Пленочная защита трансформатора

Пленочная защита трансформатора

Более совершенным методом защиты трансформатора, по сравнению с азотной, является пленочная. В этом случае эффект, который дает дегазация масла, полностью используется, что обеспечивает длительную стабильность свойств трансформаторного масла во время работы трансформатора. Кроме того, упрощается технология обработки масла, так как исключается процесс азотирования и облегчается работа эксплуатационного персонала во время работы трансформатора.

Конструктивно пленочная защита выполняется в виде эластичного компенсатора, способного изменять свой объем при всех температурных колебаниях объема масла в трансформаторе, или в виде эластичной мембраны, плавающей на поверхности масла и свободно изгибающейся при изменениях объема масла в расширителе. В обоих случаях в надмасляном пространстве трансформатора сохраняется нормальное атмосферное давление. Уровень масла в расширителе определяется по стрелочному указателю (специальной конструкции), рычаг которого опирается на поверхность пленки. Трансформатор с пленочной защитой заполняется дегазированным маслом. Необходим периодический контроль газосодержания масла.

Недостатки пленочной защиты

К недостаткам пленочной защиты относят сложность размещения и герметизации эластичных пленок внутри расширителя, а также невозможность повседневного визуального контроля за их исправностью. Герметичность пленки проверяется при ремонте трансформатора. Внеочередная проверка ее состояния должна проводиться в случае срабатывания газовой защиты трансформатора.

Физико-химические методы оценки состояния силовых трансформаторов в условиях эксплуатации. Показатели состояния трансформаторного масла.

При эксплуатации силовых трансформаторов трансформаторное масло не только выполняет функции диэлектрика и охлаждающей среды, но и является диагностической средой. Большинство развивающихся дефектов может быть определено посредством своевременного контроля состояния трансформаторного масла. Это такие дефекты, как: локальные перегревы, разряды в масле, искрение, загрязнение и увлажнение изоляции, попадание воздуха, окисление и старение самого масла и твердой изоляции. Поэтому совершенствование методов оценки различных показателей трансформаторного масла является весьма актуальной задачей.

Значительная доля существующих методов оценки состояния трансформаторного масла основана на контроле его физико-химических показателей. Часть из них позволяет оценивать состояние изоляции трансформаторов в процессе их эксплуатации.

По существующим требованиям в процессе эксплуатации силовых трансформаторов предусмотрено измерение следующих показателей масла: пробивное напряжение, содержание механических примесей, тангенс угла диэлектрических потерь масла, температура вспышки в закрытом тигле, кислотное число, содержание водорастворимых кислот и щелочей, влагосодержание, содержание антиокислительной присадки, газосодержание масла, хроматографический анализ растворенных газов, содержание фурановых производных.

Кислотное число — это количество едкого калия (КОН), выраженного в миллиграммах, которое необходимо для нейтрализации свободных кислот в 1 г масла. Данный показатель свидетельствует о содержании в масле любых кислых веществ. Его увеличение свидетельствует об окислении масла, а это может вызывать коррозию конструкционных элементов, развитие коллоидно-дисперсных процессов и в конечном итоге ведет к снижению электрической прочности масла. Кислоты также могут способствовать увеличению поглощения воды бумажной изоляцией.

Содержание водорастворимых кислот и щелочей свидетельствует о качестве масла. Они могут появиться как в процессе изготовления масла, так и образоваться в результате его окисления в процессе эксплуатации. Этот показатель также способствует развитию коррозии и старению бумажной изоляции.

Влагосодержание, как показатель состояния масла контролируется в процессе эксплуатации. Увеличение влагосодержания масла возможно при попадании атмосферной влаги в масло из-за неисправности или отсутствия осушителей у трансформаторов со свободным дыханием, а также из-за засасывания влажного воздуха или дождевой воды в масло у трансформаторов с принудительной системой охлаждения при ее негерметичности. Увеличение влагосодержания трансформаторного масла приводит к снижению электрической прочности масла и маслобарьерной изоляции трансформатора в целом.

Газосодержание масла в процессе эксплуатации также контролируется в трансформаторах с пленочной защитой масла от окисления для оценки его герметичности. Повышение газосодержания масла способствует более интенсивному его окислению и ухудшению электрической прочности изоляции активной части трансформатора.

Хроматографический анализ газов, растворенных в масле, позволяет с высокой степенью достоверности диагностировать развивающиеся дефекты в трансформаторе, связанные с электрическими разрядами в изоляции и локальными перегревами. Так как при появлении местных нагревов или электрических разрядов масло и соприкасающаяся бумажная изоляция разлагаются, а образующиеся газообразные продукты растворяются в масле.

Содержание фурановых производных в трансформаторном масле косвенно может свидетельствовать о деструкции бумажной изоляции. Термолиз, окисление и гидролиз изоляции вызывают частичное разрушение макромолекул целлюлозы, приводят к образованию компонентов фуранового ряда, которые выделяются в трансформаторное масло.

