Как уж говорилось, электрическими трансформаторами называют устройства с двумя или большим количеством обмоток, преобразующие величину переменного тока. Основа устройств - явление электромагнитной индукции. К наиболее распространенному виду относится силовой трансформатор, принцип действия которого основан на преобразовании энергии одного напряжения в другое. Как правило, его используют в радиотехнике, электросети и системах автоматики. Один из видов силовых трансформаторов - масляный силовой трансформатор. У данного вида трансформатора есть свои преимущества, которые выгодно выделяют его на фоне собратьев. Особенно он востребован на многих производствах, которые требуют большого потребления электрической энергии. Современные масляные трансформаторы являются высокотехнологичными устройствами, которые достаточно просты в эксплуатации и достаточно надёжны.

Этот вид трансформаторов способен с лёгкостью выдерживать различные температурные режимы и потому прекрасно работает как при очень высоких температурах окружающей среды, так и при особенно низких, что позволяет использовать его в регионах с самым различным климатом. Его температурные рамки колеблются от плюс сорока градусов по Цельсию, до минус шестидесяти. Благодаря возможности работы в таких низких температурах, его нередко применяют в условиях крайнего севера.

Коэффициент полезного действия устройства с наибольшей мощностью равен 99%. Удельная силовая мощность напрямую зависит от массы, габаритов и условий транспортировки. В списке основных параметров: мощность, напряжение, ток, холостой ход, потеря короткого замыкания и ток холостого хода.

Но для того, чтобы масляный трансформатор всегда работал исправно, требуется выполнение определённых правил. И в первую очередь необходимо учитывать какого качества используется масло. В нём ни в коем случае не должны присутствовать вредные примеси и пыль в изрядных количествах (определённый процент примесей всегда допускается). Далее, для исправной и долгой работы, среда в которой он работает, обязательно должна соответствовать определённым нормам техники безопасности.

Применение масляного трансформатора

Используют масляные трансформаторы, как уже писалось выше, в самых различных сферах народного хозяйства и промышленности, вследствие чего тяжело выделить что-то одно. Далее рассмотрим принцип действия. Сразу упомянем тот факт, что главной особенностью такого трансформатора является специальный маслорасширитель, который способствует компенсации температурных изменений объёмов масла.

Другой очень важной деталью, которая составляет маслорасширитель, является осушитель воздуха, встроенный прямо внутрь. Его роль, как составляющего элемента, очень важна, поскольку именно осушитель воздуха препятствует попаданию в устройство посторонних элементов, имеющих возможность нарушить работу системы. Это может быть обычная пыль, но как следует из самого названия элемента, осушитель воздуха также предохраняет масляный трансформатор от излишней влажность, благодаря чему увеличиваются эксплуатационные качества данного устройства. Кацман, М.М. Электрические машины/М.М. Кацман.- М.: Высшая школа, 2004.- 464с.

Устройство масляного трансформатора

Что представляет собой масляный трансформатор? Рассмотрим особенности его конструкции. В первую очередь такой трансформатор создаётся очень компактным устройством, которое с лёгкостью можно разместить как снаружи, так и внутри здания. Его корпус надёжно защищён от влияния окружающей среды, но дополнительную защиту, как писалось выше, также обеспечивают и составляющие элементы устройства. Помимо этого внутренняя конструкция такова, что содержит в себе гильзу, предназначенную для жидкостного термометра. Жидкостный термометр в свою очередь предназначен для измерения температурного режима верхних слоёв масла, что обеспечивает дополнительный контроль за работой устройства.

В целом устройство представляет собой конструкцию, состоящую из балок магнитопровода, которые имеют обмотки. Как правило, для более надёжной работы обмотки очень надёжно на нём крепятся. Балки защищены специальным корпусом, представляющим собой особый защитный бак с надёжно закрывающимся корпусом. Через эту крышку проведены цепи связанные с обмоткой. Это делается при помощи проходных изоляторов, что также обеспечивает наибольшую эффективность и безопасность устройства.

