформатор, обмотки которого имеют специальные ответвления для изменения коэффициента трансформации трансформатора. [15] Страницы: 1 2 3 www.ngpedia.ru Коэффициент - трансформация - силовой трансформаторКоэффициент - трансформация - силовой трансформаторCтраница 3 Отношение высшего напряжения к низшему при холостом ходе, примерно равное отношению числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки, называют коэффициентом трансформации силового трансформатора. [31] Если для поддержания заданного уровня напряжения требуется изменить коэффициент трансформации силовых трансформаторов, предусмотрено производить эту операцию устройством 4 через блок управления 9, изменяющим коэффициент трансформации силовых трансформаторов под нагрузкой. Возможно такое воздействие предусматривать сразу, если напряжение на шинах резко изменилось на величину, при которой целесообразно изменить коэффициент трансформации силовых трансформаторов или после того, как исчерпаны регулировочные возможности генераторов. [32] Если для поддержания заданного уровня напряжения требуется изменить коэффициент трансформации силовых трансформаторов, предусмотрено производить эту операцию устройством 4 через блок управления 9, изменяющим коэффициент трансформации силовых трансформаторов под нагрузкой. Возможно такое воздействие предусматривав сразу, если напряжение на шинах резко изменилось на величину, при которой целесообразно изменить коэффициент трансформации силовых трансформаторов или после того, как исчерпаны регулировочные возможности генераторов. [34] В режиме Закоротка, когда включены ТК1 - ТК6, первичная обмотка ВДТ закорочена и он работает как трансформатор тока, а напряжение на нагрузке определяется коэффициентом трансформации силового трансформатора. [35] Рекомендации: перевести все энергоемкие приемники ( насосы, зарядные устройства, компрессоры холодильных камер и вспомогательные цехи) на ночную работу; перевести осветительную сеть на питание от отдельного трансформатора, установив на нем наиболее приемлемый коэффициент трансформации; изменить коэффициент трансформации силового трансформатора. [36] Диспетчерское регулирование инвертируемого тока производится изменением напряжения на выходе задающего органа РТ. При этом может потребоваться изменение коэффициента трансформации силового трансформатора. [37] Электровозы переменного тока ВЛ80Р имеют рекуперативное торможение с инвертором на управляемых полупроводниковых вентилях - тиристорах. Эти электровозы позволяют получить рекуперацию от наибольших скоростей до близких к нулю изменением коэффициента трансформации силового трансформатора и угла открывания тиристоров. [38] Под действием разности магнит-лз ных потоков, создаваемых этими токами, срабатывает реле 1ПР, в рабочей обмотке которого проходит ток линейного элемента, а в тормозной - нелинейного. Реле 1ПР, сработав, запускает реле времени 1В, подающее сигнал на уменьшение коэффициента трансформации силового трансформатора. [39] Если для поддержания заданного уровня напряжения требуется изменить коэффициент трансформации силовых трансформаторов, предусмотрено производить эту операцию устройством 4 через блок управления 9, изменяющим коэффициент трансформации силовых трансформаторов под нагрузкой. Возможно такое воздействие предусматривать сразу, если напряжение на шинах резко изменилось на величину, при которой целесообразно изменить коэффициент трансформации силовых трансформаторов или после того, как исчерпаны регулировочные возможности генераторов. [40] Если для поддержания заданного уровня напряжения требуется изменить коэффициент трансформации силовых трансформаторов, предусмотрено производить эту операцию устройством 4 через блок управления 9, изменяющим коэффициент трансформации силовых трансформаторов под нагрузкой. Возможно такое воздействие предусматривав сразу, если напряжение на шинах резко изменилось на величину, при которой целесообразно изменить коэффициент трансформации силовых трансформаторов или после того, как исчерпаны регулировочные возможности генераторов. [42] Для нормальной эксплуатации токоприемников необходимо поддерживать на их зажимах напряжение, близкое к номинальному. Однако в силу наличия потерь напряжения в каждой сети напряжение на отдельных участках сети высокого напряжения не может быть одинаковым, а потому и равным номинальному. С целью регулирования в небольших пределах ( 5 %) напряжения у потребителя широко применяется способ регулирования путем изменения коэффициента трансформации силовых трансформаторов. Для этого обмотка высшего напряжения имеет три вывода ( рис. 12 - 3 а), так что питание можно подвести к любому из них. [44] Ток небаланса, измеренный в полной схеме защиты, сравнивается с величиной, измеренной ранее при предыдущей проверке данной защиты или других защит такого же типа, о которых заведомо известно, что они включены правильно. Если ток небаланса не превышает или превышает незначительно ток небаланса, измеренный ранее, значит защита включена правильно. Измерение тока небаланса следует производить по-возможности в одинаковых условиях: при одинаковых первичных токах и при одном и том же положении переключателя коэффициента трансформации силового трансформатора. [45] Страницы: 1 2 3 4 www.ngpedia.ru Изменение - коэффициент - трансформация - трансформаторИзменение - коэффициент - трансформация - трансформаторCтраница 3 В качестве тяговых двигателей на дорогах однофазного тока пониженной частоты применяют коллекторные двигатели, имеющие тяговые характеристики, близкие к характеристикам двигателей постоянного тока. Как и при промышленной частоте, напряжение на зажимах тягового двигателя регулируется изменением коэффициента трансформации трансформатора, установленного на подвижном составе. [31] Для нормальной работы потребителей необходимо поддерживать определенный уровень напряжения на шинах подстанции. В электрических сетях предусматриваются различные способы регулирования напряжения, одним из которых является изменение коэффициента трансформации трансформаторов. [33] На генераторах, работающих на шины генераторного напряжения с присоединенной к ним распределительной сетью, напряжение регулируется в меньших пределах, так как глубокое изменение напряжения оказалось бы неприемлемым для потребителей. При регулировании реактивной мощности на этих генераторах по заданному графику нагрузки системы уровень напряжения на шинах, необходимый для нормальной работы потребителей, достигается изменением коэффициента трансформации трансформаторов с РПН, связывающих генераторы с сетью ВН. [34] Выпрямители ВДГ-302 и ВДГ-601 предназначены для комплектации сварочных полуавтоматов унифицированной серии. Упрощенная схема стабилизированного выпрямителя ВДГ-302 приведена на рис. 60.136. Регулирование напряжения - плавно-ступенчатое. Ступенчатое регулирование производят путем изменения коэффициента трансформации трансформатора Т, плавное регулирование в пределах каждой ступени - управляемым трехфазным дросселем насыщения А. [36] Для нормальной работы потребителей необходимо поддерживать определенный уровень напряжения. С этой целью в электрических сетях применяется регулирование напряжения. Одним из способов регулирования напряжения является изменение коэффициента трансформации трансформаторов. [37] Коэффициентом трансформации трансформатора называется отношение номинального напряжения обмотки высшего напряжения к номинальному напряжению обмотки низшего напряжения. При изменении режимов в энергосистемах изменяются напряжения на шинах распределительных устройств, что вызывает необходимость регулирования напряжения. Одним из способов регулирования напряжения является изменение коэффициента трансформации трансформаторов. Такое регулирование обеспечивается путем устройства дополнительных ответвлений обмотки. Коэффициент трансформации меняется при изменении числа включенных витков. [39] Для ряда потребителей постоянного тока в процессе работы требуется плавное изменение величины выпрямленного напряжения. Регулировать напряжение на нагрузке возможно как путем изменения переменного, так и выпрямленного напряжения. В первом случае это достигается за счет изменения коэффициента трансформации трансформатора или сопротивления подмагни-чиваемого реактора ( дросселя), включенного последовательно в цепь переменного тока. Недостатки обоих методов заключаются в сложности выполнения трансформатора и значительных потерях мощности в реакторе. [40] Уменьшение X достигается расщеплением фаз токопроводов, применением продольной емкостной компенсации. Наиболее эффективно комплексное регулирование, когда вместе с изменением коэффициента трансформации трансформаторов согласованно изменяется мощность компенсирующих устройств предприятия. [41] Для определения тока точной работы вторых и третьих ступеней дистанционной защиты рассчитываются токи, проходящие в реле при коротком замыкании в конце соответствующей