Трансформаторы. Характерные неисправности трансформаторов и способы их устранения.

1. «Старение» межлистовой изоляции магнитопровода, отдельные местные повреждения ее, замыкание отдельных листов. Признаки повреждения — увеличение тока и потерь холостого хода, быстрое ухудшение состояния масла, понижение его температуры вспышки, повышение кислотности масла и понижение пробивного напряжения.

2. «Пожар» стали, повреждение изоляции стяжных болтов, замыкание листов магнитопровода, касание в двух местах магнитопровода каких-нибудь металлических частей, в результате чего образуются замкнутые контуры для вихревых потоков. Признаки повреждения — повышение температуры трансформатора, появление газа черного или бурого цвета в газовом реле, воспламеняющегося при поджоге, Масло меняет цвет, становится темным и имеет резкий специфический запах вследствие разложения (крекинг-процесс).

3. Ослабление прессовки магнитопровода, свободное колебание крепящих деталей, колебание крайних листов магнитопровода. Признаки повреждения — ненормальное гудение, дребезжание, жужжание. Эти же признаки могут быть и следствием повышения против нормального первичного напряжения.

4. «Старение» и износ изоляции. Износ изоляции может произойти из-за длительной эксплуатации трансформатора, однако наблюдается и преждевременный износ, который является результатом частых перегрузок или недостаточно интенсивного охлаждения при номинальной нагрузке. Ухудшение условий охлаждения может произойти из-за осадков шлама на обмотки, загрязнения междуобмоточных промежутков и при “старении” масла.

В практике принято следующее разделение изоляции по классам годности:

1-й класс — изоляция эластичная, мягкая, не дает трещин и деформаций; такая изоляция считается хорошей;
2-й класс — изоляция твердая, прочная, без трещин, не дает трещин и деформаций при нажатии рукой и с трудом отделяется с помощью ножа; такое состояние изоляции считается удовлетворительным;
3-й класс — изоляция хрупкая, при нажатии или постукивании расслаивается или появляются мелкие трещины и деформации;
4-й класс — изоляция имеет трещины, при нажатии рукой осыпается, замечаются оголенные участки; изоляция считается плохой, и требуется смена обмоток.

для определения прочности изоляционных прокладок в ремонтной практике проверка состояния электрокартона производится на образцах, вырезанных из изоляции различных частей трансформаторов. Вырезанную полоску электрокартона сгибают пальцами под прямым углом или складывают вдвое без сдавливания листа сгиба. Если при полном сгибе вдвое электрокартон не ломается, изоляция считается хорошей, если при полном сгибе ломается, то удовлетворительной, т. е. ограниченно годной, а если картон ломается еще при сгибе до прямого угла, то негодной.

5. Витковое замыкание в обмотках. Такое замыкание возникает при разрушении изоляции обмотки вследствие ее износа, деформация обмоток при КЗ, толчка нагрузки, различного рода перенапряжениях в аварийных режимах, снижениях уровня масла до обнажения обмоток и в других случаях. Признаки повреждения — работа газовой защиты на отключение трансформатора с выделением горючего газа бело-серого или синеватого цвета; не- нормальный нагрев трансформатора с характерным бульканьем, неодинаковое сопротивление обмоток фаз при измерении их постоянным током. При значительных витковых замыканиях приводится в действие максимальная защита.

б. Обрыв обмотки, возникающий при сгорании выходных концов вследствие термического действия и электромеханических усилий токов короткого замыкания, плохой пайки проводников, выгорании части витков при витковых замыканиях. Признаки повреждения — работа газовой защиты вследствие образования дуги в месте обрыва.

7. Пробой и перекрытие внутренней и внешней изоляции трансформатора. Причинами перекрытия могут являться значительный износ изоляции, появление в ней трещин, в которые попадает грязь и сырость, а также атмосферные и коммутационные перенапряжения.
Рассмотрим более подробно возможные неисправности силовых трансформаторов.

Трансформаторы отечественного производства просты по конструкции, надежны и удобны в эксплуатации. Случаи повреждения трансформаторов вызваны: нарушением действующих правил эксплуатации, аварийными и ненормированными режимами работы, старением изоляции обмоток, некачественной сборкой на заводе или при монтаже и ремонте. Опыт монтажа и ремонта трансформаторов показывает, что две трети повреждений возникает в результате неудовлетворительного ремонта, монтажа и эксплуатации и одна треть — вследствие заводских дефектов. Основные повреждения приходятся на обмотки, отводы, выводы и переключатели (около 84 %).

