|
Глава 2. ДИАГНОСТИКА ТРАНСФОРМАТОРОВ
2.1. Требования к силовым трансформаторам
Силовые трансформаторы – один из видов наиболее ответственного оборудования на электростанциях и подстанциях. При их изготовлении используются дорогостоящие материалы и комплектующие: электролитическая медь, электротехническая сталь, кабельная бумага и электрокартон, переключающие устройства для регулирования напряжения, высоковольтные вводы и др. Ко всем материалам и комплектующим предъявляются очень высокие требования по качеству. Именно это в конечном итоге определяет надежность всего объекта.
Силовые трансформаторы содержат значительное количество высокоочищенного трансформаторного масла – горючего вещества, при возгорании которого пожар может распространиться на близстоящее оборудование и сооружения. По статистике более 20 % аварий трансформаторов сопровождается пожарами и взрывами, поэтому защите трансформаторов от подобного развития неисправностей должно уделяться особое внимание.
Кроме наличия систем защиты от взрывов и пожаров современные энергосистемы предъявляют следующие требования к силовым трансформаторам:
- повышенная надежность в эксплуатации в условиях воздействий больших токов К3, кратковременных и длительных перегрузок, режимов с частыми переключениями напряжений под нагрузкой;
- сниженные уровни потерь холостого хода и нагрузочных потерь;
- наличие встроенных средств диагностирования;
- высокая ремонтопригодность и минимальные затраты при эксплуатации;
- сниженные уровни шума.
2.2. Конструктивные особенности современных трансформаторов
В конструкции магнитопроводов современных трансформаторов прессовка горизонтальных ярм осуществляется не ярмовыми балками, как это обычно выполнялось, а стеклобандажами. Верхние и нижние ярмовые балки, жестко связанные друг с другом, выполняют только функцию раскрепления обмоток.
В обмотках и ярмовой изоляции применяется специальный малоусадочный электрокартон фирмы «Weidmann» (Германия).
Разработана и внедрена технология стабилизации обмотки большим постоянным давлением при сушке.
Обмотки НН и ВН собираются в блоки с общим изоляционным прессующим кольцом из ДСП фирмы «Rochling» (Германия), т.е. исключаются металлические прессующие кольца с шунтами – источники дополнительных потерь КЗ.
Прессовка обмоток осуществляется при помощи изоляционных клиньев, устанавливаемых между верхней ярмовой балкой и прессующим кольцом.
Снижение потерь ХХ достигается за счет совершенствования конструкции главной изоляции (в направлении минимизации размеров), применения электротехнических сталей высших марок и полного косого стыка в магнитопроводах. В результате в новых силовых трансформаторах потери ХХ снижены на 15–20 %, в отдельных случаях до 40 % по сравнению с ГОСТ 17544–85.
Увеличение напряжения короткого замыкания и снижение испытательных напряжений также способствует снижению потерь ХХ, но при этом несколько увеличиваются потери КЗ.
Качество электротехнической стали совершенствуется во всем мире непрерывно. Для традиционно применяемых сортов холоднокатаной, анизотропной, с высокой магнитной проницаемостью стали толщиной 0,3 мм за последние 10–15 лет получен уровень удельных потерь 1,05–1,10 Вт/кг при индукции 1,7 Тл. Лучшие сорта зарубежной стали имеют удельные потери 0,85 Вт/кг. При изготовлении магнитопроводов из стали толщиной 0,23 мм удельные потери дополнительно снижаются на 20 %. Эффективной технологией обработки стали является лазерное скрайбирование, которое наряду с уменьшением толщины пластин позволяет получить удельные потери до 0,5 Вт/кг.
Лучшая трансформаторная сталь, изготавливаемая в нашей стране, имеет удельные потери 1,2 Вт/кг, хотя есть опыт и технология изготовления стали с удельными потерями 1,1 Вт/кг. В результате отечественные трансформаторы имеют существенно большие потери ХХ по сравнению с трансформаторами инофирм.
В трансформаторах нового поколения по сравнению с ГОСТ 17544–85 потери КЗ снижены на 5–10 % за счет применения в обмотках низкого напряжения специальных транспонированных проводов с эпоксидным покрытием элементарных проводников. Эта мера позволила также увеличить электродинамическую стойкость обмоток при КЗ.
Вообще повышение электродинамической стойкости обмоток при КЗ является приоритетной задачей, которая в дополнение к вышесказанному решается за счет следующих мер:
- применения однослойной обмотки НН и увеличения напряжения КЗ;
- применения жесткого электрокартона для изготовления прокладок обмоток и ярмовой изоляции;
- внедрения технологических процессов сушки обмоток под постоянным давлением, одновременной запрессовки всех обмоток с помощью гидросистемы при окончательной сборке и др.
Низкая надежность вводов с бумажно-масляной изоляцией привела к созданию вводов с твердой изоляцией. Самые распространенные – вводы с изоляцией из бумаги, пропитанной смолой (тип RIP), покрышка ввода выполняется фарфоровой или полимерной. Такие вводы изготавливаются фирмами: ОАО «Мосизолятор» (РФ), HSP (Германия), Trench (Англия), Мiсаfil (Швейцария) и др.
Фирмы, выпускающие устройства РПН, также существенно повысили их надежность. В первую очередь речь идет о фирмах MR (Германия), АВВ (Швеция), HYNDAIELPROM (Болгария). Из них самыми востребованными оказались РПН фирмы МR. В последнее время освоено изготовление РПН с вакуумными дугогасительными камерами, что существенно увеличило гарантированное число переключений.
Пожаробезопасность силовых масляных трансформаторов в современном мире приобретает особую актуальность. В настоящее время лучшие системы защиты трансформаторов от пожаров и взрывов создает компания SERGI (Франция). На базе многочисленных исследований была разработана система «TransporterProtektor». Функционирование этой системы при внутреннем повреждении трансформатора заключается в следующем:
- разрывной диск полностью раскрывается при повышении давления в баке в течение 0,5–2,5 млс;
- смесь масла и газа отводится в специальные емкости;
- газы выводятся через трубу эвакуации газов наружу в отдельное место, где они могут гореть, не представляя опасности;
- одновременно осуществляется подача азота в нижнюю часть бака, что позволяет немедленно остановить регенерацию взрывчатых газов, понизив температуру масла, и предупредить доступ воздуха извне.
Do'stlaringiz bilan baham: |