Такие физико-химические показатели, как кислотное число, содержание водорастворимых кислот и щелочей, влагосодержание и газосодержание масла являются традиционными в практике эксплуатации силовых трансформаторов на протяжении многих лет. Применение хроматографического анализа газов, растворенных в масле, и показателей оценки состояния бумажной изоляции силовых трансформаторов в эксплуатации началось сравнительно недавно. Тем не менее, накоплен достаточно большой опыт применения хроматографического анализа газов, растворенных в масле силовых трансформаторов напряжением 110-750 кВ, для выявления дефектов в эксплуатации. Накопленный опыт позволяет сформулировать совокупность диагностических признаков, имеющих высокую достоверность, и определить вид и характер выявляемых ими дефектов.

С помощью хроматографического анализа газов в силовых трансформаторах можно обнаружить две группы дефектов:

• перегревы токоведущих соединений и элементов конструкции остова;
• электрические разряды в масле.

Для этого определяются концентрации семи газов: водорода (Н2), метана (СH4), ацетилена (С2Н2), этилена (С2H4), этана (С2Н6), оксида углерода (СО) и диоксида углерода (СО2). Используется подразделение газов на основные (ключевые) и характерные (сопутствующие).

При перегревах токоведущих соединений и элементов конструкции остова трансформатора основным газом является С2Н4 — в случае нагрева масла и бумажно-масляной изоляции свыше +500°С и С2Н2 — при дуговом разряде. Характерными газами в обоих случаях являются Н2, СH4, и С2Н6.

При частичных разрядах в масле основным газом является Н2, характерными газами с малым содержанием — СН4 и С2H2.

При искровых и дуговых разрядах основными газами являются Н2 или С2H2, характерными газами с любым содержанием — СН4 и С2Н4.

При перегревах твердой изоляции основным газом является СО2. Следует также отметить, что сопутствующим показателем деструкции целлюлозной изоляции трансформатора является рост содержания оксида и диоксида углерода, растворенных в трансформаторном масле. Наличие суммарной концентрации CO и СО2 более 1% может свидетельствовать о деградации целлюлозной изоляции.

Нужно отметить, что при анализе состава и концентраций растворенных в масле газов в целях диагностики эксплуатационного состояния силовых трансформаторов необходимо учитывать факторы, вызывающие их изменения.

К эксплуатационным факторам, вызывающим увеличение концентрации растворенных в масле газов, относятся:

• остаточные концентрации газов проникших во время ремонта трансформатора, если не была проведена дегазация масла;
• увеличение нагрузки трансформатора;
• доливка маслом, бывшим в эксплуатации и содержащим растворенные газы;
• проведение сварочных работ на баке и др.

К эксплуатационным факторам, вызывающим уменьшение концентрации растворенных в масле газов трансформаторов, относятся:

• уменьшение нагрузки трансформатора;
• дегазация масла;
• доливка дегазированным маслом;
• замена силикагеля и др.

Для диагностики развивающихся дефектов в силовых трансформаторах используются следующие основные критерии:

• критерий граничных концентраций;
• критерий скорости нарастания газов;
• критерий отношения пар характерных газов.

Суть методики критериев заключается в том, что выход значений параметров за установленные границы следует рассматривать как признак наличия дефектов, которые могут привести к отказу оборудования. Особенность метода хроматографического анализа газов заключается в том, что нормативно устанавливаются только граничные концентрации газов, достижение которых свидетельствует лишь о возможности развития дефектов в трансформаторе. Такие трансформаторы следует брать под особый контроль с учащенным отбором проб масла и проведением хроматографического анализа.

Критерий граничных концентраций позволяет выделить из общего количества трансформаторного парка трансформаторы с возможными развивающимися дефектами, а степень опасности развития дефекта определяется по относительной скорости нарастания концентрации газа (газов). Если относительная скорость нарастания концентрации газа (газов) превышает 10% в месяц, то дефект считается быстроразвивающимся.

Характер развивающегося дефекта по результатам хроматографического анализа газов определяется по критериальным отношениям концентраций различных пар газов. Принято различать дефекты теплового и электрического характера. К первым относятся: возникновение короткозамкнутых контуров, повышенные нагревы изоляции, контактов, отводов, шпилек и других металлических конструкций остова и бака трансформатора. К дефектам электрического характера относятся разряды различной интенсивности. Естественно, развитие дефекта в трансформаторе может иметь смешанный характер. Анализ существующих методик оценки характера развивающихся дефектов (теплового или электрического характера) по результатам хроматографического анализа показывает, что в них имеются значительные различия как по виду, так и по количеству используемых отношений пар газов. Ниже приведены используемые отношения пар характерных газов основных существующих методик: Дорненбурга (Dornenburg`s method), Мюллера (Mailer’s method), Роджерса (CEGB/Rogers Ratios), МЭК (IEC 60599), ВЭИ.