Наиболее серьезная неисправность трансформаторов возникает при повреждении магнитопроводов (“пожар стали”), вследствие нарушения изоляции между отдельными листами стали и стягивающими их болтами. В стыковых магнитопроводах причиной аварий бывает нарушение изоляции в стыках между ярмом и стержнями. Местные нагревы стали магнитопровода возникают в результате разрушения или износа изоляции стяжных болтов, повреждения междулистовой изоляции и плохого контакта электрических соединений.
Междувитковые замыкания в обмотках и секционные пробои и замыкания возникают при толчкообразных нагрузках или коротких замыканиях и в результате деформации секций от механических усилий при токах короткого замыкания и при повреждении изоляции трансформации от атмосферных перенапряжений. Обрывы заземления магнитопрода также приводят к повреждению трансформатора, поэтому все металлические части магнитопровода, кроме стяжных шпилек, соединяют с баком трансформатора, который надежно заземлен полоской луженой жести или латуни толщиной 0,5 мм и шириной 25—30 мм. Способы заземления магнитопровода зависят от его конструкции. Это соединение может быть выполнено перемычкой между вертикальным прессующим болтом и болтом, крепящим крышку к баку трансформатора. При ремонте транс форматора следят за исправностью описанного заземления.

Обмотки — наиболее уязвимая часть транс форматоров, часто выходящая из строя. Наиболее распространенные повреждения обмотки — замыкания межу нитками и на корпус, междусекционные пробои, электродинамические разрушения, обрыв цепи. Перечисленные повреждения происходят в результате естественного износа изоляции, нарушения ее механической прочности при сроке работы выше 15 лет. Изоляция разрушается также при длительных перегрузках трансформатора, сопровождаемых перегревом обмоток (около 105 °С).
При сквозных токах КЗ вследствие динамических усилий наблюдается деформация обмоток, сдвиг их в осевом направлении и, как правило, механическое разрушение изоляции. Отгорание выводных концов, электродинамические усилия, небрежное соединение концов вызывают обрыв цепи обмоток, замыкание их на корпус или пробои с выходом трансформатора из строя.

При эксплуатации могут наблюдаться потрескивания внутри трансформатора, свидетельствующие о том, что между обмотками или их ответвлениями и корпусом происходят разряды (обмотки и металлические части магнитопроводов в трансформаторах представляют собой обкладки конденсатора). Это явление возникает в результате замыканий обмоток или ответвлений на корпус трансформатора при перенапрежениях или обрыве сети заземления. В этом случае трансформатор должен быть немедленно отключен, после чего газ необходимо проверить на горю- честь и отобрать пробу газа для проведения химического анализа.
Основные неисправности выводов транс форматоров: трещины, сколы и разрушения изоляторов в результате атмосферных перенапряжений, наброса металлических предметов или попадания животных на трансформатор, что приводит к междуфазному короткому замыканию на выводах, загрязнения изоляторов, некачественная армировка и уплотнение, срыв резьбы стержня при неправильном навинчивании и затягивании гайки. Наиболее характерные повреждения выводов — течь масла между фланцем вывода и крышкой, в армировке или в месте выхода стержня. Фланец представляет собой чугунную обойму и предназначен для крепления фарфорового вывода (изолятора) на крышке трансформатора, фарфоровый изолятор армирован во фланце армировочной замазкой, фланец закрепляется на крышке трансформатора болтами. Между фланцем и крышкой плотно уложена резиновая прокладка, на которую следует обратить внимание при ремонте.

Наиболее частые повреждения переключателей — оплавление или полное выгорание контактных поверхностей, вызываемое термическим действием токов короткого замыкания при недостаточном давлении (нажатии) подвижных контактов на неподвижные или при неполном их соприкосновении между собой.

