Трансформаторное оборудование для преобразовательных установок - Вопросы эксплуатации преобразовательных трансформаторов

Надежность работы трансформаторного оборудования преобразовательных установок определяется не только качеством конструктивных и технологических решений, принятых при проектировании, но и качеством изготовления, а также условиями транспортировки, хранения, монтажа и эксплуатации изделий. За последние годы повысилась степень готовности трансформаторов к включению, уменьшен объем работ при монтаже и включении в эксплуатацию.

Масляные трансформаторы и реакторы типовой мощностью до 2000 кВ · А отправляют на место установки полностью собранными и заполненными трансформаторным маслом. Масляные трансформаторы мощностью 2500   кВ-А и выше транспортируют частично демонтированными: с них снимают расширитель, охладители, каретки для передвижения и ряд других узлов и деталей. Активная часть находится в герметизированном баке, заполненном маслом до уровня 80—200 мм ниже крышки. Трансформаторы мощностью свыше 80000 кВ-А или массой более 100 т транспортируют без масла. Для сохранения свойств изоляции трансформаторы заполняют азотом и снабжают установками автоматической подпитки баков азотом.
Все трансформаторы с заполнением негорючей жидкостью транспортируют полностью собранными. На время транспортировки с них снимают лишь электроконтактные термометры и мановакуумметры. Трансформаторное оборудование с воздушным охлаждением (сухие) отгружают на место установки полностью собранным и упакованным в ящики, предохраняющие от механических повреждений и непосредственного воздействия атмосферных влияний.
Для погрузочно-разгрузочных работ трансформаторы всех типов снабжают специальными крюками для подъема всего трансформатора, приспособлениями для подъемных домкратов, каретками или салазками для передвижения.
Несмотря на усиление конструкции крепления активных частей в баках, трансформаторы не допускают при транспортных операциях резких толчков и рывков, а их угол наклона при передвижении не должен превышать 15°.
Правильное хранение трансформаторов перед вводом в эксплуатацию существенно влияет на эксплуатационные характеристики. Масляные трансформаторы для наружной установки, полностью заполненные маслом, можно хранить на открытом воздухе. Если трансформаторы поставляются частично демонтированными, перед вводом в эксплуатацию на них устанавливают расширитель, доливают масло, подсоединяют к расширителю силикагелевый воздухоосушитель. Трансформаторы, транспортируемые без масла, целесообразно заполнять маслом как можно скорее. До заполнения трансформатора маслом баллоны с азотом, входящие в состав устройства подпитки, должны обеспечивать давление свыше 2·105 Па. При падении давления ниже 2х105 Па баллоны заменяют.
Трансформаторы с заполнением негорючей жидкостью следует хранить в закрытых помещениях. При длительном хранении нужно соблюдать требования ухода, которые предусмотрены для трансформаторов, находящихся в резерве. Особенного внимания к условиям хранения требуют сухие трансформаторы.

Их хранят в закрытых сухих помещениях при температуре воздуха не ниже 1° С и относительной влажности не более 80% при температуре 20° С. Недопустимо хранить сухие трансформаторы на открытых площадках под воздействием солнечных лучей и атмосферных осадков.
Современные конструкции трансформаторов, как правило, допускают включение в эксплуатацию без ревизии активной части. Масляные трансформаторы мощностью более 2000 кВхА требуют проведения монтажа системы охлаждения, расширителя, предохранительной трубы, кареток, термосифонных фильтров, влагопоглотителей, контрольных кабелей, систем сигнализации и защиты, а для некоторых типов также монтажа вводов. Перед включением трансформаторы испытывают на масло- плотность избыточным давлением столба масла высотой 0,6 м над высшим рабочим уровнем в расширителе в течение 3 ч. Помимо того, проверяют качество трансформаторного масла, измеряют характеристики изоляции (тангенс угла диэлектрических потерь и сопротивление изоляции обмоток постоянному току), проверяют коэффициент трансформации.
Состояние изоляции трансформатора имеет важнейшее значение для его успешной эксплуатации. В случае увлажнения изоляции трансформаторы подвергают подсушке с маслом или же производят сушку активной части без масла. Контрольная подсушка производится при температуре верхних слоев масла 80° С и максимально допустимом конструкцией бака остаточном давлении. Длительность подсушки без учета времени нагрева не должна превышать 48 ч. Сушка активной части производится в вакуум сушильных печах, в специальных камерах с естественным давлением или в собственном баке с определенным остаточным давлением.