зоны. Вычисляются начальные значения ( периодические составляющие) тока при коротком замыкании. Если оказывается, что ток, проходящий в токовую обмотку дистанционного реле, меньше, чем минимальное значение тока точной работы, указанное заводом-изготовителем или определенное опытом, выясняется возможность изменения коэффициента трансформации трансформаторов тока в сторону их уменьшения ( например, вместо трансформаторов тока с коэффициентом трансформации 600 / 5 устанавливаются трансформаторы тока с коэффициентом трансформации 400 / 5) или изменяется тип реле сопротивления. Если ток, проходящий через обмотку реле, больше максимального значения тока точной работы, коэффициент трансформации трансформаторов тока желательно увеличить. [43] Главным его преимуществом являются простота схемы и малые размеры. Основные недостатки связаны с потерями мощности в резисторах от постоянных составляющих токов коллектора, базы и эмиттера. Для исключения этих потерь переходят к схеме дроссельного усилителя ( рис. 5.19 6), основным недостатком которой, так же как и первой схемы, является плохое согласование каскадов по мощности. Последнее заставляет перейти к трансформаторным схемам ( рис. 5.19 в), где согласования добиваются изменением коэффициента трансформации трансформатора. Обычные трансформаторы с магнитной связью удовлетворительно работают только до частот порядка 10 МГц, на более высоких частотах используют специальные трансформаторы - на отрезках длинных линий. [44] При проверке и градуировке приборов и систем измерений получают ряд значений входной величины Х ( и ряд соответствующих им значений выходной величины Yf. Если эти данные нанести на график с координатами X и Y, то полученные точки разместятся в границах некоторой полосы. Когда эти точки лежат в границах линий, параллельных друг другу, т.е. абсолютная погрешность во всем диапазоне измерений ограничена постоянным ( не зависящим от текущего значения X) пределом Д0 то такая погрешность называется аддитивной, т.е. получаемой путем сложения, или погрешностью нуля. Примером систематической аддитивной погрешности является погрешность от неточной установки прибора на нуль перед измерением. Примерами случайных аддитивных погрешностей являются погрешности от тепловых шумов, от трения в опорах подвижной части измерительного механизма и т.п. Если ширина полосы абсолютных погрешностей возрастает пропорционально росту входной величины X, а при Х 0 также равна нулю, то такая погрешность называется мультипликативной или погрешностью чувствительности. Причиной такой погрешности может быть изменение коэффициента трансформации трансформатора тока при измерениях. [45] Страницы: 1 2 3 www.ngpedia.ru Коэффициент - трансформация - силовой трансформаторКоэффициент - трансформация - силовой трансформаторCтраница 2 Напряжение на тяговых двигателях регулируют ступенями путем изменения коэффициента трансформации силового трансформатора. Ступени подведенного к тяговым двигателям напряжения называются ступенями регулирования. [16] Подобрать тип кенотрона, обеспечивающий этот режим, и определить коэффициент трансформации силового трансформатора, если напряжение питающей сети равно 127 В. [17] В асинхронном режиме отношение тока статора к току ротора значительно больше коэффициента трансформации силового трансформатора тока. Поэтому в момент ресинхронизации происходят форсирование возбуждения и насыщение трансформатора. Существенную роль в характере протекания процесса имеет угловое положение ротора в момент ресинхронизации. Дело в том, что при включении системы силового компаундирования в момент, когда ток имеет отрицательное направление, ресинхронизация происходит в тяжелых условиях для системы возбуждения. Выпрямитель не пропускает тока в обратном направлении, в результате этого на кольцах ротора возникает значительное перенапряжение. С целью исключения повреждения обмотки ротора в схеме применено нелинейное защитное устройство. Оно защищает выпрямители при отключении автомата гашения поля во время работы генератора в сети. [18] Q - активная и реактивная мощности, передаваемые по линии; пт - коэффициент трансформации силового трансформатора. [19] Q - активная и реактивная мощности, передаваемые по линии; п - коэффициент трансформации силового трансформатора. [21] Нежелательный небаланс может быть также обусловлен неточным уравнением вторичных токов плеч защиты, регулированием коэффициента трансформации силового трансформатора