Нарушение прочности сварных швов и недостаточная плотность прокладки между баком и крышкой вызывает течь масла из бака. Устраняют течь масла сваркой, а небольшие волосяные трещины ликвидируют чеканкой. Материалом для покрышечного уплотнения служит маслоупорная резина (марок С-90 и М-14) и пробковая прокладка; в отдельных случаях применяют картон неэлектрический, хлопчатобумажную или пеньковую веревку, асбестовый шнур. Прокладка из листового материала (клингерита, резины и пробкового листа) состоит из отдельных частей, которые соединены клеем или лаком.

Неисправности трансформаторов и способы их устранения

Источник

Характерные повреждения силовых трансформаторов

Естественное старение и износ изоляции; систематические перегрузки трансформатора; динамические усилия при сквозных коротких замыканиях

Замыкание на корпус (пробой); междуфазное замыкание

Старение изоляции, увлажнение масла и понижение его уровня; внутренние и внешние перенапряжения; деформация обмоток вследствие динамических нагрузок при сквозных коротких замыканиях

Отгорание отводов обмотки в результате низкого качества соединения или электродинамических нагрузок при коротких замыканиях

Нарушение регулировки переключающего устройства

Оплавление контактной поверхности
Перекрытие на
корпус

Термическое воздействие сверхтоков на контакт при коротких замыканиях
Трещины в изоляторах; понижение уровня масла в трансформаторе при одновременном загрязнении внутренней поверхности
изолятора

Перекрытие между
вводами отдельных
фаз

Повреждение изоляции отводов к вводам
или переключателю

Увеличение тока
холостого хода
«Пожар стали»

Ослабление шихтованного пакета магнитопровода
Нарушение изоляции между отдельными
пластинами стали или изоляции стяжных
болтов; слабая прессовка пластин; образование короткозамкнугого контура при повреждении изоляционных прокладок между
ярмом и магнитопроводом; образование короткозамкнугого контура при выполнении
заземления магнитопровода со стороны вводов обмоток ВН и НН

Течь масла из сварных швов, кранов и
фланцевых соединений

Нарушение сварного шва от механических или температурных воздействий; плохо притерта пробка крана; повреждена прокладка под фланцем

Источник

Основные виды повреждений трансформатора

Капитальный ремонт «со сменой обмоток» это сложный ремонт связанный с выемкой активной части трансформатора, расшихтовкой магнитопровода и снятием катушек высокого( ВН) и низкого (НН) напряжения.

Необходимость капитального ремонта со сменой обмоток может быть вызвана повреждением обмоток и(или) магнитной системы вследствие межвитковых и короткого замыканий трансформатора или износом изоляции обмоток. Износ изоляции провода обмоток обычно вызван долговременным перегревом трансформатора и (или) его долговременная эксплуатация с «плохим» трансформаторным маслом. Степень износа изоляции обмоток оценивается визуально и на излом 90 градусов. Если она эластична, не ломается при изгибе под углом 90 градусов, имеет светлый цвет, то изоляция считается хорошей. Если она хрупкая, ломается и имеет темный цвет, то изоляция считается неудовлетворительной. В этом случае необходим капитальный ремонт трансформатора со сменой обмоток и переизоляцией проводов обмоток (снятие и наложение новой изоляции) с дальнейшей намоткой катушек. При правильной эксплуатации — трансформаторы 50-х годов выпуска имеют хорошее состояние изоляции обмоточного провода.

Основные виды повреждений, их признаки, возможные причины и способы выявления

Основные виды повреждений

Возможные причины повреждений

Способы выявления повреждений

Дефектность межлистовой изоляции

Ухудшение состояния масла (понижение температуры вспышки, повышение кислотности, понижение пробивного напряжения); увеличение потерь холостого хода

Старение межлистовой бумажной изоляции, отдельные местные дефекты

Внешний осмотр при вынутой активной части. Специальные испытания

Появление газа в газовом реле и работа газовой защиты на сигнал; понижение температуры вспышки масла; специфический резкий запах и темный цвет масла вследствие его разложения

Повреждение изоляции стяжных шпилек, дающее короткозамкнутый контур. Касание какой-либо металлической частью стержня в двух точках. Местное повреждение межлистовой изоляции, дающее замыкание листов стали. Неправильное заземление, создающее короткозамкнутый контур. У стыкового магнитопровода – разрушение или отсутствие изолирующих прокладок в стыках

Внешний осмотр активной части. Испытания.