Над самой крышкой располагается расширитель, который через трубопровод соединён с баком, а через разрез в самом соединительном трубопроводе устанавливается газовое реле. Также немаловажной деталью масляного трансформатора является выхлопная труба, которая предназначена для того, чтобы выводить наружу вредные газы и масло. Обеспечивает управление рукоятка, монтированная на крышке бака и оснащённая переключателями. Для большей безопасности, крышка трансформатора обеспечена целой системой зажимов и магнитных замков.

Силовые масляные трансформаторы отличаются по своей конструкции рядом преимуществ перед трансформаторами сухими. В первую очередь, потому что их обмотка надежно защищена от воздействия окружающей среды, а сам трансформатор обладает невысоким реактивным сопротивлением, что делает его очень надежным и позволяет снизить эксплуатационный надзор. Также силовые масляные трансформаторы отличаются герметичностью, так как в них полностью исключено контактирование масла и внешней среды, поэтому можно говорить о том, что масло таким образом полностью защищено от окисления и увлажнения. Силовым масляным трансформаторам не требуется капитальный ремонт или профилактика, если повреждения и происходят, то только по причине ослабления шинных соединений на наружных выводных контактах НН. Именно поэтому за этими соединениями необходимо следить с особой тщательностью.

Масляные трансформаторы типа ТМ

Внутренний объем трансформаторов ТМ имеет сообщение с окружающей средой, температурные изменения объёма масла, происходящие во время эксплуатации, компенсируются за счет объёма расширителя. Для отчистки от влаги и промышленных загрязнений воздуха, поступающего в трансформатор при температурных колебаниях уровня масла, расширитель снабжается воздухоосушителем.

В стандартном конструктивном исполнении трансформаторы масляные типа ТМ не предназначены для работы в условиях вибрации, тряски, ударов, в химически активной среде. Высота установки над уровнем моря не более 1000 м.

Номинальная частота трансформатора масляных типа ТМ 50 Гц. Регулировка напряжения РПН. Номинальное напряжение ВН 10 и 6 кВ, НН 400В и 230В, возможно иное по требованию заказчика.

Подобные трансформаторы одинаково надежно работают в разных климатических условиях. При этом срок службы трансформаторов ТМ составляет не менее 25 лет. Энергетика. Оборудование Документация [Электронный ресурс]: сайт: http://forca.ru /. - раздел книги

1.2 Установка, ремонт и замена масляных трансформаторов

Установка масляных трансформаторов

При установке силовых трансформаторов следует руководствоваться нормативным документом "Правила устройства электроустановок". Этот документ распространяется на установку трансформаторов в закрытом помещении и на открытом воздухе. Для установки на открытом воздухе в макроклиматических районах с холодным климатом, применяются трансформаторы специального исполнения.

Для работы трансформатора должны выбираться параметры в соответствии с режимами их работы. Чтобы трансформатор эксплуатировался максимально долго, должны учитываться все нагрузки, а также возможные длительные перегрузки. Трансформатор должен быть установлен так, чтобы было безопасно и удобно наблюдать за уровнем масла в маслоуказателе без отключения напряжения.

Чтобы наблюдать в темное время суток за состоянием масла в трансформаторе, должно быть предусмотрено освещение маслоуказателей. Так же для наблюдения и снятия проб газа без отключения напряжения должна соблюдаться техника безопасности. При установке трансформатора, конструкция должна иметь высоту от уровня головки рельса до крышки бака от 3м и более. На крышках бака по ГОСТУ допускается установка разрядников не выше 35кВ.

В трансформаторах имеющих катки, в фундаменте предусматриваются направляющие. Для закрепления трансформатора на направляющих используются упоры, которые устанавливаются на обеих сторонах трансформатора. На фундаменте должно быть специальное место для установки домкратов, которые применяются для наклона трансформатора. Уклон масляных трансформаторов необходим для поступления газа к газовому реле, который создается путем установки подкладок под катки.

Газовое реле для удобства и безопасности располагается вблизи стационарной лестницы.

На трансформаторах массой 20т предусмотрены анкеры, позволяющие закреплять за них лебедки, направляющие блоки, полиспасты, которые применяются для передвижения трансформатора в обоих направлениях.