и наличием у него тока намагничивания, который, особенно при включениях, может достигать больших значений. [22] Учет вышеуказанных факторов, а также возможность влиять на величину напряжения отдельных узлов системы изменением коэффициентов трансформации силовых трансформаторов ( повысительных, понизительных и включенных последовательно с линией), включением или отключением отдельных линий, трансформаторов, генераторов, синхронных компенсаторов и конденсаторов пока что не дают возмож-ности полностью автоматизировать процесс регулирования напряжения в энергетической системе. Поддержание необходимого режима для обеспечения должного уровня напряжения возлагается на диспетчера системы. [23] ДСЛ к.з. макс: Д 2 к.з. максЗ - со ставляющая тока небаланса, обусловленная изменением коэффициента трансформации силового трансформатора при переключении отпаек; At / i и ДС / 2 - половины суммарного диапазона регулирования на сторонах 1 и 2, где оно имеется; / к.з. максь / к. [24] В докладе об автоматическом регулировании коэффициента трансформации трансформаторов и регуляторов описывается новый принцип плавного бесступенчатого изменения коэффициента трансформации силовых трансформаторов и регуляторов напряжения при помощи моста из насыщаемых реактивных сопротивлений, включенных в цепь дополнительной обмотки, располагаемой на основном сердечнике трансформатора. [25] Регулирование тока во вторичной цепи достигается регулятором напряжения типа РНО-250-5, установленным в цепь первичной обмотки, и изменением коэффициента трансформации силового трансформатора. [26] Устройства автоматического регулирования возбуждения позволяют в некоторой степени автоматизировать процесс регулирования напряжения; этому также способствует установка устройств для автоматического изменения коэффициентов трансформации силовых трансформаторов и изменения величины емкости батарей статических конденсаторов. [27] Устройства автоматического регулирования возбуждения позволяют в некоторой степени автоматизировать процесс регулирования напряжения; этому также способствует установка устройств для автоматического изменения коэффициента трансформации силовых трансформаторов и изменения величины емкости батарей статических конденсаторов. [28] Q - активная и реактивная мощности, передаваемые по линии; R, х - активное и реактивное сопротивления линии; т - коэффициент трансформации силового трансформатора. [30] Страницы: 1 2 3 4 www.ngpedia.ru Коэффициент - трансформация - силовой трансформаторКоэффициент - трансформация - силовой трансформаторCтраница 1 Коэффициент трансформации силовых трансформаторов определяют для проверки соответствия паспортным данным и правильности подсоединения ответвлений обмоток к переключателям. [2] Измерением коэффициента трансформации силовых трансформаторов проверяется соответствие их паспортным данным и в дополнение к измерению сопротивления постоянному току правильность подсоединения ответвлений к переключателям. [3] Автоматическое изменение коэффициентов трансформации силовых трансформаторов производится для поддержания определенного уровня напряжения на зажимах потребителей электрической энергии. [5] Автоматическое изменение коэффициента трансформации силовых трансформаторов производится для поддержания определенного уровня напряжения на зажимах потребителей электроэнергии. Изменение коэффициента трансформации переключением ответвлений обмоток переключающим устройством происходит скачкообразно. Плавное изменение ко-эффициеша трансформации путем изменения магнитного состояния магни-топровода его подмагничиванием иногда производят для трансформаторов небольшой мощности, предназначенных для питания специальной нагрузки. [6] Небаланс, обусловленный регулированием коэффициента трансформации Nr силовых трансформаторов, может достигать значительной величины. [7] Ступенчатое регулирование осуществляется путем изменения коэффициента трансформации силового трансформатора, первичные обмотки которого включаются на диапазоне больших напряжений в треугольник с отводами, на диапазоне средних напряжений - в треугольник, а на диапазоне малых напряжений - в звезду с использованием отводов. Плавное регулирование напряжения выполнено за счет дросселя насыщения, шесть рабочих обмоток которого включены последовательно с шестью вентилями выпрямительного моста. Принцип работы дросселя насыщения и устройство выпрямителя ВДГ-303 известны из литературы. [8] Каким образом осуществляется