Местное замыкание листов стали. Это повреждение отличается от пожара встали лишь размерами дефекта

Появление горючего черного газа в газовом реле в результате местного перегрева и разложения масла

Наличие каких-либо посторонних металлических или токопроводящих частей, замыкающих в данном месте листы стали

Внешний осмотр при вынутой активной части

Ненормальное гудение, дребезжание, жужжание и т.п. у шихтованного магнитопровода

Ослабление прессовки магнитопровода. Разболчивание и свободное колебание крепящих деталей. Колебание отстающих крайних листов стали в стержнях или ярмах. Повышенное против номинального первичное напряжение

Внешний осмотр при вынутой активной части и проверка состояния прессующих и крепящих магнитопровод деталей, а также наличия отставания крайних листов в стержнях или ярмах. Проверка величины первичного напряжения, подаваемого на трансформатор

Недопустимое гудение у стыкового магнитопровода

Ослабление прессовки стыков. Пробой или разрушение изолирующих прокладок в стыках

Внешний осмотр при вынутой активной части и проверка состояния стыков, а также изолирующих прокладок в стыках

Недопустимо большие потери холостого хода у броневого трехфазного трансформатора

Не вывернута обмотка на средней фазе. Этого дефекта у работающего трансформатора не может быть, но он наблюдается при испытаниях после ремонта

Проверка правильности запайки схемы с учетом направления намотки обмоток отдельных фаз

Потрескивание внутри трансформатора при повышенном напряжении

Внешний осмотр при вынутой активной части и проверка состояния заземления

Основные виды повреждений

Возможные причины повреждений

Способы выявления повреждений

Работа газовой защиты на отключение: газ-горючий бело-серого или синеватого цвета. Ненормальный нагрев, иногда с характерным бульканьем масла. Небольшое увеличение первичного тока. Разные сопротивления постоянному току отдельных фаз. При значительных разрушениях- работа дифференциальной, а также максимальной защиты, если последняя установлена на стороне питания

Разрушение витковой изоляции вследствие старения в результате естественного износа или длительных перегрузок, или недостаточности охлаждения. Нарушение изоляции витков вследствие механических повреждений в результате толчков или деформации обмоток при коротких замыканиях и других аварийных режимах. Обнажение обмоток вследствие понижения уровня масла. Дефектность провода (заусенцы, внутренние раковины, плохая пайка и т.п.), не замеченная при изготовлении обмоток. Неправильная укладка витков и неправильное выполнение переходов. Неправильная опрессовка обмоток

Внешний осмотр активной части. Испытания: замер сопротивления постоянному току; три специальных испытания при пониженном напряжении с поочередным замыканием одной из фаз; прожиг обмотки для обнаружения места виткового замыкания путем провода к обмотке (при открытой активной части) пониженного напряжения (10-20%). В месте повреждения появится дым. При прожиге обмотки необходимо применять меры противопожарной безопасности. Ознакомление с охлаждающим устройством, его состоянием и работой.

Работа газовой защиты вследствие дуги, которая возникает вместе обрыва и разлагает масло

Отгорание выводных концов вследствие электродинамических усилий при коротких замыканиях или вследствие плохих соединений. Плохая внутренняя пайка провода. Выгорание части витков вследствие виткового замыкания в обмотке

Проверка по показаниям амперметров, включенных в отдельные фазы. Проверка мегомметром при соединении обмоток звездой. Замеры сопротивлений постоянному току обмоток между линейными вводами при соединении в треугольник: при полном обрыве внутри треугольника результаты двух замеров равны, причем каждый равен сопротивлению фазы; третий замер фазы, где произошел обрыв, даст двойную величину сопротивления; при неполном обрыве третий замер даст несколько большее значение, чем два первых; внешний осмотр при вынутой активной части

Работа газовой защиты, а у трансформаторов с заземленной нейтралью- также максимальной и дифференциальной защит

Дефектность главной изоляции вследствие старения или наличия трещин, отверстий, изломов и т.д. Увлажнение масла. Понижение уровня масла. Попадание сырости и грязи. Перенапряжения. Деформация обмоток при коротких замыканиях

Проверка мегомметром изоляции между обмотками и корпусом; испытание масла на анализ и на пробой; внешний осмотр при вынутой активной части

