Поиск

Вы просматриваете архив рубрики «Новости».

Архив рубрики «Новости»

ИСПЫТАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ 2

Если обмотка НН отсутствует, выполняется одно измерение. При профилактических испытаниях измерять сопротивление изоляции по всем перечисленным схемам нет необходимости.
Перед подачей напряжения от мегаомметра рекомендуется сначала раскрутить его генератор до полной ско-рости и лишь тогда подавать напряжение на трансформатор (это позволит правильно определить коэффици-ент абсорбции (см. ниже). При этом сначала произойдет быстрый заряд геометрической емкости Сг (рис. 9), определяемой конструкцией изоляции, затем будет плавно заряжаться емкость С, которая вместе с сопро-тивлением R характеризует наличие увлажнении, загрязнений и тд., и, наконец, протекающий ток установится и будет определяться сопротивлением изоляции постоянному току Ry. Этот установившийся ток называется током утечки. В соответствии с изменением тока будет изменяться и значение сопротивления, измеряемое мегаомметром. Изменение тока и сопротивления показано на рис. 10. Установившееся значение Ry достига-ется довольно долго. За сопротивление изоляции данной обмотки (или между обмотками) трансформатора принимают значение сопротивления R6 0, измеренное через 60 с после подачи испытательного напряжения. После измерения до проведения других испытаний нужно разрядить обмотку трансформатора. Существен-ное влияние на результаты измерения оказывает температура. Пересчет сопротивления изоляции R1 изме-ренного при температуре t1, к температуре t2 производится по формуле

R2=K2R1,

если t2>t1, или

R2=R1/K2,

если t2,t1. Коэффициент К2 определяется по табл. 7.

Однако температурные зависимости для разных трансформаторов так сильно отличаются одна от другой, что на практике не следует пользоваться пересчетом на разность температур более чем ± 5 °С. Нужно стре-миться к измерению при той же температуре, что и при приемосдаточных испытаниях на заводе-изготовителе, достигая ее в процессе охлаждения трансформатора после отключения или прогрева.

Нормами ограничены минимальные значения сопротивления изоляции обмоток при вводе в эксплуатацию и после капитального ремонта (табл. 8).

При капитальном ремонте сопротивление изоляции обмоток трансформаторов до 35 кВ включительно мощ-ностью до 10 000 кВА включительно не должно снизиться более чем на 40 %, для остальных трансформато-ров — на 30 %. Более значительное уменьшение свидетельствует об увлажнении или загрязнении изоляции в процессе ремонта. Во всех случаях, в том числе, когда минимально допустимое значение сопротивления изоляции не оговорено, оно не должно уменьшаться по сравнению с предыдущим измерением более чем в 2 раза. При большем уменьшении необходимо выяснить причину этого и принять меры по восстановлению изоляции.

Таблица 6. Соединение обмоток при измерении характеристик изоляции трансформатора

Измеряемые обмотки

Заземленные части

Двухобмоточные трансформаторы

НН

ВН, бак

ВН

НН, бак

ВН+НН

Бак

Трехобмоточные трансформаторы

НН

СН, ВН, бак

СН

ВН, НН, бак

ВН

НН, СН, бак

ВН+СН

НН, бак

ВН+СН+НН

Бак

Таблица 5. Объем профилактических испытаний трансформаторов

проводимые измерения и проверки

Испытание

при вводе в эксплуатацию

при капитальном ремонте

при текущем ремонте

в межремонтный период

Сопротивление изоляции, коэффициент абсорбции

+

+

+

+

tgd

+

+

-

+

Емкость, С

+

+

-

-

Испытание повышенным напряжением

+

+

-

-

Сопротивление обмоток постоянному току

+

+

-

-

Коэффициент трансформации

+

+

-

-

Группа соединений и фазировка

+

+

-

-

Ток и потери холостого хода

+

+

-

-

Проверка переключающего устройства

+

+

+

-

Проверка бака давлением

+

+

-

-

Проверка устройства охлаждения

+

+

+

-

Проверка индикаторного силикагеля

+

+

+

+

Трансформаторное масло

+

+

+

+

Сопротивление изоляции, tg d, испытание повышенным напряжением и испытание масла вводов