автоматическое регулирование коэффициента трансформации силовых трансформаторов. [9] Основным средством централизованного регулирования является автоматическое изменение коэффициента трансформации силовых трансформаторов с помощью РПН. При централизованном регулировании напряжение изменяется во всех точках электрической сети. [10] Если для поддержания заданного уровня напряжения требуется изменить коэффициент трансформации силовых трансформаторов, предусмотрено производить эту операцию устройством 4 через блок управления 9, изменяющим коэффициент трансформации силовых трансформаторов под нагрузкой. Возможно такое воздействие предусматривать сразу, если напряжение на шинах резко изменилось на величину, при которой целесообразно изменить коэффициент трансформации силовых трансформаторов или после того, как исчерпаны регулировочные возможности генераторов. [12] Если для поддержания заданного уровня напряжения требуется изменить коэффициент трансформации силовых трансформаторов, предусмотрено производить эту операцию устройством 4 через блок управления 9, изменяющим коэффициент трансформации силовых трансформаторов под нагрузкой. Возможно такое воздействие предусматривав сразу, если напряжение на шинах резко изменилось на величину, при которой целесообразно изменить коэффициент трансформации силовых трансформаторов или после того, как исчерпаны регулировочные возможности генераторов. [14] Страницы: 1 2 3 4 www.ngpedia.ru 2 дефекты силовых трансформаторов 2 1 основные опасные воздействия на трансформатор2. Дефекты силовых трансформаторов 2.1. Основные опасные воздействия на трансформатор Силовой трансформатор является ответственным элементом сети, на работу которого влияют как сильные внешние воздействия, так и анормальные режимы работы энергосистемы. Перечислим эти воздействия и их последствия. Грозовые и коммутационные перенапряжения, вызывающие повреждения главной и витковой изоляции при недостаточных запасах их электрической прочности. Повышения рабочего напряжения из-за некомпенсированной емкости ВЛ СВН и УВН, приводящие к перевозбуждению трансформаторов. Длительное повышение напряжения становится в последнее время весьма актуальным. Недостаточный объем средств компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения в сетях 500-750 кВ ЕЭС России в условиях спада производства электроэнергии в последние годы создает трудности с поддержанием допустимых уровней напряжения, особенно в режимах минимальных нагрузок. Подъем напряжения из-за недостаточной компенсации на ВЛ 500 кВ может достигать 550 кВ. Повышение напряжения ведет к длительному перевозбуждению магнитопровода. Еще один неблагоприятный фактор в нынешних сетях 330-750 кВ - распространенная практика неиспользования устройств РПН (или использования его только для сезонных переключений). В таких случаях к возможному перевозбуждению от некомпенсированных линий может добавиться еще 3-5 % и оно станет еще более опасным. Перевозбуждение магнитной системы вызывает повышенный нагрев как самого сердечника, так и конструкционных стальных деталей, что опасно для контактирующей с ними изоляции. Токи КЗ, оказывающие ударные механические воздействия на обмотки. Серьезнейшим влиянием со стороны сети является воздействие на трансформатор токов КЗ, вызывающих деформацию обмоток при их динамической нестойкости. В настоящее время такие повреждения трансформаторов занимают заметное место. По расчетам примерно 1,7 % автотрансформаторов 220-500 кВ 1 раз в год может подвергаться опасным воздействиям тока КЗ, особо опасных для автотрансформаторов с пониженной электродинамической стойкостью. Такая группа «риска» оценивается в 25 % общего количества автотрансформаторов 330-750 кВ подстанций РАО «ЕЭС России» [6, 7]. Токи намагничивания при включении, вызывающие повреждения обмоток из-за электрических и механических переходных процессов. Включение трансформатора в сеть само по себе является причиной броска тока при намагничивании сердечника. Так, из-за броска тока при включении со стороны ВН трансформатора блока АЭС мощностью 1000 МВ-А на несколько секунд для генераторов создается режим форсировки возбуждения. Бросок тока включения зависит в первую очередь от остаточной индукции в сердечнике трансформатора, которая в свою очередь зависит от конструкции сердечника. Разрабатываются способы ликвидации и снижения бросков тока. Сейсмические воздействия на трансформатор. Большое внимание в последнее время уделяется сейсмостойкости