Пожар стали силового трансформатора

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Пожар — сталь

Пожар стали вызывается резко увеличенными вихревыми токами при нарушении изоляции между листами стали сердечника. [1]

При пожарах стали или местном замыкании часть пластин магнитопровода ремонтируемого трансформатора может оказаться выгоревшей настолько, что дальнейшее их использование, даже при условии восстановления изоляции, окажется невозможным. В этом случае на месте ремонта изготовляют необходимое количество новых пластин, нарезая их на гильотинных ножницах из листов электротехнической стали, а затем высверливая в пластинах отверстия требуемых диаметров. Новые пластины изготовляют по образцу старых неповрежденных пластин, снятых с магнитопровода. Резка стали и высверливание отверстий должны производиться острым инструментом во избежание снижения магнитных свойств стали в процессе обработки н увеличения вследствие этого потерь в ней. [3]

При пожарах стали или местном замыкании часть пластин магнитопровода ремонтируемого трансформатора может оказаться выгоревшей настолько, что дальнейшее их использование, даже при условии восстановления изоляции, окажется невозможным. Выходом из создавшегося положения является изготовление на месте ремонта необходимого количества новых пластин. Пластины изготовляют, нарезая их на гильотинных ножницах из листов электротехнической стали, а затем высверливая в пластинах отверстия требуемых диаметров. [5]

Учтите, что пожар стали вызывается вихревыми токами в сердечнике трансформатора. [6]

Опасным внутренним повреждением является также пожар стали магнитопровода , который возникает при нарушении изоляции между листами стали сердечника, что ведет к увеличению потерь на гистерезис и вихревые токи. Эти потери вызывают местный нагрев стали, ведущий к дальнейшему разрушению изоляции. Токовая и дифференциальная защиты на этот вид повреждения также не реагируют. Отсюда возникает необходимость в использовании специальной защиты от внутренних повреждений. Для маслонапол-ненных трансформаторов такой защитой является газовая, фиксирующая появление в поврежденном трансформаторе газа. [8]

Опасным внутренним повреждением является также пожар стали магнитопровода , который возникает при нарушении изоляции между листами магнитопровода, что ведет к увеличению потерь на перемагни-чивание и вихревые токи. Потери вызывают местный нагрев стали, ведущий к дальнейшему разрушению изоляции. Защиты, основанные на использовании электрических величин, на этот вид повреждения тоже не реагируют, поэтому возникает необходимость в применении специальной защиты от витковых замыканий и от пожара стали. Для масло-наполненных трансформаторов такой защитой является газовая, основанная на использовании явлений газообразования. Образование газа является следствием разложения масла и других изолирующих материалов под действием электрической дуги при витковых замыканиях или недопустимого нагрева при пожаре стали. Электрическая дуга возникает и при многофазных коротких замыканиях в обмотках, поэтому газовая защита является универсальной защитой от всех внутренних повреждений трансформатора. [9]

Для защиты маслонаполненных трансформаторов от пожара стали магнитопро-вода , возникающего при нарушении изоляции между листами стали сердечника, используется газовая защита; токовая и дифференциальная защиты на этот вид повреждения не реагируют. [10]

Наиболее серьезная неисправность трансформаторов возникает при повреждении магнитопровода пожаре стали ) вследствие нарушения изоляции между отдельными листами стали, стягивающими их болтами. В стыковых магнитопроводах причиной аварий может быть нарушение изоляции в стыках между ярмом и стержнями. [11]

Наиболее серьезная неисправность трансформаторов возникает при повреждении магнитопровода ( 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. [12]

Наиболее серьезная неисправность трансформаторов возникает при повреждении магнитопровода ( 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. [13]

При нарушении изоляции стяжных болтов возможен, так называемый, пожар стали магнитопровода . При соединении болта с сердечником в двух точках может образоваться корот-козамкнутый контур, в котором магнитный поток наводит большие токи, могущие нагреть болт до высокой температуры и вызвать выгорание стали магнитопровода. Измерение сопротивления изоляции доступных стяжных болтов и ярмовых балок производится мегомметром напряжением 1000 — 2500 в относительно магнитопровода. [15]

Источник

Основные повреждения силовых трансформаторов

Повреждения трансформаторов, как правило, являются следствием нарушения дей­ствующих правил эксплуатации, аварийных и нештатных режимов работы, старения изо­ляции обмоток и др. Опыт монтажа и ремонта трансформаторов показывает, что две тре­ти повреждений возникают в результате неудовлетворительного ремонта, монтажа и эксп­луатации, а одна треть — вследствие заводских дефектов. Основные повреждения падают на обмотки, отводы, вводы и переключающие устройства.