+

+

-

+

Проверка качества уплотнения вводов

+

+

-

-

Проверка манометров вводов

-

-

-

+

ИСПЫТАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ

Профилактические испытания трансформаторов производятся в соответствии с требованиями ПТЭ и Норм испытаний электрооборудования [2] при каждом текущем и капитальном ремонте. Текущий ремонт трансформаторов с устройствами РПН производится ежегодно, без РПН - 1 раз в два года для главных трансформаторов электростанций и подстанций и трансформаторов собственных нужд и 1 раз в 4 года для всех других. Профилактические испытания в основном сводятся к испытаниям изоляции и измерениям переходных сопротивлений контактов. Нормируемый объем испытаний трансформаторов приведен в табл. 5.

На практике применяются и другие виды испытаний. Если есть признаки ухудшения изоляции или предположения о ее ухудшении, профилактические испытания производятся в период между ремонтами. Результаты испытаний сравнивают с установленными нормами а также с ранее измеренными значениями.

Испытания изоляции являются основным элементом всяких профилактических испытаний. Изоляция подвергается тепловым, механическим и электрическим воздействиям. При этом ускоряется протекание химических процессов (окисление), изменяется структура изоляции, снижается механическая прочность, происходит расслоение. Особенно вредные воздействия на изоляцию трансформаторов оказывают увлажнение и загрязнение.

Влага проникает в глубь изоляции, создавая опасность электрического пробоя. Полностью избежать вредных воздействий практически невозможно. В результате изоляция стареет и в ней возникают общие, (равномерно распределенные) и местные (сосредоточенные) дефекты. Даже такое эффективное средство диагностики состояния трансформаторов, как хроматографический анализ растворенных в масле газов, не говоря уже о внешнем осмотре, не позволяет выявить всех возможных дефектов изоляции. Именно этим вызвана необходимость проведения профилактических испытаний с отключением трансформатора.

Рассмотрим основные виды профилактических испытаний изоляции трансформаторов.

Измерение сопротивления изоляции производится с помощью мегаомметра и является одним из наиболее простых и распространенных видов испытаний. Оно может дать представление о среднем состоянии изоляции, при явных повреждениях указать на их наличие, а в некоторых случаях помогает определить место дефекта.

Таблица 4. Опасные отношения концентраций растворенных в масле газов в трансформаторах с пленочной защитой масла