мощных трансформаторов, разработке методов испытания их на сейсмостойкость. Примером трансформатора с повышенной сейсмостойкостью может служить трансформатор для Рогунской ГЭС, спроектированный ПО «Запорожтрансформатор». Он рассчитан на сейсмичность до 9 баллов по 12-балльной шкале. Воздействия геомагнитных токов на трансформатор. После нескольких серьезных аварий трансформаторов в сетях Северной Америки были исследованы воздействия геомагнитных бурь, вызывающих появление в длинных линиях токов порядка сотен ампер очень низкой частоты, которые действуют аналогично постоянному току. Это относится к протяженным ЛЭП, ориентированным в меридиональном направлении. Геомагнитные токи в первую очередь воздействуют на измерительные трансформаторы тока, что ведет к массовым ложным срабатываниям релейной защиты. Однако при анализе последствий таких аварий отмечались также и местные перегревы массивных деталей и бака силовых трансформаторов из-за перенасыщения сердечника при протекании больших постоянных токов по обмотке. Проблемам воздействия геомагнитных токов на энергосистемы посвящено в последнее время значительное число публикаций, в том числе обзорных [8, 9]. Перегрузка трансформатора по току. Большое влияние на срок службы трансформатора из-за старения изоляции оказывает режим нагрузки. Максимально допустимую температуру наиболее нагретых точек определяют два ограничивающих фактора -старение целлюлозно-бумажной изоляции под воздействием продолжительного нагрева и возникновение газовых пузырьков на поверхности бумажной изоляции при быстром повышении температуры. Например, по рекомендациям института электроэнергетики США ЕРRI кратковременно допускается температура 180 °С, выше которой возможно возникновение пузырьков газа; продолжительно допускается температура 140 °С, выше которой существует опасность быстрого старения бумажной изоляции. Большинство зарубежных специалистов считают возможным допускать температуру не выше 140 °С из общих соображений надежности трансформатора. Влияние тепловых перегрузок для российских трансформаторов не критично для условий нашей страны с зимним максимумом нагрузки и сравнительно1 холодным климатом. При правильном выборе трансформаторов классический тепловой износ витковой изоляции на практике не проявляется. Кроме того, нагрузки наших трансформаторов за последние пять лет из-за резкого спада промышленного производства снизились в среднем с 60-70 % до 20-40 %. Сохранилось незначительное количество подстанций с нагрузками 60-70 %. Имевшие место 30-35 лет назад многочисленные аварии из-за полного теплового износа витковой изоляции торцевых частей обмоток трансформаторов 110-500 кВ происходили при нагрузке ниже номинальной и были обусловлены грубым дефектом конструкции обмоток. Опасные тепловые воздействия перегрузок, особенно в жаркое время года, могут стать причиной повреждений герметичных вводов ВН, нижняя часть которых находится в наиболее нагретых верхних слоях масла. Такие повреждения, характерные образованием внутри покрышки желтого налета, наблюдались в последнее время довольно часто. 2.2. Виды дефектов силовых трансформаторов Анализ 712 отказов и технических нарушений трансформаторов РАО «ЕЭС России» в 1997-2000 гг. [3] показал, что наиболее частыми повреждениями силовых трансформаторов являлись: в обмотках: выгорание витков вследствие длительно неотключаемых КЗ на стороне НН, приводящих к разрушению изоляции; деформации при КЗ из-за недостаточной динамической стойкости, приводящие также к разрушению изоляции; увлажнение и загрязнение вследствие негерметичности трансформатора, приводящие к снижению электрической прочности изоляции и в конечном итоге - к ее пробою; износ и снижение механической прочности, а затем и снижение электрической прочности и пробой изоляции; некоторые дефекты изготовления; в магнитопроводе: перегрев сердечника при возникновении контура КЗ, что может привести к пожару в железе; в системе охлаждения: нарушение работы из-за повреждения маслонасосов, кроме перегрева обмоток это приводит к загрязнению масла механическими примесями; засорение трубок охладителя, приводящее к перегреву трансформатора; в устройстве РПН: нарушение контактов, приводящее к искрению, подгару контактов и, наконец, к отказу РПН; нарушение изолирующей РПН перегородки, вызванное дефектом изготовления и приводящее к загрязнению продуктами пиролиза масла в баке трансформатора, что, в частности, усложняет диагностику