Если расстояние в свету менее 15 м для свободно стоящих трансформаторов и менее 25м для трансформаторов, установленных вдоль наружных стен зданий электростанций на расстоянии от стен менее 40м, то трансформаторы единичной мощности 110кВ и выше, 63 МВА и более, имеют разделительные перегородки, которые устанавливаются между ними и трансформаторами любой мощности.

Разделительные перегородки имеют ширину не менее ширины маслоприемника. Высота перегородок должна быть не менее высоты вводов высшего напряжения. Разделительные перегородки должны иметь высокую огнестойкость и выдерживать не менее 1,5 ч. Расстояние в свету между трансформатором и перегородкой по регламентам установки должно быть не менее 1,5м.

Если силовые трансформаторы оборудованы автоматическим стационарным устройством пожаротушения, и присоединены в зоне действия защиты от внутренних повреждений данного трансформатора, в этом случае, разрешается вместо разделительной перегородки установить автоматическую систему пожаротушения трансформатора.

В районах регулируемых трансформаторов устанавливаются последовательные регулировочные трансформаторы. При их установке должна быть предусмотрена перекатка по общему пути.

Автоматическая установка пожаротушения и установка кондиционера по усмотрению заказчика предназначены для трансформаторов 500 кВ не зависимо от их мощности, в том числе 220-330 кВ мощностью 200МВА.

Система пожаротушения должна быть включена только на поврежденных фазах. Установка производится в помещениях на 1 этаже в закрытой камере и изолированных от других помещений, а так же разрешается установка на 2 этаже где уровень пола не должен достигать 1 этажа на 1 м в местах где есть возможность транспортировки данного трансформатора наружу.

Разрешается установка двух масляных трансформаторов в одну камеру с мощностью не более 1 МВА одного трансформатора.

Для масляных трансформаторов, которые устанавливаются в помещениях, расстояние в свету должно быть наиболее выступающих частей, которые расположен на высоте 1.9 м от пола.

· 0,3 м - до задней и боковых стен, для трансформаторов мощностью до 0, 4 МВА;

· 0,6 м - до задней и боковых стен, для трансформаторов большей мощности;

· 0,6 м - со стороны входа: до полотна двери или выступающих частей стены, для трансформаторов от 0,4 МВА до 1,6 МВА;

· 1 м - со стороны входа: до полотна двери или выступающих частей стены, для трансформаторов более 1,6 МВА.

При установке масляного трансформатора, пол должен иметь уклон в сторону маслоприемника на 2%. Для осмотра трансформатора не заходя в камеру, устанавливается барьер на высоте 1,2 м.

Камеры трансформатора оборудованы: разъединителями, предохранителями, выключателями нагрузки, разрядниками и дугогасящими заземляющими реакторами, при этом еще устанавливается система охлаждения.

Для безопасности каждая камера должна иметь отдельный выход наружу или смежное помещение с несгораемым полом, который не содержит огнеопасных и взрывоопасных предметов.

Трансформатор должен быть установлен таким образом, чтобы расстояние по горизонтали от дверного проема трансформаторной камеры встроенной или пристроенной подстанции, до проема ближайшего окна или двери помещения должно составлять не менее 1 м.

Если ширина между зданиями менее 5 м., то выкатка трансформатора мощностью более 0,1 МВА из камеры во внутренние проезды запрещена. Так же должна быть установлена система вентиляции для отвода теплоты, которая не должно быть связана с другими вентиляционными системами.

Стенки вентиляционных каналов и шахт имеют предел огнестойкости не менее 0,75ч.

Вентиляционные шахты выполнены таким образом, что при образовании или попадании влаги она не стекает на трансформатор. Чтобы избежать попадания снега и дождя в вентиляционные окна, они должны быть закрыты сеткой размером 1Х1.

Вытяжные шахты камер трансформаторов, пристроенных к зданиям с несгораемыми стенами, но имеющим кровлю из сгораемого материала, должны быть отнесены от стен здания не менее чем на 1.5 м, или же конструкции кровли из сгораемого материала, должны быть защищены парапетом из несгораемого материала высотой не менее 0,6 м. Вывод шахт выше кровли здания в этом случае не обязателен.