Отношение концентраций газов

Отношение концентрации при наличии

частичных разрядов

перегревов токоведущих соединений и элементов конструкции

в масле

в твердой изоляции

Основные показатели

CH4 : H2

0,4-1

менее 0,4

более 1

C2H2 : C2H4

более 1

менее 1

менее0,5

C2H6 : C2H2

менее 0,5

менее 0,5

более 0,5

C2H6 : CH4

менее 0,2

менее 0,2

более 0,2

CO2 : CO

менее 3

более 10

менее 10

Дополнительные показатели

CH4 : C2H4

более 5

1-5

-

C2H4 : C2H6

1-5

более 5

-

C2H2 : CH4

менее 0,4

менее 0,4

-

ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАСТВОРЕННЫХ В МАСЛЕ ГАЗОВ 3

При выводе в ремонт поврежденная часть твердой изоляции имеет черно-коричневый цвет и отчетливо вы-деляется на фоне остальной части изоляции. На ней могут быть видны ветвистые побеги, представляющие собой следы разряда.
Дефекты второй группы наиболее опасны в том случае, если они расположены в непосредственной близости от твердой изоляции, также при неисправности токоведущих соединений. Если повреждение затронуло твер-дую изоляцию, это может быть установлено по росту концентрации углекислого газа, особенно при сравнении с данными анализа для соседнего такого же трансформатора. Опасная неисправность токоведущих частей определяется измерением электрического сопротивления обмоток постоянному току.
Такие трансформаторы следует выводить в ремонт в первую очередь, как и при повреждениях первой груп-пы. В общем случае повышенное содержание этилена и ацетилена при нормальном содержании углекислого газа указывает на перегревы конструкционных частей или магнитопровода. В этом случае капитальный ре-монт следует провести в ближайшие 6 мес. Естественно, при решении вопроса о выводе в ремонт нужно учи-тывать возможность появления газов по иным причинам, не связанным с дефектом самого трансформатора, повреждение двигателей электронасосов системы охлаждения, проникновение газов из контактора устройст-ва РПН и др.
При выводе в ремонт трансформаторов с повреждениями второй группы в месте повреждения находят вяз-кие или твердые продукты разложения масла черного цвета.
При вводе в работу трансформатора после капитального ремонта хроматографический анализ в течение первого месяца может показать наличие ранее обнаруженных газов. Если дефекты при ремонте были устра-нены, то концентрация характерных газов (кроме углекислого) в дальнейшем уменьшается, а углекислого газа — не изменяется. Увеличение концентрации свидетельствует о том, что дефект при ремонте не был устранен.
Для трансформаторов, имеющих пленочную защиту масла, а также для других трансформаторов, в которых на основании анализа предполагалось повреждение твердой изоляции, но оно не было выявлено при капи-тальном ремонте, проводится расширенный анализ растворенных и масле газов. Оценка степени опасности предполагаемого повреждения производится по отношениям концентрации газов в соответствии с данными табл. 4.
Наиболее опасным дефектом является повреждение твердой изоляции, которое сопровождается частичными разрядами в ней. Предположить его наличие можно в том случае, если на него указывают не менее двух от-ношений в приведенной таблице. Эксплуатация таких трансформаторов допускается только с согласия заво-да-изготовителя.
Если обнаружены частичные разряды в масле, нужно убедиться, что возникший дефект не затрагивает твер-дую изоляцию. Для этого хроматографический анализ растворенных в масле газов следует повторять через каждые две недели. Если в течение 3 месяцев отношения не изменяются, то твердая изоляция не затронута.
Дополнительным подтверждением повреждений, выявленных по указанным отношениям, является скорость изменения концентрации газов. Свидетельством наличия опасного дефекта является увеличение концентра-ции ацетилена при частичных разрядах в масле на 0,004 -0,01 % в месяц и более, при частичных разрядах в твердой изоляции 0,02—0,03 % в месяц. Для перегревов (последняя колонка таблицы) характерно снижение скорости нарастания концентрации газов в первую очередь метана и ацетилена, при этом рекомендуется провести дегазацию масла в баке трансформатора с последующим отбором проб 1 раз в 2 недели.
В общем случае периодичность отбора проб для хроматографического анализа растворенных в масле газов - 1 раз в 6 мес. Для трансформаторов 750 кВ дополнительно производится отбор пробы через 2 недели после включения.
Благодаря высокой эффективности диагностики состояния трансформаторов путем хроматографического анализа растворенных в масле газов в ряде энергосистем (на Украине, в Мосэнерго и др.) уменьшен объем работ по традиционным измерениям характеристик изоляции трансформаторов, требующим их отключения.

Таблица З. Предельные концентрации растворенных в масле газов для трансформаторов с открытым дыханием и азотной защитой масла