изоляции по газохроматографическому анализу масла; механические неисправности РПН из-за износа узлов кинематической схемы, приводящие к обгоранию контактов РПН; разгерметизация устройства РПН при увлажнении бакелитового цилиндра, приводящая к дуговому КЗ в РПН; в прочих узлах: нарушение герметичности бака из-за дефектов сальников задвижек; перегревы контактных соединений из-за дефектов монтажа; течи масла при дефектах прокладок из-за некачественного монтажа, в том числе на вводах; увлажнение и загрязнение негерметичных вводов, приводящие к перекрытиям их изоляции; отложения осадка на внутренних поверхностях герметичных вводов, приводящие при поглощении влаги к пробою изоляции; старение масла в герметичных вводах с образованием коллоидных частиц, окислением масла и последующим пробоем изоляции; разгерметизация сильфонов во вводах с повышением давления масла. Так как выявление всех видов дефектов не удается обеспечить как по техническим, так и по экономическим причинам, главное внимание уделяется выявлению наиболее часто проявляющихся и наиболее опасных для работоспособности трансформатора дефектов. Ранжирование видов повреждений по частоте их проявления, по данным анализа Генеральной инспекции РАО «ЕЭС России» [3] (колонка А) и НИЦ «ЗТЗ-Сервис» [4] (колонка Б}, выглядит примерно одинаково: Вид повреждения Доля , % А Б Дефекты маслонаполненных вводов................................... 36,2 32,9 Повреждения обмотки: динамическая нестойкость................................................... 5.4 увлажнение ............................................................................ 27,3 7,3 газовыделение ....................................................................... 6,7 Дефекты регулирующих устройств РПН/ПБВ................... 24,2 23,5 Прочие причины ................................................................... 12,3 24,2 Проведенные в последние годы [10] в НИЦ «ЗТЗ-Сервис» исследования 106 трансформаторов с наработкой более 20 лет, эксплуатирующихся в России и на Украине, позволили выявить 643 дефекта, вид и место которых приведены ниже:
Эти данные показывают, что наибольшие неприятности в эксплуатации доставляют системы охлаждения, вводы и уплотнения (около 40 % выявленных дефектов). Заметное место (около 10 %) занимает распрессовка обмоток и магнитопровода, столько же - загрязнение и увлажнение твердой изоляции обмоток, столько же - старение и загрязнение масла. Только в 10 случаях надо было заменять трансформатор полностью или его обмотки. Опыт обследований показывает, что более 70 % дефектов могут быть выявлены без отключения трансформатора от сети. Отказы высоковольтных вводов приводят к наиболее тяжелым повреждениям. Число тяжелых повреждений в РАО «ЕЭС России» по этой причине составляет 30-45 % общего числа аварий и отказов в год. Заметную долю повреждений составляют проявления динамической нестойкости обмоток к КЗ. Одной из ее причин является ослабление в течение срока службы прессовки сердечника и обмоток из-за механических воздействий во время транспортировки, монтажа, старения изоляции, повторяющихся термомеханических процессов, и особенно - динамических усилий при КЗ. Снижение прессовки также ускоряет старение изоляции. Деформированные ранее в результате сквозных КЗ обмотки имеют сниженную стойкость и могут повредиться и при токах КЗ ниже предельно допустимых. Другой причиной динамической нестойкости обмоток являются недостатки конструкции некоторых типов трансформаторов. Увлажнение и старение изоляции, в первую очередь бумажно-масляной, во многом определяет срок службы этого ответственного вида оборудования. Особенно большое влияние на электрическую прочность изоляции и срок ее службы оказывает содержание в ней влаги. Попадая из окружающего воздуха в масло, влага затем диффундирует в твердую изоляцию. При изменении температуры обмоток и масла происходит процесс взаимообмена влагой между маслом и бумажной изоляцией. Сотрудники Массачусетского технологического института (США) провели анализ всех исследований перераспределения влаги в бумажно-масляной изоляции, проведенных за последние 50-60 лет, сформулировали законы этого процесса и представили номограммы, позволяющие оценить увлажнение твердой изоляции в трансформаторе, зная его температуру и влагосодержание масла. Конечная цель исследований - оценка степени старения изоляции и остаточного срока службы трансформатора [11]. В прошлом увлажнение твердой изоляции указывалось на