При установке вытяжных шахт, работа должна выполняться таким образом, чтобы отверстия не были установлены напротив оконных проемов зданий. Если в вентиляционном отверстии камеры трансформатора имеется окно, тогда под этим окно требуется сделать козырек над дверью с вылетом 0,7 м, длина козырька должна быть не менее 0,8м в каждую сторону. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей - М.: Омега-Л, 2013.

Трансформаторы, имеющие искусственное охлаждение должны быть установлены с автоматическим пуском и остановкой устройства системы охлаждения.

При первом признаке повышения температуры верхних слоев масла или обмоток независимо от этого по току нагрузки трансформатора автоматически происходит пуск охлаждения. Поток воздуха не должен быть направлен на бак трансформатора.

Для того чтобы выкатить трансформатор без слива масла, задвижки охладительных устройств должны быть расположены таким образом чтобы обеспечить удобный доступ к ним и возможность отсоединения трансформатора от системы охлаждения.

Для прекращения циркуляции масла, охлаждающей воды или остановки вентиляторов дутья, на трансформаторах устанавливается сигнализация.

Для шкафов приводов устройств регулирования напряжения под нагрузкой устанавливается электрический подогрев.

Масла трансформатора в эластичном резервуаре, должны быть защищены от солнечных лучей и от температуры не ниже - 35 С.

Ремонт масляных трансформаторов

В процессе эксплуатации отдельные части трансформатора под влиянием термических, электродинамических, механических и других воздействий постепенно теряют свои первоначальные свойства и могут прийти в негодность.

В целях своевременного обнаружения и устранения развивающихся дефектов и предупреждения аварийных отключений для трансформаторов периодически проводятся текущие и капитальные ремонты.

Текущий ремонт

Текущий ремонт трансформатора производится в следующем объеме:

а) наружный осмотр и устранение обнаруженных дефектов, поддающихся устранению на месте,

б) чистка изоляторов и бака,

в) спуск грязи из расширителя, доливка в случае необходимости масла, проверка маслоуказателя,

г) проверка опускного крана и уплотнений,

д) осмотр и чистка охлаждающих устройств,

е) проверка газовой защиты,

ж) проверка целости мембраны выхлопной трубы,

з) проведение измерений и испытаний.

Для трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой производятся внеочередные ремонты регулирующего устройства в соответствии с указаниями заводской инструкции в зависимости от числа произведенных переключений.

При ремонте трансформаторов с принудительным масловодяным охлаждением следует обратить особое внимание на отсутствие подсоса воздуха в систему циркуляции масла и на проверку герметичности охладителей.

Герметичность охладителей проверяется путем создания избыточного давления поочередно со стороны масляной, а затем водяной системы согласно действующим инструкциям.

Периодичность чистки и испытания охладителей зависит от местных условий (загрязнения воды, состояния охладителей) и производится не реже 1 раза в год.

При ремонте проверяется также состояние термосифонных фильтров и воздухоосушителей.

У маслонаполненных вводов трансформаторов при ремонте производятся отбор пробы масла, доливка масла, в случае необходимости - и измерение тангенса угла диэлектрических потерь (не реже 1 раза в 6 лет).

Ввиду того что масло в вводах трансформаторов через несколько лет работы приходит в негодность, при ремонте иногда возникает необходимость смены ввода. Опыт эксплуатации также показывает, что для маслонаполненных вводов с барьерной изоляцией через 10 - 12 лет работы на трансформаторах недостаточна только смена масла, а необходим капитальный ремонт с разборкой, чисткой и при необходимости сменной изоляции ввода.

Капитальный ремонт трансформаторов

Трансформатор имеет достаточно большие запасы электрической прочности изоляции и является весьма надежным аппаратом в эксплуатации.

Трансформаторы имеют маслобарьерную изоляцию. В качестве основной твердой изоляции для трансформатора используется прессшпан. Изготовляемый до последнего времени отечественными заводами прессшпан дает с течением времени усадку, что является его существенным недостатком.

