Балаковская АЭС электрооборудование - Блочные трансформаторы ТНЦ-630000/220, ТЦ-630000/500

Цели обучения

Описать состав и устройство основных частей блочных трансформаторов.
Описать систему охлаждения блочных трансформаторов.
Описать эксплуатационные ограничения блочных трансформаторов.
Описать автоматику охлаждения блочных трансформаторов.
Описать возможные неисправности и сигнализацию блочных трансформаторов.

Описать устройство блочных трансформаторов и особенности их эксплуатации

Состав и назначение основных частей блочных трансформаторов

5.7.01. Внешний вид блочного трансформатора
Для передачи мощности блоков Балаковской АЭС в сеть, на каждом из них установлено по два главных повышающих трансформатора, работающих параллельно.

Блок 1 работает на шины 220 кВ и на нем установлены трансформаторы типа ТНЦ- 630000/220. Они представляют собой трехфазные двухобмоточные силовые масляные трансформаторы с системой охлаждения вида НЦ (масловодяная система охлаждения с принудительной направленной циркуляцией масла). При помощи распределительных трубопроводов охлаждающее масло подается непосредственно к обмоткам каждой фазы трансформатора, чем увеличивается эффективность охлаждения.
Блоки 2-4 работают на шины 500 кВ и на них установлены трехфазные двухобмоточные трансформаторы типа ТЦ-630000/500 с системой охлаждения вида Ц (масловодяная система охлаждения с принудительной ненаправленной циркуляцией масла внутри обмоток) (рис. 5.7.01).
Основные технические данные трансформаторов приведены в таблице:

Основные технические данные блочных трансформаторов:

Параметр	1Т-1.2	2(3,4)Т1-2
Мощность, кВА	630000	630000
Напряжение ВН, кВ	242	525
Напряжение НН, кВ	24	24
Ток обмотки ВН, А	1503	693
Ток обмотки НН, А	15155	15155
Схема и группа соединения	звезда / треугольник-11	звезда / треугольник-11
Вид охлаждения	НЦ	Ц
Максимальная температура масла, °C	65	70
Максимальная температура охлаждающей воды, °C	33	33

5.7.02. Расширительный бак

5.7.03. Внешний вид воздухоосушителя

Конструктивно блочный трансформатор состоит из следующих частей: активной части (остов, обмотки, изоляция), бака с арматурой, вводов, системы охлаждения, расширителя контрольно-измерительных приборов и устройств защиты.
Активная часть (остов, обмотки, изоляция) находится внутри бака трансформатора и служат для создания магнитного потока и отвода электроэнергии в процессе трансформации.
На стержнях магнитопровода, который является несущей конструкцией активной части, концентрически располагаются обмотки НН и ВН (в последовательности от стержня). Изоляция между обмотками, между обмоткой НН и стержнем выполнена в виде масляных каналов и расположенных в них электрокартонных цилиндров. Изоляция обмоток от ярма, ярмовой балки и нажимных колец выполнена в виде электрокартонных шайб.
Герметичный бак трансформатора служит для предотвращения механических повреждений активной части, а также для удержания трансформаторного масла, используемого для создания дополнительной изоляции и отвода тепловых потерь от активных частей при работе трансформатора. Вес масла блочного трансформатора составляет 73 тонны. Механическая прочность бака рассчитана на избыточное давление 0,5 кгс/см².
Для компенсации изменений объема масла в баке трансформатора, при изменении его температуры, на крышке трансформатора установлен расширительный бак (рис. 5.7.02). Для защиты масла от окисления и увлажнения воздухом, внутри расширительного бака установлена гибкая защитная оболочка. Внутренняя полость оболочки сообщается с атмосферой через трубопровод и воздухоосушитель (рис. 5.7.03). При колебаниях температуры масла его объем в трансформаторе изменяется, что приводит к изменению в расширителе уровня "зеркала" масла. В связи с тем, что воздух из расширителя удален, оболочка плотно прилегает к внутренней поверхности расширителя, не занятой маслом, и к поверхности масла.

При изменении объема масла в расширителе оболочка следует за "зеркалом" масла меняя и объем воздуха в оболочке.
Уровень масла в расширителе определяют по стрелочному указателю, рычаг которого опирается на внутреннюю полость оболочки, лежащую на поверхности "зеркала" масла (рис.5.7.04).
Воздухоосушитель представляет собой наполненный силикагелем цилиндр (рис.5.7.05). В нижней части осушителя помещен масляный затвор, работающий по принципу сообщающихся сосудов. Затвор предотвращает свободный доступ воздуха в трансформатор и очищает засасываемый воздух от посторонних примесей.
Воздухоосушитель имеет указатель уровня масла в масляном затворе. В верхней части цилиндра установлен патрон, заполненный силикагелем-индикатором. Патрон снабжен смотровым отверстием, закрытым стеклянным диском. По мере увлажнения, силикагель-индикатор, в патроне, меняет свою окраску с голубой на розовую.
На трубопроводе связи расширителя с баком трансформатора установлены отсечной клапан и газовое реле. Отсечной клапан предназначен для перекрытия трубопровода, при аварии и пожаре на трансформаторе (рис.5.7.07,08). Срабатывание отсечного клапана происходит при работе выходных реле системы автоматического запуска пожаротушения блочных трансформаторов.

5.7.07. Внешний вид отсечного клапана

Питание электромагнита отсечного клапана осуществляется через автомат SF, расположенный в основном шкафу ШАОТ соответствующего блочного трансформатора. Для предотвращения разрушения бака блочного трансформатора, при внезапном повышении внутреннего давления свыше допустимого, служат два предохранительных клапана (рис. 5.7.09). Они расположены со стороны выводов НН и торца трансформатора, противоположного расширителю.
Корпус предохранительного клапана служит одновременно для направленного сброса масла, при его срабатывании, и для защиты запорного механизма от попадания влаги и грязи.
Технические данные предохранительного клапана:
Давление начала открытия - 0,8 кгс/см²
Давление закрытия - 0,3 кгс/см²
Время срабатывания - 0,05 сек

5.7.04. Стрелочный указатель расширительного бака

5.7.05. Воздухоосушитель

1. - корпус
2. - силикагель
3. - силикагель индикаторный
4. - гайка фасонная
5. - стекло смотровое

6,11 - шайбы резиновые
7,8 - сетки

9- пробка

10- масло трансформаторное

12 - фланец

5.7.06. Воздухоосушители

5.7.09. Предохранительный клапан
5.7.11. Вывод нейтрали

5.7.12. Выносные баки давления высоковольтных вводов

Высоковольтные герметичные маслонаполненные ввода служат, в качестве проходных изоляторов, для вывода высокого напряжения из бака силового трансформатора и являются конструктивно самостоятельными изделиями (рис. 5.7.10).

5.7.10. Высоковольтные ввода
На трансформаторах 1Т-1,2 установлены ввода типа:

На трансформаторах 2(3,4) Т-1,2 установлены ввода типа:

где:
Г - герметичный;
М - с бумажно-масляной изоляцией;
Т - для трансформатора;
П - с устройством для подключения ПИН (приспособление для измерения напряжения) или КИВ (контроль изоляции вводов);
А (Б) - соответственно нормальная и усиленная наружная изоляция;
220, 500 - класс напряжения, кВ;
1600, 2000 - номинальный ток, А;
30 - предельный угол отклонения от вертикали ввода, установленного на трансформаторе;
У1 - климатическое исполнение (от -40°С до +40°С).
В качестве проходного изолятора нейтрали трансформаторов 1Т-1,2 используются маслонаполненные ввода типа:

У трансформаторов 2-4 Т-1,2 вывод нейтрали осуществляется вводами на 35 кВ, 1000 А со съемной фарфоровой покрышкой, с усиленной внешней изоляцией (рис.5.7.11).
Для компенсации температурных изменений объема масла внутри вводов 220 кВ служат встроенные в ввода специальные компенсаторы внутри которых помещаются упругие элементы (сильфоны), заполненные азотом. При увеличении объема масла (вследствие повышения температуры) происходит деформация сильфонов и газ внутри них сжимается. При уменьшении давления происходит обратный процесс.