Группа дефектов

Защита масла

Среднегодовая температура масла,°С

Характерный газ

Предельная концентрация,

%

Первая

Воздухоосушитель с гидрозатвором

<40

CO2

0,6

>40

CO2

1

Азотная

<40

CO2

0,3

>40

CO2

0,5

Вторая

Всех систем

-

C2H4

0,008

C2H2

0,01

CH4

0,01

ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАСТВОРЕННЫХ В МАСЛЕ ГАЗОВ 2

Отбор пробы масла в маслоотборник производится при так называемом частичном выделении растворенных в масле газов. Точность результатов анализа здесь значительно выше, чем в предыдущем случае, однако требуемый объем масла велик (несколько литров), что усложняет отбор и транспортировку пробы. Обычно пользуются маслоотборником вместимостью 2,5-3 л, схема которого приведена на рис. 8, В нормальном по-ложении поршень 1 опущен на дно, барботер* 2 с датчиком температуры 3 и закрытым вентилем 4 ввернут в отверстие 5. Вентиль б закрыт. Отверстие 7 в дне маслоотборника закрыто заглушкой 8.
Пробы масла отбирают из патрубка 9, расположенного в поддоне трансформатора и нормально закрытого пробкой. К патрубку присоединяется резиновая трубка диаметром 5-8 мм, имеющая на конце штуцер с на-кидной гайкой 10. Сливают 1,5—2 л масла. Штуцер 10 переворачивают накидной гайкой вверх (как показано на рис. 8) и регулируют расход масла (примерно 1 мл/с). При таком расходе масло заполняет накидную гайку и медленно стекает по ее краям.
Из маслоотборника вывертывают барботер 2-4 и, нажимая штоком 11 на хвостовик поршня, переводят пор-шень вверх. Шток вводят через отверстие 7. Переворачивают маслоотборник кверху дном и навертывают накидную гайку 10 на отверстие 5 настолько, чтобы масло перестало подтекать из штуцера. Происходит за-полнение маслоотборника. Расход масла при этом должен быть примерно 0,5 л/мин. Когда из отверстия 7 показывается хвостовик поршня 72, следует завернуть на место заглушку 8.
* Приспособление, используемое при выделении из масла растворенных газов

Прекратив подачу масла, но не отсоединяя шланг 9-10 переворачивают маслоотборник дном вниз. Отвернув штуцер 10 и убедившись, что масло полностью заполняет патрубок 5, ввертывают на место барботер 2 с за-крытым вентилем 4. Маслоотборник, заполнен­ный маслом, доставляют в лабораторию для анализа.
Во всех случаях главное требование при отборе и доставке пробы масла в лабораторию - обеспечить герме-тичность и не допустить загрязнения или увлажнения масла. Время хранения пробы до проведения анализа должно быть минимальным (не более суток).
Проведя анализ, лаборатория выдает результаты и, как правило, указывает на отклонение от нормы содер-жания тех или иных растворенных газов. Однако решение о дальнейшей эксплуатации трансформатора при-нимает электротехническая служба.
При анализе определяют содержание углекислого газа СО2, окиси углерода СО, водорода Н2 и углеводоро-дов - метана СН4, ацетилена С2Н2, этилена С2Н4, этана С2Н6, а также кислорода О2 и азота N2. Однако чаще производится анализ не по всем перечисленным газам, а по части из них, например углекислому газу, ацетилену и этилену. Естественно, чем меньшая номенклатура газов учитывается, тем меньше возможности своевременно выявить начинающееся повреждение трансформатора.
В настоящее время с помощью хроматографического анализа можно определить две группы повреждений силовых трансформаторов:
1) дефекты твердой изоляции (перегревы и ускоренное старение твердой электрической изоляции, частичные разряды в бумажно-масляной изоляции), 2) перегревы металла и частичные разряды в масле (дефекты токоведущих частей, особенно контактных соединений, магнитопровода и конструкционных частей, в том числе с образованием короткозамкнутых контуров и др.).
Для дефектов первой группы характерно выделение углекислого газа и окиси углерода. Для трансформато-ров с открытым дыханием и азотной защитой масла в качестве критерия оценки состояния используется кон-центрация углекислого газа. Установлено, что опасные дефекты первой группы имеют место при концентра-циях СО2, превышающих указанные в табл. 3.
О критериях оценки состояния трансформаторов с пленочной защитой масла будет сказано ниже.
Для второй группы дефектов характерно выделение этилена или ацетилена. Могут присутствовать оба этих газа одновременно, а также сопутствующие газы метан и водород. Опасные концентрации приведены в табл.3.
Как следует подходить к решению вопроса о дальнейшей эксплуатации трансформатора? Наибольшую опас-ность представляют те повреждения первой группы, которые связаны с повреждением твердой изоляции об-моток или отводов. Достаточно какого-либо дополнительного действия, чтобы трансформатор получил по-вреждение.
Возникающие даже при не очень близком КЗ механические воздействия могут привести к повреждению изо-ляции в месте возникшего дефекта, образованию дуги и аварийному отключению. Такие трансформаторы следует выводить в ремонт в первую очередь.