Методика Дорненбурга: CH2/H2, C2H2/C2H4, C2H6/C2H2, C2H2/CH4
Методика Мюллера: CH4/H2, C2H4/C2H6, CO/CO2, C2H6/C2H2
Методика Роджерса: CH4/H2, C2H2/C2H4, C2H4/C2H6, C2H6/CH4
Методика МЭК: CH4/H2, C2H2/C2H4, C2H4/C2H6
Методика ВЭИ: CH4/H2, C2H4/CH4, C2H6/CH4, C2H2/C2H4, C2H6/C2H2, C2H4/C2H6

Получаемые по отношению концентраций газов признаки имеют достаточно условную диагностическую ценность, так как они ориентированы на определение характера развивающегося дефекта после превышения установленных граничных концентраций хотя бы у одного углеводородного газа или водорода. Статистический анализ показал, что наибольшую диагностическую ценность имеет методика МЭК (ГЕС 60599), которая и рекомендована к применению.

Результаты хроматографического анализа растворенных газов в масле силового трансформатора являются показаниями для проведения внеочередных измерений сопротивления изоляции обмоток, тангенса угла диэлектрических потерь обмоток, сопротивления обмоток постоянному току, потерь холостого хода, тепловизионного контроля поверхностей бака трансформатора и системы охлаждения, а также проведения хроматографического анализа растворенных газов в масле бака контактора. По совокупности результатов измерений принимается решение о проведении дальнейших мероприятий с данным трансформатором (оставить трансформатор в работе с учащенным контролем, провести дегазацию масла, вывести трансформатор в ремонт и проч.).

Источник: © Львов М.Ю., Кутлер П.П. Физико-химические методы в практике оценки состояния силовых трансформаторов в условиях эксплуатации: Учебно-методическое пособие. — М.: ИУЭ ГУУ, ВИПК-энерго, ИПК госслужбы, 2003. — 20 с

Силовые трансформаторы: устройство и особенности

Силовой трансформатор состоит из замкнутого магнитопровода и двух или более обмоток, по которым протекает электрический ток.

При работе трансформатора на его изоляцию длительное время воздействует электрическое поле, которое соответствует номинальному рабочему напряжению. Кроме того, возможны кратковременные перенапряжения, вызванные коммутационными процессами в электрической сети, аварийными режимами работы или воздействием атмосферных грозовых разрядов. В таких условиях обмотки трансформатора и другие его токоведущие части нагреваются, что приводит к старению изоляции и снижению ее диэлектрических свойств. Правильно выбранная изоляция обмоток обеспечивает длительный срок его службы в условиях электрических, тепловых, механических и других воздействий, которым трансформатор подвергается в процессе эксплуатации. Обмотки трансформаторов небольшой мощности обычно имеют лаковую, бумажную или тканевую изоляцию.

В мощных силовых трансформаторах, как правило, в качестве электроизоляционной среды используются специальные трансформаторные масла. По сравнению с сухими трансформаторами маслозаполненные имеют более сложную конструкцию.

Силовой масляный трансформатор состоит из бака с радиаторами, заполненных маслом, и магнитопровода с обмотками. Бак снабжен заливной пробкой и указателем уровня масла. При повышении температуры объем трансформаторного масла увеличивается. Для компенсации объемного расширения бак выполняется гофрированным. Кроме того, в баке устанавливают предохранительный клапан, который служит для предотвращения избыточного давления.

Место установки силовых трансформаторов негерметичного исполнения необходимо подбирать с учетом требований противопожарных и санитарных норм, так как масло и его пары опасны для здоровья людей, и являются горючими, а при некоторых условиях и взрывоопасными материалами.

Несмотря на указанные недостатки современные масляные трансформаторы имеют ряд преимуществ и пользуются большой популярностью. Силовые трансформаторы с герметичной конструкцией полностью безопасны, так как масло не взаимодействует с окружающей средой. Они не требуют никакого профилактического осмотра или дополнительного ухода, кроме долива масла до необходимого уровня. Масляные силовые трансформаторы отличаются невысоким реактивным сопротивлением. Они имеют длительный срок службы, так как обмотки, погруженные в масляную ванну, полностью защищены от воздействия окружающей среды. Герметичность конструкции зачастую позволяет эксплуатировать масляные трансформаторы без каких-либо ремонтных или профилактических работ в течение 20-25 лет.

Требования к трансформаторным маслам

Для заполнения силовых трансформаторов используют специальные трансформаторные масла, получаемые из нефтяных дистиллятов методами селективной, фенольной, кислотно-щелочной очистки, гидрокрекинга. Срок службы и надежность трансформаторов напрямую зависит от качества и характеристик применяемых трансформаторных масел, поэтому к их свойствам предъявляется ряд общих требований, наиболее важными из которых являются следующие:

• обеспечение хорошего теплоотвода (большая теплоемкость, теплопроводность; низкая вязкость);
• отсутствие в составе серных кислот, которые разрушают элементы трансформаторов;
• высокая электрическая прочность.

Одним из основных требований, предъявляемых к трансформаторным маслам, является их чистота. Наличие механических примесей, продуктов окисления, влаги и воздуха значительно снижают электрическую прочность. Согласно действующему нормативу РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования»:

• содержание воды в заливаемом трансформаторном масле должно составлять не более 0,001 %, а для негерметичных систем – не более 0.0025 %;
• концентрация воздуха в масле для герметичных систем не должна превышать 0,5 %;
• содержание механических примесей, должно быть не хуже 11-го класса чистоты для трансформаторов напряжением до 220 кВ и не хуже 9-го класса чистоты для остальных трансформаторов.