Для компенсации температурных изменений объема масла внутри вводов 500 кВ служат выносные баки давления, соединенные гибким трубопроводом из отожженной меди с внутренней полостью ввода (рис. 5.7.12).

Во время ремонта в 2003 году на трансформаторе 2Т-2 произведена замена высоковольтных вводов в фазах В и С. Вновь установленные ввода типа ГМПТ-30-500/2000- УХЛ не имеют выносных баков давления. Компенсаторы давления у них встроены непосредственно в корпуса вводов.
Внутренняя изоляция вводов выполнена из, пропитанной изоляционным маслом, бумажной намотки, разделенной на слои уравнительными обкладками. Внутренняя изоляция помещена в фарфоровые покрышки, которые заполнены маслом.
От измерительной обкладки внутренней изоляции ввода сделан изолированный вывод на соединительной втулке, который служит для измерения тангенса угла диэлектрических потерь (tgδ), емкости внутренней изоляции (С), для подключения ПИНа, а также для подключения КИВ-500 (рис. 5.7.13). Если при эксплуатации трансформатора, к этому выводу не подключен КИВ или ПИН, то он должен быть заземлен.
Маслонаполненные ввода всегда должны находится под избыточным давлением масла. Давление масла во вводах контролируется по манометрам, установленным на трансформаторе (рис. 5.7.14).
На 1-4 Т-1,2 манометры опущены вниз для удобства визуального контроля.


5.7.13. Шкаф подключения КИВ-500
При ежесменном контроле давление во вводах, зафиксированное по манометрам сравнивается с графиком кривых АВ и MN, построенных расчетным путем для горизонтального положения ввода (рис. 5.7.15). Так как на манометр дополнительно давит столб масла высотой от места установки манометра до верхней точки ввода, то фактическое значение давления в верхней точке ввода определяется формулой:  
 где: Ро - фактическое давление масла в верхней точке ввода, кгс/см²;
Р - показания манометра, кгс/см²;
γ- удельный вес масла, равный 0,9 г/см³;
h - расстояние между манометром и верхней точкой ввода, см.

Высота масляного столба (h):


5.7.14. Манометры контроля давления масла в высоковольтных вводах

Блок 1:

Блок 2,3,4:

Для удобства контроля в инструкциях по эксплуатации блочных трансформаторов кривые АВ и MN перестроены с учетом установки манометров.
Величина давления в верхней точке ввода не должна превышать верхнее значение, определяемое кривой АВ с допуском + 0,3 кгс/см².
При снятом напряжении с блочных трансформаторов величина давления в верхней точке ввода должна соответствовать кривой MN с допуском +0,3 кгс/см² при положительных температурах окружающего воздуха, и с допуском +0,2 кгс/см², при отрицательных температурах окружающего воздуха.
При этом в любом случае давление масла в верхней точке ввода не должно превышать 3 кгс/см² и быть ниже 0,1кгс/см².
При повышении давления масла во вводе до верхнего предельного значения (кривая АВ) необходимо установить ежечасный контроль над давлением масла в этом вводе. Если величина давления масла во вводе превысит верхнее предельное значение на 0,5 кгс/см² то необходимо потребовать от НСС немедленно отключить трансформатор.

5.7.15. График зависимости давления масла от температуры окружающей среды в высоковольтном вводе ГМТПБ-30-500/2000У1
АВ - верхнее значение давления во вводе, при максимальной нагрузке ввода
MN - нижнее значение давления во вводе, с учетом установки манометра