первом месте среди причин повреждений. Принятые за последние два-три десятилетия меры по защите масла от увлажнения (азотная и пленочная защита, непрерывное осушение масла, эффективный контроль состояния обмоток с помощью газохроматографического анализа масла и др.) отодвинули эту причину повреждения трансформатора в разряд сравнительно редких. Однако большое число старых машин, выпущенных без эффективной защиты масла от увлажнения, заставляют исследователей во всем мире продолжать разработку средств защиты и методов контроля увлажнения. Компания S.D. Myers (США) считает нормальным влагосодержание для малоувлажненного трансформатора - 0,5 % массы твердой изоляции. Влагосодержание выше 1,5 % считается слишком большим для трансформатора, при таком увлажнении снижается электрическая прочность, ускоряется старение бумажной изоляции, растет скорость окисления масла. При влагосодержании 3,3 % от бумаги начинают отделяться волокна, которые попадают в масло [12, 13]. На основании многолетнего опыта польские энергетики применяют следующие критерии по допустимому влагосодержанию бумажной изоляции трансформатора: влагосодержание до 0,8 % соответствует состоянию хорошо высушенной новой машины; до 2 % - хорошему эксплуатационному состоянию; до 3,3% - началу деградации целлюлозы; до 5,5 % - возможности пробоя изоляции при 90 °С; до 7 % - возможности пробоя изоляции при 50 °С. При 8 % и более принимается решение о немедленном выводе трансформатора из эксплуатации [14]. Кроме непосредственного снижения электрической прочности твердой изоляции при увлажнении, существует опасность выделения влаги в масло при переходных тепловых процессах с образованием пузырьков. Это может также стать причиной снижения электрической прочности конструкции изоляции в целом. Миграция влаги из твердой изоляции в масло и обратно подробно изучается, что связано с опасностью возникновения частичных разрядов при появлении пузырьков газа при перегрузках. В частности, в университете Monash (Австралия) продолжены исследования, начатые институтом электроэнергетики США EPR1 и компанией Westinghouse. Было установлено, что наличие пузырьков может снижать электрическую прочность изоляции вплоть до ее пробоя. Последние исследования направлены на выявление связи между влагой в изоляции и возникновением пузырьков, влияния электрического поля на пузырьки в динамике. В университете Monash проводились опыты по определению миграции влаги из изоляции при ее значениях от 0,5 до 6,0 % во время различных перегрузок трансформатора, определялось время возвращения к начальному состоянию. Если начальное влагосодержание в бумаге мало, возврат влаги из масла в бумагу продолжается от 0,5 до 1 сут., при начальном увлажнении 4 % этот процесс идет от 6 до 8 сут. Интересно, что при высоких напряженностях поля образование пузырьков можно выявить до того, как их можно увидеть в масле. При низких напряженностях поля по значению частичных разрядов пузырьки долго не выявляются, хотя процесс их образования уже начался. При проведении опытов было выявлено образование не только пузырьков, но и капель влаги, даже при относительно сухой изоляции (1,4 % при 175 °С). Свободно циркулирующие капли влаги представляют реальную опасность, особенно при их поглощении бумагой в критических зонах, что может привести к пробою [15]. Загрязнение масла, также как и его увлажнение, является опасным для снижения электрической прочности всей конструкции и проявляется как наличие в масле посторонних частиц и примесей. Классификация уровня загрязнения масла, разработанная рабочей группой (РГ) СИГРЭ 12.17 [16], приведена в табл. 2. Таблица 2 Классификация уровня загрязнения масла
В зависимости от степени загрязнения масла РГ СИГРЭ 12.17 рекомендует соответствующие меры для поддержания работоспособности трансформатора (см. гл. 4). Статическая электризациямасла является одной из причин повреждений изоляции внутри трансформатора. Это показали исследования эффекта статической электризации масла в потоке принудительной циркуляции, проведенные в середине 90-х гг. Этот эффект заключается в увлечении ионов с поверхности электрокартона и металлических деталей (маслонасосы) протекающим с большой скоростью маслом. При этом может возникнуть ток утечки до нескольких микроампер или частичные разряды порядка нескольких микрокулон. На практике были зафиксированы разряды от статической электризации с перекрытием 25-40 см поверхности электрокартона. textarchive.ru |