Силовые трансформаторы эксплуатируются в различных климатических условиях, поэтому подвергаются длительному воздействию как высоких, так и низких температур. Следует учитывать, что при понижении температуры вязкость масла значительно снижается вплоть до его застывания, что ухудшает эффективность теплоотвода и делает невозможным циркуляцию масла в системе. Согласно стандарту «Спецификация на свежие нефтяные изоляционные масла для трансформаторов и выключателей», разработанному международной электротехнической комиссией, по температуре застывания трансформаторные масла подразделяются на три класса:

• I –для южных районов (температура застывания ниже -30 °С);
• II — для северных районов (температура застывания ниже -45 °С);
• III — для арктических районов (температура застывания -60 °С и ниже).

При длительной эксплуатации трансформаторов под нагрузкой повышается температура масла, которое является горючим материалом и представляет повышенную пожарную опасность. Поэтому для трансформаторных масел важным свойством является точка вспышки – температура, при которой их пары вспыхивают от поднесенного к ним пламени в нормальных условиях. Точка вспышки для арктических масел колеблется в пределах +90…+115 °С. Для обычных масел она составляет +130…+170 °С.

С точки зрения пожарной безопасности не менее важной характеристикой является точка его воспламенения – температура, при которой масло самовозгорается при наличии воздуха. Для современных трансформаторных масел точка воспламенения должна составлять +350…+400 °С.

Масло окисляется не только на поверхности, но и при взаимодействии с растворенным в нем воздухом. При давлении в 1 кгс/см2 его содержание в масле может составлять до 11 % по объему. Поэтому перед монтажом трансформаторов необходимо проводить дегазацию масла. Наличие даже небольшого количества растворенного воздуха вызывает реакции окисления даже в герметичных системах, поэтому трансформаторные масла должны иметь высокие антиокислительные свойства.

Следует иметь в виду, что масло с более высокой температурой вспышки позволяет лучше провести осушение и дегазирование перед заливом в трансформатор.

Эксплуатация трансформаторных масел

Так как срок службы и надежность работы трансформаторов в большой степени зависит от качества и чистоты используемого трансформаторного масла, то перед заливкой в оборудование оно должно проходить тщательный контроль и проверку по всем показателям технических условий, а также подвергаться очистке, осушке и дегазации с помощью специального оборудования. Для увеличения срока службы масла многие трансформаторы имеют азотную защиту или оснащаются пленочными диафрагмами. Эти устройства защищают масло от воздействия на него атмосферного кислорода.

В процессе эксплуатации силовых трансформаторов свойства и характеристики залитых масел ухудшаются под воздействием электрического поля, воздуха, повышенных температур. Масло может вступать в реакцию с некоторыми конструкционными материалами, образуя при этом различные примеси и нерастворимые осадки. Основным процессом, определяющим изменение свойств масла, является его окисление. Перечисленные факторы приводят к снижению пробивного напряжения и температуры вспышки, увеличению кислотного числа и тангенса угла диэлектрических потерь. Нерастворимые осадки могут забивать каналы циркуляции масла, снижая эффективность теплоотвода. «Старение» масла является причиной повышения энергопотребления оборудованием и может вызвать аварийную ситуацию или выход из строя электрического оборудования.

В этой связи уже залитое в оборудование масло должно ежегодно проходить контроль по таким показателям как кислотное число, реакция водной вытяжки, наличие воды и механических примесей, количество образовавшихся отложений, температура вспышки, пробивное напряжение, тангенс угла диэлектрических потерь.

Масло с неудовлетворительными показателями подлежит замене или восстановлению на специальном оборудовании. Регенерацию масла можно производить неоднократно. Так как стоимость нового трансформаторного масла относительно высока, то использование восстановленного масла обычно оказывается экономически целесообразным. Однако простой замены масла на новое или восстановленное часто оказывается недостаточно – на внутренних поверхностях трансформатора остаются отложения. Для их удаления трансформатор необходимо промыть горячим нафтеновым или регенерированным маслом.

Другие сферы применения трансформаторных масел

Трансформаторные масла применяются также в качестве жидкой теплоотводящей, дугогасящей и изоляционной среды в измерительных трансформаторах, масляных выключателях, конденсаторах высокого напряжения. Кроме того, трансформаторными маслами пропитывают бумагу, картон, ткань, используемые в качестве изоляционных материалов, повышая таким образом их электрическую прочность.

Пленочная защита трансформаторного масла

ОАО «Севкавэлектроремонт» предлагает выполнить ремонт трансформаторов масляных и сухих, трехфазных и однофазных, различного назначения: автотрансформаторов, силовых, печных, тяговых и специальных, в диапазоне мощностей от 100 кВА до 500000 кВА и напряжением от 6 кВ до 330 кВ, в том числе и иностранного производства. ОАО «Севкавэлектроремонт» выполнит капитальный или текущий ремонт трансформатора любой сложности.