Как правило, для трансформаторов применяется жесткая система запрессовки обмотки, которая не обеспечивает автоматическую подпрессовку обмотки по мере усадки прессшпана. Поэтому после нескольких лет работы для трансформаторов предусматривается проведение капитальных ремонтов, при которых основное внимание должно быть уделено подпрессовке обмоток.

При отсутствии необходимых подъемных приспособлений капитальный ремонт допускается производить с осмотром сердечника в баке (при снятой крышке), если при этом обеспечена возможность производства подпрессовки и расклиновки обмоток.

Для ответственных трансформаторов первоначальный срок капитального ремонта после ввода в эксплуатацию установлен в 6 лет, для остальных - по результатам испытаний по мере необходимости.

Капитальный ремонт трансформатора производится в следующем объеме:

а) вскрытие трансформатора, подъем сердечника (или съемного бака) и осмотр его,

б) ремонт магнитопровода, обмоток (подпрессовка), переключателей и отводов,

в) ремонт крышки, расширителя, выхлопной трубы (проверка целости мембраны), радиаторов, термосифонного фильтра, воздухоосушителя, кранов, изоляторов,

г) ремонт охлаждающих устройств,

д) чистка и окраска бака,

е) проверка контрольно-измерительных приборов, сигнальных и защитных устройств,

ж) очистка или смена масла,

з) сушка активной части (в случае необходимости),

и) сборка трансформатора,

к) проведение измерений и испытаний.

Замена масляных трансформаторов

Современные масляные трансформаторы - не самое сильное звено в энергетической цепочке между производителями электроэнергии и конечными потребителями. Как известно, трансформаторы не имеют, каких либо движущихся деталей, их к. п. д. преобразования напряжения превышает 99%, таким образом, срок их полезного использования измеряется, а вернее, может измеряться десятилетиями.

В то же время, внезапное повреждение трансформатора может привести к значительным затратам на его ремонт или замену, особенно если такие повреждения происходят неожиданно, и невозможно предпринять меры для планового отключения.

Как узнать, нужно ли менять трансформатор?

Во-первых, если Ваши данные показывают, что трансформатор систематически подвергается перегрузкам, необходимо заменить его на трансформатор большей мощности. Продолжение эксплуатации имеющегося трансформатора приведет к его повреждению из-за перегрева, и вполне возможно, в самое неудобное время.

Если отборы и анализ масла не предусмотрены Вашим регламентом технического обслуживания, Вы должны исправить ошибку и начать отбор образцов масла и проводить анализ на наличие влаги в нем. В комплексе с измерениями сопротивления или коэффициента прочности (стойкости), изоляции, предоставит Вам информацию об уровне ее влажности. Коэффициенты прочности изоляции более старых трансформаторов не должны превышать 4% от начальной. Наиболее вероятной причиной превышения этого порога есть влажность изоляции.

Во-вторых, Вы должны брать образцы масла для развернутого анализа на наличие газа. Когда погруженная в масляную ванну целлюлоза подвергается тепловому воздействию, ее характеристики ухудшаются, приводя к формированию воды, кислот, углекислого газа и угарного газа. Анализ поможет обнаружить признаки наличия нескольких газов, которые могли бы указать на другие существующие проблемы, и на которые тоже следует обратить внимание, но наличие СО2 и / или СО указывает на перегрев и возможную угрозу для нормальной работы трансформатора.

Продолжение срока полезного использования трансформатора является единственной и самой важной стратегией усиления надежности инфраструктуры энергопоставляющих компаний. От силовых трансформаторов ожидают надежности и длительной работоспособности.

Двадцать - тридцать лет - абсолютно реальный "рабочий возраст" трансформатора. Но если трансформатор подвергался серьезным угрозам, включая многочисленные ошибки, если допускались периодические перегрузки и утечки масла, позволяющие проникновение влаги, срок его работоспособности может быть значительно короче. Макаров Е.Ф. Обслуживание и ремонт электрооборудования

1.3 Охлаждение масляных трансформаторов