Серьезные неисправности трансформаторов возникают при повреждении магнито­провода (рис. 4.1), вследствие нарушения изоляции между отдельными листами электротех­нической стали и стягивающими их болтами. В стыковых магнитопроводах причиной аварии бывает нарушение изоляции в стыках между ярмами 6; 8 и стержнями 1. Местные нагревы стали магнитопровода возникают в результате разрушения или износа изоляции стяжных шпи­лек 4, повреждения межлистовой изоляции и плохого электрического контакта.

Частота и серьезность повреждений сердечника трансформатора зависят от качества изо­ляции стальных пластин. При повреждении межлистовой изоляции и, как следствие, объедине­нии вихревых токов могут выгореть пластины электротехнической стали. Это явление называют «пожар стали»; дефект устраняется за­меной выгоревших пластин. Изоля-

цию листов лучше всего производить маслостойкими изоляционными лаками (на­пример, № 202,302). Лаковая пленка об­ладает высокой механической прочно­стью, нагревостойкостью и значитель­ным электрическим сопротивлением. Повреждение или разрушение изоляции изоляционных трубок стяжных шпилек требует их замены бакелитовыми или бумажно-бакелитовыми трубками.

Рис. 4.1. Схематическое изображение магнитопровода: 1 — стержень; 2 — вертикальная стяжная шпилька; 3 — места прессующих шпилек стержня; 4—стяжная шпилька; 5 — вер­хняя ярмовая балка; 6— верхнее ярмо; 7— нижняя ярмовая балка; 8 — нижнее ярмо

Обрывы заземления магнито­провода приводят к его поврежде­нию, поэтому все металлические час­ти, кроме стяжных шпилек, должны быть заземлены. Способы заземления зависят от конструкции сердечника.

Обмотки — наиболее уязвимая часть трансформато­ра, повреждение их изоляции создает опасность КЗ. Весьма зна­чительно снижают электрическую прочность изоляции хими­ческие процессы, происходящие в трансформаторе из-за нали­чия в ней посторонних примесей: влаги (недостаточная сушка обмоток после ремонта, увлажнение охлаждающего масла); ос­татка растворителя пропиточного лака; воздуха или газов, ос­тавшихся в изоляции после заливки бака маслом; посторонних механических примесей и твердых частиц.

При повышенном нагреве внутренних частей трансфор- Рис. 4.2. Графики переходных
матора химические процессы становятся более интенсивны- процессов при КЗ

ми и их отрицательное воздействие на изоляцию резко воз-

Наиболее часто встречаются следующие повреждения: короткое замыкание между вит­ками, а также обмотки на корпус; межсекционные пробои; обрыв цепи; электродинамичес­кие разрушения.

При внезапном коротком замыкании на зажимах вторичной обмотки в трансформато­ре возникает переходный процесс, сопровождаемый возникновением большого мгновенно­го тока КЗ (i_к). Этот ток можно рассматривать как результирующий двух токов: устано­вившегося i_к.уст и тока переходного процесса i_к.пер, постоянного по направлению, но убы­вающего по экспоненциальному закону.

Наиболее неблагоприятные условия КЗ могут быть в момент, когда мгновенное зна­чение первичного напряжения равно нулю (и₁= 0). На рис. 4.2 построена кривая тока i_к для этого условия. Ток внезапного к.з. (ударный ток) может достигать двойного значения уста­новившегося тока КЗ (i_к.уст) и в 20—40 раз превышать номинальное значение тока.

Переходный процесс при внезапном к.з. у трансформаторов малой мощности длится не более одного периода, а у трансформаторов большой мощности — 6-7 периодов. Затем трансформатор переходит в режим установившегося к.з., при этом в обмотках протекают токи i_к.уст, значение которых хотя и меньше тока i_к при переходном процессе, но все же во много раз превышают номинальное значение. Несмотря на кратковременность процесса КЗ, он представляет собой значительную опасность для обмоток трансформатора: во-пер­вых, чрезмерно большой ток КЗ i_к резко повышает температуру обмоток, что может повре­дить их изоляцию; во-вторых, резко увеличиваются электромагнитные силы в них.

Значение удельной электромагнитной силы, действующей на витки обмоток, опреде­ляют произведением магнитной индукции поля рассеяния В_d на ток / в витке обмотки:

гдеF—удельная электромагнитная сила, Н/м. С увеличением силы тока растет также и индукция поля рассеяния, поэтому сила F растет пропорци­онально квадрату тока (F º i 2 ). Так, если ток в витке i = 100 А и индукция В_d = 0,1 Тл, то F = 0,1 х 100 = 10 Н/м. Такая сила не вызывает заметных деформаций витков обмотки. Но, если при внезапном КЗ бросок тока i_к может достигать значения, превышающего номинальный ток в 30 раз, в этом случае электромагнитная сила возрастет в 900 раз и станет равной 9000 Н/м. Такая сила может вызвать значительные механические разру­шения в трансформаторе.