В зависимости от мощности и габаритов трансформаторов ремонт осуществляется по двум схемам:

— ремонт трансформаторов мощностью от 100 кВА до 10000 кВА, и напряжением от 6 кВ до 110 кВ. — на заводе ОАО «Севкавэлектроремонт»

— более мощные трансформаторы ремонтируются на месте установки

Выполнение ремонта трансформаторов возможно в следующих объемах:

• ремонт трансформаторов без смены обмоток
• ремонт трансформаторов со сменой обмоток
• изготовление обмоток трансформатора из нового или восстановленного провода
• изготовление изоляции и главной изоляции трансформаторов, монтаж главной изоляции
• ремонт вводов, замена армированных вводов на съемные, замена вводов высокого напряжения негерметичного исполнения на герметичные вводы
• ремонт и замена навесного оборудования (вентиляторов, маслонасосов, охладителей, радиаторов, термосифонных фильтров), запорной арматуры
• ремонт, наладка и замена переключателей ПБВ и РПН, снятие осциллограммы и круговой диаграммы
• сушка, дегазация и замена трансформаторного масла
• сушка твердой изоляции силовых трансформаторов на месте установки, в том числе методом разбрызгивания горячего трансформаторного масла с применением установки «Суховей» и «Иней»
• ремонт расширителей с возможностью модернизации системы защиты масла (установка пленочной защиты трансформаторного масла)
• ремонт бака трансформатор
• монтаж, демонтаж, перекатка силовых трансформаторов отечественного и импортного производства на месте установки.

При необходимости ОАО «Севкавэлектроремонт» выполняет модернизацию трансформаторов:

• замена переключающего устройства трансформатора на отечественный или зарубежный аналог
• увеличение номинальной мощности и улучшение теплоотвода трансформатора за счет модернизации системы охлаждения трансформатора
• увеличение номинальной мощности трансформатора за счет применения новых изоляционных материалов повышенного класса нагревостойкости (работы выполняются совместно с фирмой Дюпон).
• адаптация трансформаторов в том числе печных в существующую электрическую схему предприятия с выполнением обвязки со стороны высокого и низкого напряжения. При этом разрабатывается полный комплект конструкторской документации с выполнением деталировочных чертежей шинного моста, с разработкой узлов крепления и изоляции шинного моста НН с учетом параметра нагрева опорных конструкций токами намагничивания, с обеспечением водяного охлаждения токоведущих элементов на стороне НН, с расчетом изоляции и разработкой узлов крепления токоведущих частей ВН.

Изготовление трансформаторов
Автотрансформаторы для Плавки Гололеда (АТПГ)

ОАО «Севкавэлектроремонт» предлагает изготовить автотрансформаторы необходимой мощности для плавки гололеда на высоковольтных линиях, исходящих от подстанций.

При необходимости выполняется монтаж трансформаторов силами выездной бригады.

ОАО «Севкавэлектроремонт» имеет опыт модернизации устаревших типов трансформаторов в автотрансформаторы для плавки гололеда.

Специальные трансформаторы

ОАО «Севкавэлектроремонт» производит специальные трансформаторы различного назначения с любыми электрическими параметрами по техническому заданию заказчика. Специальные трансформаторы: однофазные и трехфазные, повышающие и понижающие отличаются от остальных тем, что имеют нестандартные электрические характеристики, необходимые для тех или иных целей. Например, для питания измерительных станций и испытательных стендов, всевозможных электрических печей любой мощности и решения других промышленных задач.

Все работы производятся под управлением сертифицированной на соответствие международному стандарту ГОСТ Р ИСО 9001-2015 (ISO 9001:2015) системы менеджмента качества («разрешительные документы»)

Все испытания в процессе ремонта выполняются аккредитованной в федеральном агентстве по техническому регулированию и метрологии испытательной лаборатории («разрешительные документы»).

Деление защит трансформаторов на основные и резервные

Любой вид повреждения в трансформаторе несет потенциальную опасность, как целостности оборудования, так и надежности работы всей энергосистемы. Поэтому крайне важно грамотно отстраивать работу защит на электростанциях, тяговых и трансформаторных подстанциях, местных КТП и ТП. Для этой цели защита трансформатора условно подразделяется на две категории – основную и резервную.

Основная защита – это такой вид автоматики, который направлен на анализ внутреннего состояния трансформатора (обмоток, железа, дополнительного оборудования). Данный тип охватывает как само устройство, так и прилегающие к нему шины, провода и т.д.

Резервная защита охватывает те нарушения в работе, которые происходят за пределами трансформатора, но могут непосредственно повлиять на его проводники и внутренние элементы. Это всевозможные перегрузки, замыкания и перенапряжения в линиях, на смежных устройствах и т.д.

Рис. 2. Основные и резервные защиты

Защита силового трансформатора реализуется двумя различными типами устройств, а именно устройствами, которые измеряют электрические величины, влияющие на трансформатор, через измерительные трансформаторы и устройства, которые указывают состояние физических величин на самом трансформаторе.