Таблица 7.5

Сопротивление изоляции R60 и тангенс угла диэлектрических потерь tgδ, измеренные во время монтажа и перед включением, приведенные к температуре измерения на заводе, должны составлять соответственно не менее 70 и не более 130% значений, указанных в заводском паспорте. Значения tgδ, приведенные к температуре заводских измерений, равные или меньше 1%, считают удовлетворительными без сравнения с паспортными значениями. Трансформаторное масло должно удовлетворять требованиям, приведенным в табл. 7.5.
Трансформаторы с заполнением негорючей жидкостью имеют высокую готовность, и дополнительные работы перед их включением сводятся к установке мановакуумметра и термометрического сигнализатора и проверке герметичности. Герметичность трансформатора проверяют сухим азотом при избыточном давлении 2-104 Па, которое не должно снижаться в течение 6 ч. После испытания на герметичность избыточное давление в трансформаторе необходимо снизить до 5 103 Па при 25° С. Перед включением проверяют сопротивление изоляции обмоток, сопротивление обмоток постоянному току при всех положениях переключающего устройства ПБВ. Сопротивление изоляции обмоток должно быть не меньше 70% значения, измеренного на заводе. Электрическая прочность совтола должна быть не ниже 30 кВ при температуре 65° С.
В реакторах, магнитопроводы которых выполнены с немагнитным зазором, перед включением необходима проверка качества прессовки. В связи с тем, что обмотки и магнитопровод имеют зависимую осевую прессовку, перед затяжкой магнитопровода необходимо ослабить прессовку обмоток. Обмотки закрепляют после прессовки магнитопровода нажимными винтами. Эта особенность подготовки к включению реакторов связана с необходимостью снизить до минимума их вибрацию и шум.
Условиями обеспечения параллельной работы ПТ с распределением нагрузки пропорционально номинальным мощностям являются тождественность схем и групп соединения обмоток, равенство коэффициентов трансформации с точностью до ±0,5% и равенство напряжений КЗ в пределах ±10%. Возможна параллельная работа различных трансформаторов при условии, что внешние характеристики таких преобразовательных агрегатов отличаются незначительно.
Включение трансформатора под напряжение производится толчком, после чего его выдерживают под напряжением не менее 30 мин. После этого трансформатор можно включать на нагрузку.
Допустимые циклические перегрузки ПТ соответствуют ГОСТ 16772-77 и приведены в табл. 7.5. В аварийных случаях масляные и совтоловые трансформаторы допускают одну из кратковременных перегрузок сверх номинального тока в соответствии с ГОСТ 14209-85: 30% — 120 мин, 45% — 80 мин, 60%—45 мин, 75% — 20 мин, 100% — 10 мин, 200% —1,5 мин.

Масляные трансформаторы с дутьевым охлаждением могут длительно нести нагрузку 60% номинальной при отключенном дутье. Сухие трансформаторы допускают в аварийных случаях одну из следующих кратковременных перегрузок сверх поминального тока: 20% — 60 мин, 30% — 45 мин, 40% — 32 мин, 50% — 18 мин и 60% — 5 мин.
В агрегатах со схемой выпрямления две обратные звезды необходимо ограничивать небаланс токов ветвей уравнительного реактора. Небаланс токов возникает при несимметрии управляющих импульсов вентилей преобразователя и приводит к насыщению уравнительного реактора. Последнее может вызвать перегрузку одной из ВО и сетевой обмотки. Если же при этом СО соединена в звезду, то возникает поток вынужденного намагничивания и увеличиваются потери в стали магнитопровода и в конструктивных элементах. Необходимо принимать меры, устраняющие небаланс средних токов групп вентилей прямой и обратной звезд свыше 0,5—1% номинального выпрямленного тока.
Увеличение напряжения питающей сети сверх номинального с учетом его колебаний не должно превышать 5% напряжения, указанного на табличке технических данных трансформатора для данного положения переключающего устройства.
Для защиты обслуживающего персонала и аппаратуры низкого напряжения при пробое СО на ВО трансформаторы снабжают пробивными предохранителями. Предохранители устанавливают на вентильных обмотках с междуфазным напряжением до 690 В при напряжении СО свыше 1000 В.
Преобразовательные трансформаторы в эксплуатации систематически подвергают текущему контролю без отключения от сети, периодическим ревизиям при полном отключении трансформатора и капитальным ревизиям со вскрытием трансформатора. Текущий контроль и периодические ревизии проводят в сроки, устанавливаемые в соответствии с местными условиями. Капитальные ревизии масляных трансформаторов также проводят в сроки, зависящие от условий эксплуатации преобразовательных агрегатов, но не реже 1 раза в 5—6 лет.
Трансформаторы с заполнением негорючей жидкостью капитальным ревизиям не подвергаются. Работа с совтолом (гексолом) требует принятия специальных мер предосторожности. При работе с негорючей жидкостью надевают спецодежду, которую снимают после работы и хранят отдельно. Лицо и руки после работы с жидкостью тщательно моют теплой водой с мылом. Если жидкость попала на кожу, ее смывают сначала растворителем, а затем теплой водой с мылом. Работы выполняют в отдельном помещении с хорошей вентиляцией. При работе около больших открытых поверхностей с жидкостью нужно применять местную вытяжную вентиляцию или пользоваться защитными масками и противогазами. При соблюдении указанных мер предосторожности работы с жидкостью не представляют опасности для здоровья человека.
Надежная работа переключающих устройств является одним из основных факторов, обусловливающих безаварийную работу трансформаторов. Быстродействующие переключающие устройства с вакуумными дугогасительными камерами (ВДК) имеют высокие характеристики при меньших затратах на эксплуатацию, но требуют высокой квалификации обслуживающего персонала. Особенно важно высококачественное выполнение всех операций, связанных с предпусковой наладкой устройства и его включением в работу. Наличие быстродействующего механизма со сложной кинематикой требует проведения проверочных испытаний с определением методом осциллографирования времени срабатывания контактов [7.15].
Время замкнутого состояния ВДК от 38 до 55 мс, предусматриваемое для исключения разрыва цепи при переходе с одной ступени регулирования на другую, характеризует скорость работы контактора и возможность его использования в диапазоне температур трансформаторного масла от —30 до +100° С. Промежуток времени от момента размыкания до момента замыкания контактов ВДК четных и нечетных положений длительностью не менее 23 мс гарантирует переход тока нагрузки с одного ответвления обмотки на другое без КЗ ступени даже в случае отключения тока в течение двух полупериодов.
При проверке углов срабатывания переключающего устройства необходимо убедиться в том, что угол опережения срабатывания контактов избирателя по отношению к углу срабатывания ВДК составляет не менее 60°. Такого опережения можно добиться только изменением взаимного расположения цилиндрических шестерен передачи избирателя после расчленения контактора с избирателем, но при обязательном сохранении положения разъема. В механизмах с ВДК достигнуть этого же угла срабатывания изменением положения соединительных валов между приводным механизмом и избирателем не представляется возможным.
Вакуумная дугогасительная камера обладает высокой электрической прочностью и при расстоянии между контактами 3 мм выдерживает испытательное напряжение не менее 40 кВ. Отличительной особенностью ВДК является быстрое восстановление электрической прочности промежутка между контактами. Электрическая прочность межконтактного промежутка является надежным критерием работоспособности ВДК, отсутствия в ней натекания, которое может возникнуть в результате нарушения герметичности. Как правило, камеры с натеканием, возникшим из-за производственного дефекта при их изготовлении, выявляются в течение первого года их хранения.

Перед вводом в эксплуатацию ВДК следует проверить испытанием на пробой межконтактного промежутка размером 3 мм напряжением 20 кВ промышленной частоты в течение 1 мин. Контакты, не выдержавшие испытания, должны быть заменены.
Регулярная работа переключающих устройств в течение срока эксплуатации трансформаторов обеспечивает высокую работоспособность, при этом исключается образование пленки на трущихся и контактных поверхностях, а также улучшаются характеристики ВДК, так как возникающая при разрыве тока дуга обладает свойствами, способствующими восстановлению вакуума. В случае относительно длительных перерывов в работе целесообразно перед включением переключающего устройства произвести несколько десятков переключений. Количество переключений новых устройств не следует ограничивать, так как их достаточно высокие ресурс и надежность работы гарантируются на основании проведенных испытаний и исследований.
В переключающих устройствах ПБВ с диапазоном +5% (+ 2x2,5%) и в переключателях диапазонов также рекомендуется для очистки контактной системы от оксидов и возможного зашламления производить около десяти переключений в одну и другую сторону 1 раз в полгода.