Чтобы более правильно решить вопрос о степени срочности вывода трансформатора в ремонт, нужно учитывать ряд дополнительных обстоятельств. Углекислый газ может образоваться и по причинам, не связанным с изоляцией обмоток или отводов. К такому эффекту может привести умеренно повышенный нагрев большой площади металла или сильное старение масла, а также частые перегрузки, перевозбуждения, отказы системы охлаждения. В эксплуатации имели место ошибочные подключения баллона с углекислым газом вместо азота к системе азотной защиты. В этих случаях следует учитывать данные электрических испытаний и химического анализа масла (см. § 4), также рекомендации завода-изготовителя, связанные с конструктивными особенностями и данными о повреждаемости данного типа трансформаторов. Можно провести сравнительный анализ на содержание углекислого газа в трансформаторе того же типа, работающего то же самое время в тех же условиях в аналогичном режиме.

ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАСТВОРЕННЫХ В МАСЛЕ ГАЗОВ

В последнее десятилетие для диагностики состояния трансформатора получил широкое распространение и показал удовлетворительные результаты хроматографический анализ растворенных в масле газов. От элек-тротехнического персонала и электромонтеров требуется правильно отобрать пробу масла и доставить ее в лабораторию, а после выполнения анализа правильно истолковать его результаты и принять решение о дальнейшей эксплуатации трансформатора.

Рис. 7. Отбор пробы масла в шприц

Анализ выполняется на хроматографе, как правило, специально подготовленными работниками химической службы.
Существует несколько способов выделения газов из масла, каждому из которых соответствуют свои способы отбора пробы масла. Рассмотрим два наиболее распространенных способа.
Отбор пробы масла в стеклянные шприцы применяется в случае выделения растворенных в масле газов с помощью вакуума. Отбор проб производится в медицинские шприцы объемом 5 или 10 мл. Предварительно шприц проверяют на герметичность. Для этого оттягивают поршень до предела и затем конец иглы шприца вводят в резиновую пробку, не протыкая ее насквозь. Надавливают на шток, перемещая поршень примерно на половину его входа. В таком состоянии шприц вместе с пробкой опускают в воду. Отсутствие пузырьков выделяемого воздуха свидетельствует о достаточной герметичности.
Для отбора пробы масла на трансформаторе имеется специальный патрубок. Перед отбором патрубок дол-жен быть очищен от загрязнений. При отборе нужно слить некоторое количество масла, застоявшегося в пат-рубке, промыть маслом шприц и маслоотборное приспособление. Лучше всего пользоваться схемой, реко-мендованной методическими указаниями [3]. Тройник 5 (рис. 7) с резиновой пробкой 7 с помощью резиновой трубки 2 и переходника соединяют с патрубком 1 трансформатора, а трубкой 3 — с трехходовым или иным краном 4. Вся система должна быть герметичной. Длина трубки 2 выбирается такой, чтобы было удобно опе-рировать с тройником 5 и шприцем 6. Открывают вентиль на трансформаторе. Открывают кран 4 и сливают 1—2 л масла. Закрывают кран 4, вводят иглу шприца в тройник 5, протыкая насквозь пробку 7. Заполняют шприц маслом. Под избыточным давлением масла поршень шприца должен перемещаться свободно. Откры-вают (не полностью) кран 4. Для промывки шприца нажимают на его поршень и выдавливают из него масло. Операцию повторяют 2 раза. Затем, набрав масло в шприц, вынимают его из тройника и вводят конец иглы в заранее подготовленную резиновую пробку (как при проверке герметичности шприца). Закрывают вентиль на трансформаторе и отсоединяют систему отбора.
Заполненный маслом шприц с пробкой помещают в специальную (лучше деревянную) тару с гнездами для шприцев, маркируют пробу и отправляют в лабораторию.

Рис. 8. Схема маслоотборного устройства

При маркировке пробы следует фиксировать объект (электростанция или подстанция), местную маркировку трансформатора, место отбора пробы (бак, устройство РПН, ввод), дату отбора пробы и кем выполнен отбор. Часто на шприце ставят краткое условное обозначение, которое расшифровывается в журнале.