4 Устройства защиты силового трансформатора — подробно объяснено (на фото: Трансформатор подстанции Bayer 69KV, кредит: ietc-team.com)

Примером первой может быть дифференциальная защита на основе тока и последний мониторинг температуры масла.

Устройства защиты //

Далее рассматриваются защитные устройства, обычно поставляемые в составе поставки силового трансформатора .

1. Реле Бухгольца (газ)
2. Реле давления
3. Устройство контроля уровня масла
4. Термометр для намотки

Защита силового трансформатора в целом и использование нижеприведенных защитных устройств здесь не обсуждаются.

1. Реле Бухгольца (газ)

Защита Buchholz является механическим дефектоскопом для электрических неисправностей в масляных трансформаторах. Реле Бухгольца (газ) размещается в трубопроводе между основным резервуаром трансформатора и масляным ресивером. Труба консерватора должна быть слегка наклонена для надежной работы.

Часто существует обходная труба, которая позволяет вывести реле Бухгольца из эксплуатации.

Установленное газовое реле Бухгольца

Защита Buchholz — это быстрый и чувствительный детектор неисправностей . Он работает независимо от количества обмоток трансформатора, положения переключателя и измерительных трансформаторов. Если устройство РПН имеет тип резервуара (контейнера), имеющего собственный масляный корпус с масляным регулятором, имеется специальное реле Buchholz для переключателя ответвлений.

Типичная защита Buchholz включает в себя поворотный поплавок (F) и поворотную лопасть (V), как показано на рисунке 1. Поплавок содержит один ртутный выключатель, а лопасть также содержит другой ртутный выключатель. Обычно корпус заполняется маслом, а ртутные выключатели открыты.

Рисунок 1 — Основная конструкция реле Бухгольца

При возникновении незначительной ошибки

Здесь предполагается, что в трансформаторе возникает небольшая ошибка. Газы, вызванные незначительными неисправностями, поднимаются от места повреждения до верхней части трансформатора. Затем газовые пузырьки пропускают трубопровод к консерватору. Газовые пузырьки будут забиты в кожухе защиты Бухгольца.

Это означает, что газ заменяет масло в корпусе. По мере падения уровня масла поплавок (F) будет следовать, а ртутный выключатель наклоняется и замыкает цепь аварийной сигнализации.

Когда происходит большая ошибка

Также предполагается, что в трансформаторе возникает основная ошибка, будь то земля между фазами или обмотками. Такие разломы быстро производят большие объемы газа (более 50 см3 / (кВт) и паров масла, которые не могут вытечь.

Поэтому они производят резкое нарастание давления и вытесняют масло. Это создает быстрый поток от трансформатора к консерватору. Фланец (V) реагирует на высокий поток нефти и газа в трубе к консерватору. В этом случае ртутный выключатель замыкает цепь отключения. Время срабатывания контактного контакта зависит от места неисправности и величины тока повреждения .

Испытания, проведенные с имитируемыми рабочими условиями, показали, что возможна работа в диапазоне времени 0, 050-0, 10 секунд . Время работы не должно превышать 0, 3 секунды .

Реле газового аккумулятора также обеспечивает долговременное накопление газов, связанных с перегревом различных частей трансформаторного проводника и систем изоляции. Это позволит обнаружить источники неисправностей на ранних стадиях и предотвратить значительный урон.

Рисунок 2 — Типичный прогноз реле Бухгольца с фланцами с обеих сторон для соединений труб

Когда трансформатор сначала вводится в эксплуатацию, воздух, запертый в обмотках, может вызывать ненужные сигналы тревоги . Обычно для удаления воздуха в силовых трансформаторах используется вакуумная обработка при наполнении трансформаторного бака маслом.

Газ, накопленный без этой обработки, будет, конечно, воздухом, что можно подтвердить, увидев, что оно не горючее.

Кроме того, реле Бухгольца может определить, падает ли уровень масла ниже уровня реле в результате утечки из трансформаторного бака.

Другие технические статьи, связанные с реле Бухгольца //

1. Защита трансформатора масляного типа с реле Buchholz
2. Цель трансформации газового реле

Вернуться к индексу ↑

2. Реле давления

Многие силовые трансформаторы с переключателем РПН на цистерне имеют защиту от давления для отдельного маслоотделителя. Эта защита обнаруживает внезапную скорость повышения давления внутри масляного отсека сменного переключателя.

На рисунке 3 показан принцип реле давления.

Рисунок 3 — Реле давления

Когда давление перед поршнем превышает сопротивление пружины, поршень будет перемещать рабочие контакты переключателя. Микропереключатель внутри коммутационного блока герметично герметизирован и герметизирован газообразным азотом.

Внутренняя неисправность в маслонаполненном трансформаторе обычно сопровождается избыточным давлением в трансформаторном резервуаре .

Простейшей формой устройства для сброса давления является широко используемый хрупкий диск . Вспышка масла, вызванная тяжелой внутренней неисправностью, разрывает диск и позволяет быстро разряжать масло. Сброс и ограничение повышения давления предотвращают взрывной разрыв резервуара и последующий пожар.

Кроме того, при использовании в масляной оболочке отдельного переключателя передач может быть установлено устройство для сброса давления .

Рисунок 4 — Принципиальная конструкция устройства для сброса давления

Устройство для сброса давления может быть оснащено контактным блоком (узлами) для подачи сигнала на цепи отключения автоматического выключателя (ов) .

Рисунок 5 — Устройство сброса давления с контактными блоками

Недостатком хрупкого диска является то, что оставшееся в баке масло остается открытым в атмосфере после разрыва . Этого избегают в более эффективном устройстве, предохранительном клапане, который открывается, чтобы обеспечить выпуск масла, если давление превышает предварительно скорректированный предел.

Предоставляя трансформатору предохранительный клапан, избыточное давление может быть ограничено величиной, безвредной для трансформатора.

Если аномальное давление относительно высокое, этот клапан с пружинным управлением может работать в течение нескольких миллисекунд и обеспечивать быстрое отключение при установке подходящих контактов. Клапан автоматически закрывается, когда внутреннее давление падает ниже критического уровня.

Вернуться к индексу ↑

3. Устройство контроля уровня масла

Трансформаторы с масляным ресивером (-ами) (расширительный бак) часто имеют монитор уровня масла. Обычно монитор имеет два контакта для сигнализации . Один контакт предназначен для сигнализации максимального уровня масла, а другой — для минимального аварийного сигнала уровня масла.

Рисунок 6 — Типичный вид устройства контроля уровня масла

Верхний масляный термометр имеет лампу жидкого термометра в кармане в верхней части трансформатора. Термометр измеряет температуру топ-масла трансформатора. Верхний масляный термометр может иметь от одного до четырех контактов, которые последовательно закрываются при более высокой температуре.

С четырьмя установленными контактами два самых низких уровня обычно используются для запуска вентиляторов или насосов для принудительного охлаждения, третий уровень — для инициирования аварийного сигнала, а четвертый — для отключения выключателей нагрузки или обесточивания трансформатора или обоих.

На рисунке ниже показана конструкция капиллярного топ-масляного термометра, где лампа расположена в «кармане», окруженном маслом поверх трансформатора. Лампа подключается к измерительному сильфону внутри основного блока через капиллярную трубку. Нижний ремень перемещает индикатор через механические соединения, что приводит к работе контактов при заданных температурах.

Рисунок 7 — Капиллярный тип устройства измерения температуры топ-масла

Температура топ-масла может быть значительно ниже температуры обмотки, особенно вскоре после резкого увеличения нагрузки. Это означает, что верхний масляный термометр не является эффективной защитой от перегрева.

Однако в тех случаях, когда допускается политика, связанная с потерей жизни трансформаторов, отключение при температуре топ-масла может быть удовлетворительным . Это дает дополнительное преимущество непосредственно контролировать температуру масла, чтобы гарантировать, что он не достигнет температуры вспышки.

Вернуться к индексу ↑

4. Термометр для намотки

Намоточный термометр, показанный на рисунке ниже, реагирует как на температуру топ-масла, так и на эффект нагрева тока нагрузки.

Рисунок 8 — Капиллярный тип намоточного термометра

Намоточный термометр создает изображение самой горячей части обмотки. Температура топ-масла измеряется аналогичным способом, как описано выше. Измерение дополнительно расширяется сигналом тока, пропорциональным току нагрузки в обмотке.

Этот токовый сигнал берется из трансформатора тока, расположенного внутри втулки этой конкретной обмотки. Этот ток подается на резисторный элемент в основном блоке. Этот резистор нагревается, и в результате протекающего через него тока он, в свою очередь, нагревает измерительный ремень, что приводит к увеличению движения индикатора.

Рисунок 9 — Верхние масляные термометры и основные намоточные термометры, установленные на стороне силового трансформатора

Температурное смещение пропорционально сопротивлению элемента электрического нагрева (резистора).

Результат теплового запуска дает данные для регулировки сопротивления и, следовательно, смещения температуры . Уклон должен соответствовать разнице между температурой горячей точки и температурой топ-масла. Постоянная времени нагрева кармана должна соответствовать постоянной времени нагрева обмотки.

Затем датчик температуры измеряет температуру, равную температуре обмотки, если смещение равно разнице температур и постоянные времени равны.

Намоточный термометр может иметь от одного до четырех контактов, которые последовательно закрываются при более высокой температуре.

С четырьмя установленными контактами два самых низких уровня обычно используются для запуска вентиляторов или насосов для принудительного охлаждения, третий уровень — для инициирования аварийного сигнала, а четвертый — для отключения выключателей нагрузки или обесточивания трансформатора или обоих .

В случае, если силовой трансформатор оснащен термометром верхнего уровня и намоточным термометром, последний обычно заботится о принудительном охлаждении.

Вернуться к индексу ↑

Ссылка // Справочник по автоматизации распространения — ABB

Трансформаторы силовые ТДТН-40000/220-У1, ТДТН-40000/220-ХЛ1,

Общие сведения

Трансформаторы типов ТДТН-40000/220 У1 и ТДТН-40000/220 ХЛ1 силовые масляные трехфазные трехобмоточные предназначены для работы в электросетях наружных установок.