Междуфазное короткое замыкание обмоток

Работа газовой, дифференциальной и максимальной защит. Выброс масла через выхлопную трубу

Причины те же, что и при пробое на корпус. Замыкание на отводах. Замыкание на вводах

Внешний осмотр при вынутой активной части. Проверка мегомметром

Основные виды повреждений

Возможные причины повреждений

Способы выявления повреждений

Оплавление или выгорание контактных поверхностей

Работа газовой защиты, а иногда и дифференциальной и максимальной

Дефекты конструкции или сборка (недостаточное нажатие контактов и недостаточная упругость нажимных пружин). Перегревы от сверхтоков, возникающих при близких коротких замыканиях

Внешний осмотр при вынутой активной части. Проверка мегомметром (при наличии обрыва). Замер сопротивлений постоянному току на всех ответвлениях

Перекрытия между фазами или между отдельными ответвлениями. Дефект аналогичен междуфазному короткому замыканию обмоток

Работа газовой, дифференциальной и максимальной защит. Выброс масла через выхлопную трубу

Перенапряжения. Попадание сырости и влаги внутрь трансформатора. Дефекты в изолирующих частях (трещины, изломы и т.д.)

Внешний осмотр при вынутой активной части. Проверка мегомметром

Основные виды повреждений

Возможные причины повреждений

Способы выявления повреждений

Работа максимальной и дифференциальной защит

Наличие трещин в изоляторе. Понижение уровня масла при загрязненной внутренней поверхности изолятора

Внешний осмотр. Отсоединение ввода и проверка его изоляции мегомметром

Работа максимальной и дифференциальной защит

Набросы посторонних предметов на вводы

Течь масла в местах уплотнений

Ослабла затяжка болтов; плохая уплотняющая прокладка

Течь масла в армировке ввода

Дефекты в армировке (трещины и т.д.). Дефекты в пайке колпачка со шпилькой

Основные виды повреждений

Возможные причины повреждений

Способы выявления повреждений

БАК, РАДИАТОРЫ, РАСШИРИТЕЛЬ

Течь масла в местах уплотнений

Ослабла затяжка болтов. Дефектность уплотняющих прокладок

Основные виды повреждений

Возможные причины повреждений

Способы выявления повреждений

Ненормальное повышение температуры масла и ненормальный нагрев

Неисправности в системе охлаждения (например, закрытые радиаторные краны, выход из строя дутьевых вентиляторов и т.д.). Перегрузка. Внутренние повреждения в трансформаторе

Проверка работы системы охлаждения. Проверка нагрузки, а также соответствия (по записям в журнале) температуры масла данной нагрузке. Обследование активной части.

Внутренние повреждения, сопровождаемые крекинг-процессом, когда газообразные продукты разложения масла растворяются в остальном масле; такой процесс дает понижение температуры вспышки масла. Внутренние повреждения, сопровождаемые разложением масла другой. Выделяемые при этом газы негорючи и содержат водород и метан

Анализ масла. Анализ выделяемых маслом газов.

Основные виды повреждений

Возможные причины повреждений

Способы выявления повреждений

Попадание воздуха в реле. Медленное понижение уровня масла. Внутренние повреждения, сопровождаемые крекинг-процессом. Короткое замыкание, сопровождаемое толчком масла через газовое реле

Анализ газов на: количество, цвет, запах, горючесть. Если газ без цвета, запаха и не горит, то работа реле на сигнал происходит из-за попадания воздуха. Если газ горит, то имеет место внутреннее повреждение в трансформаторе. Количество газа говорит о размере повреждения. Цвет газа показывает характер повреждения, а именно: бело-серый – бумага и электрокартон, желтый – дерево, черный – масло. Анализ масла. Внешний осмотр и выяснение причины снижения уровня масла

А) Резкое понижение уровня масла;

Б) Внутренние повреждения, сопровождаемые сильным выделением горючих газов

Анализ газов. Анализ масла. Внешний осмотр и выявление причины резкого снижения уровня масла

Все указанные виды повреждений, их признаки, причины и способы выявления не являются исчерпывающими. Приведены лишь основные, наиболее характерные неисправности и дефекты трансформаторов, с которыми приходится встречаться ремонтным работникам.

Источник