ИСПЫТАНИЕ И ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА 5

Газосодержание масла определяют при проведении работ, связанных с дегазацией и азотированном масла.

Рис. 6. Прибор для отбора проб газа из газового реле

В принципе суммарное газосодержание масла можно определять с помощью хроматографа, но все дейст-вующие нормы ориентированы на измерение абсорбциометром. В стеклянной колбе распылителя создается вакуум. В нее заливают масло и по изменению остаточного давления определяют газосодержание пробы.
Другие показатели масла не нормируются и носят вспомогательный характер. Плотность (удельная масса) наиболее просто определяется с помощью ареометра. Статистическая и динамическая вязкость измеряется соответственно с помощью вискозиметров Энглера и Пинкевича. Содержание серы измеряется, как правило, лишь в процессе отработки технологии производства трансформаторного масла.
Анализ газа из газового реле выполняется на газоанализаторе или на хроматографе (последнее точнее). Для получения правильных результатов нужно правильно отобрать пробу газа. Для этого пользуются прибором (рис. 6), размещаемым в специальном деревянном футляре. Отбор пробы следует производить следующим образом. Уравнительная склянка 2 заполняется 22 %-ным раствором поваренной соли с добавлением 5-6 капель серной кислоты и метилового оранжевого индикатора (вместо этого можно применять водный раствор глицерина 1:1 по объему или трансформаторное масло). Открывают краны 5 пипетки 7, поднимают склянку 2 выше верхнего крана и, когда жидкость, заполнив пипетку, начнет вытекать из резиновой трубки 4, закрывают краны 5 и надевают зажим 3. В пипетке не должно оставаться пузырьков воздуха. Конец трубки 4 надевают на штуцер закрытого крана газового реле, опускают пипетку ниже этого крана, открывают краны 5 пипетки и снимают зажим 3. Уровень жидкости в пипетке не должен опускаться. Если он опускается, то прибор неисправен или трубка 4 неплотно надета на штуцер. Лишь убедившись в отсутствии подсоса воздуха, можно открывать кран газового реле. Отбор газа ведут до тех пор, пока уровень масла в реле не достигнет верхней отметки на смотровом стекле или пока не заполнится пипетка (ее вместимость 500 мл). Затем закрывают кран газового реле, поднимают склянку 2 выше верхнего края пипетки, закрывают краны 5 пипетки. Пипетка с закрытыми кранами доставляется в химическую лабораторию.

Таблица 2. Состав газа в газовом реле при внутренних повреждениях трансформаторов
Причина появления газа
Содержание компонентов, % объема
водород
метан +этан ацетилен +этилен окись угле-рода углекислый газ
Электрическая дуга в масле
40-65 0,1-5 0,1-5 0-0,2 0,3
Разложение масла и твердой изо-ляции электрической дугой 30-65 0,5-10 0,2-5 1-25 0,2-5
Разложение масла при нагреве 0,5-30 3-10 3-10 0-0,02 0,1-2
Разложение масла и твердой изо-ляции при нагреве и под действием частичных разрядов 2-25 2-10 2-10 0,2-15 0,2-5

О наличии или отсутствии повреждений в трансформаторе по результатам анализа газа из газового реле можно судить по данным табл. 2.
Основными примерами первых двух видов повреждений, указанных в табл. 2, связанных с наличием дуги и характеризуемых в первую очередь большим количеством водорода (”горючий” газ из газового реле), является перекрытие в устройстве РПН и межвитковое замыкание. Газовое реле, как правило, работает на отключение, происходит выброс масла через выхлопную трубу или предохранительный клапан. Трансформатор подлежит выводу в ремонт.

Третий вид повреждения - разложение масла - связан с наличием повышенных местных нагревов. Решение о выводе в ремонт трансформатора при наличии этого, а также четвертого вида повреждения принимается в соответствии с инструкцией по эксплуатации и ПТЭ в зависимости от местных условий (см. также “Инструкцию по определению характера внутренних повреждений трансформаторов по анализу газа из газового реле”. М: Союзтехэнерго, 1980. 15с).