Структура условного обозначения

ТДТН-40000/220 Х1:
Т — трансформатор трехфазный;
Д — охлаждение с принудительной циркуляцией воздуха и
естественной циркуляцией масла;
Т — трехобмоточный;
Н — регулирование напряжения под нагрузкой на стороне ВН;
40000 — номинальная мощность, кВ·А;
220 — класс напряжения обмотки ВН, кВ;
Х1 — климатическое исполнение (УХЛ) и категория размещения
по ГОСТ 15150-69.

Условия эксплуатации

Условия эксплуатации в соответствии с ГОСТ 11677-85. Высота над уровнем моря не более 1 000 м. Температура окружающего воздуха от минус 45 до 40°С. Требования безопасности по ГОСТ 12.2.007.0-75, ГОСТ 12.2.007.2-75, ГОСТ 12.1.004-91. Трансформатор соответствует ГОСТ 17544-93. ГОСТ 17544-93

Технические характеристики

Номинальная мощность сторон ВН, СН, НН, кВ·А — 40000 Номинальное напряжение при холостом ходе, кВ: ВН — 230 СН — 38,5 НН — 6,6; 11 Схема и группа соединения обмоток — Y н /Y н / D-0-11 Напряжение короткого замыкания, %: ВН-НН — 22 ВН-СН — 12,5 СН-НН — 9,5 Потери, кВт: холостого хода — 54 короткого замыкания — 220 Ток холостого хода, % — 0,55 Коэффициент трансформации трансформаторов тока: линейные вводы ВН — 600-400-300-200/5А линейные вводы СН — 3000-2000-1500-1000/5А нейтраль ввода ВН — 600-400-300-200/5А Частота питающей сети, Гц — 50 Масса, кг, не более: полная — 106000 транспортная: с маслом — 87000 без масла — 65000 масла, необходимого для работы — 30300 масла, подлежащего доливке — 8090 сорбента (силикагеля) — 320 Гарантийный срок — 3 года с дня ввода в эксплуатацию.

Конструкция и принцип действия

Основные узлы трансформатора: остов, обмотки, главная изоляция, бак, регулятор напряжения, система охлаждения и контрольно-измерительные приборы. Остов трансформатора однорамный с трехстержневой шихтованной магнитной системой, набран из листов электротехнической стали с жаростойким покрытием. Обмотки НН, РО, СН, ВН расположены концентрически на каждом стержне, выполнены из медного обмоточного провода. Обмотка ВН имеет регулировочную зону в виде отдельно вынесенного концентра (обмотки РО). Регулирование напряжения под нагрузкой осуществляется в нейтрали ВН трансформатора в диапазоне + 12×1% от номинального напряжения. Главная изоляция обмоток маслобарьерного типа выполняется из электрического картона. Бак трансформаторов полуоблегающего колокольного типа с нижним разъемом. Трансформаторы имеют пленочную защиту масла от увлажнения и окисления воздухом. Для охлаждения используются радиаторы, а для непрерывной регенерации масла в процессе эксплуатации трансформатора предназначены фильтры термосифонные. Шкаф ШД-2 предназначен для автоматического управления и контроля работы системы охлаждения. Регулятор напряжения РПН снабжен датчиком блокировки регулятора при температуре масла ниже минус 25°С, а также блоком автоматического переключения. Для компенсации температурных изменений объема масла в баке трансформатора служит расширитель со стрелочным маслоуказателем. Трансформаторы тока устанавливаются на нейтрали ВН, линейных вводах ВН и вводах СН. Вводы «О» СН, вводы НН съемные, разборные, маслоподпорные. Трансформаторы снабжены лестницей для подъема на трансформатор и лестницей для обслуживания газового реле. Защита бака от внутреннего повышения давления осуществляется при помощи предохранительных клапанов. Трансформаторы снабжены поворотными каретками на катках с ребордами с колеей передвижения 1 524×3 000 мм. Габаритные и присоединительные размеры трансформаторов приведены на рис. 1. Схема расположения домкратных площадок и присоединительные размеры вводов показаны на рис. 2.

Габаритные и присоединительные размеры трансформаторов: 1 — расширитель (с гибкой оболочкой);
2 — маслоуказатель стрелочный;
3 — ввод «О» ВН и установка трансформаторов тока 35 кВ;
4 — ввод ВН и установка трансформаторов тока 220 кВ;
5 — ввод СН и установка трансформаторов тока 35 кВ;
6 — ввод НН;
7 — лестница для подъема на трансформатор;
8 — бак;
9 — каретки поворотные;
10 — шкаф автоматического управления дутьем;
11 — радиаторы;
12 — лестница для обслуживания газового реле;
13 — регулятор напряжения РПН;
14 — ввод «О» СН;
15 — клапан предохранительный;
16 — фильтр термосифонный

Схема расположения домкратных площадок и присоединительные размеры вводов

В комплект поставки входят: трансформатор и комплектующие составные части по ГОСТ 17544-93, запасные части и эксплуатационная документация по ГОСТ 17544-93.