То же самое происходит и при толчковых нагрузках. Если они повторяются достаточно часто, то электродинамические усилия, деформируя обмотку изнутри, ослабляют ее и после нескольких та­ких нагрузок обмотка разрывается (рис. 4.3). Особенно часто это происходит у трансформаторов, имеющих большой срок службы.

Наиболее частое повреждение обмоток силовых трансформаторов — это отгорание их соединений с вводом. В основном этот дефект возникает при некачественной эксплуата­ции силового трансформатора. В процессе эксплуатации из-за вибрации сердечника проис­ходит ослабление или обрыв контактов между вводами и обмоткой. Дефект устраняется только при капитальном ремонте трансформатора, следовательно, в этом случае необходи­ма замена силового трансформатора.

Основные неисправности вводов трансформаторов — трещины, сколы и разрушения изоляторов в результате атмосферных перенапряжений, наброса металличес­ких предметов или попадания животных на трансформатор, что приводит к межфазному КЗ на вводах, а также загрязнение изоляторов, некачественная армировка и уплотнение, срыв резьбы их стержней при неправильном навинчивании и затягивании гайки. Наиболее харак­терные повреждения вводов — течь масла между фланцем ввода с резиновой прокладкой и крышкой, в армировке или в местах выхода стержня. Повреждение вводов, как правило, сопровождается пожарами трансформаторов, приносящими значительный ущерб.

Повреждения вводов 110 кВ и выше связаны в основном с увлажнением бумажной осно­вы. Попадание влаги внутрь вводов возможно при некачественном выполнении уплотнений, при доливке вводов трансформаторным маслом с пониженной диэлектрической прочностью.

Характерной причиной повреждения фарфоровых вводов является нагрев контактов в резь­бовых соединениях составных токоведущих шпилек или в месте присоединения наружных шин.

Сравнительно распространенными случаями повреждения бака, вызывающими его течь, являются нарушения сварных швов и недостаточная плотность прокладки между баком и крышкой. Основная причина повреждения расширителя, выхлопной трубы и крышки с внут­ренней стороны — это ржавчина, которая образуется в основном из-за конденсата.

Повреждения переключателей напряжения. Переключатели ТПСУ-9-120/11 и ТПСУ-9-120/12, применяются в трансформаторах на­пряжением до 10 кВ и мощностью до 1000 кВ • А включительно; пере­ключатели устанавливают под крышкой трансформатора (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Переключатель ТПСУ-9-120/11: 1 — колпак переключателя; 2 — алюминевая крышка сальника; 3—бумажно- ба­келитовый цилиндр; 4—бу­мажно- бакелитовые втулки; 5—гетинаксовый диск; 6-латунные никелированные цилиндрические контактные стержни; 7 — сегментные латунные контакты

Частыми повреждениями переключателей являются оплавления и подгорания контактных поверхностей, вызываемые термическим действием токов КЗ, а также недостаточным давлением (нажатием) сегментных латунных контактов 7 на цилиндрические неподвиж­ные били неполным их соприкосновением между собой. При значи­тельных оплавлениях и полном выгорании контактов переключатель заменяют новым. Исправная пружина для переключателей ТПСУ, ПТО должна обеспечивать усилие контактов в рабочем положении, равное 50—60 Н; ее исправность проверяют путем переключения по всем ступеням. При этом каждое положение переключателя должно четко фиксироваться и сопровождаться щелчком. При осмотре пере­ключателя его следует очистить, закрепить и подтянуть контакты. Иногда контактная поверхность переключателей покрывается очень стойкой, твердой и тонкой пленкой — продуктом старения масла.

Дефектировка трансформатора — комплекс работ по выявлению характера и степени повреждения его отдельных час­тей — наиболее ответственный этап ремонта, поскольку при этом определяются действительный характер и размеры повреждений, а также объем предстоящего ремонта и потребность в ремонтных материалах и оснастке. Работник, производящий дефектировку, должен хорошо знать не только признаки и причины неисправнос­ти, но и способы их безошибочного выявления и устранения.

Повреждение внешних деталей трансформатора (расширите­ля, бака, арматуры, наружной части вводов, пробивного предохра-

нителя) можно выявить тщательными осмотрами, а внутренних деталей — различными испытаниями. Однако результаты испытаний не всегда позволяют точно установить дей­ствительный характер повреждений, поскольку любое отклонение от нормы, выявленное в результате испытаний (например, повышенный ток холостого хода), может быть вызвано различными причинами, в том числе витковым замыканием в обмотке, наличием замкнуто­го контура тока через стяжные болты и прессующие детали, неправильным включением параллельных обмоток и др. Поэтому в процессе дефектировки, как правило, разбирают трансформатор и при необходимости поднимают активную часть, что позволяет не только точно установить причины, характер и масштабы повреждений, но и определить требуемые для ремонта трансформатора материалы, инструменты и приспособления, а также время.

Дата добавления: 2017-11-04 ; просмотров: 8683 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник