Общие принципы организации обслуживания и ремонта устройств электроснабжения

После приемки подливки фундаментной плиты и необходимой выдержки бетона на плите устанавливают стояковые подшипники. Через оси крайних подшипниковых стояков натягивают стальную струну и стояки перемещают так, чтобы отвесы, опущенные со струны, натянутой но основной оси машины, совпали со струной, натянутой по осям крайних стояков подшипников. Промежуточные стояковые подшипники устанавливают и выверяют по этой струне. Установку подшипниковых стояков в горизонтальной плоскости выверяют по гидростатическому уровню.

Рис 9. Опорный узел: 1 -- пластина; 2 -- фундаментная плита; 3 -- гайка; 4 -- специальный болт, 5 -- шайба, 6 -- сухарь; 7 -- фундамент, 8 -- слой клея.

После выверки затягивают все болты, крепящие подшипниковые стояки к фундаментной плите. Подгонку вкладышей подшипников выполняют в соответствии с инструкцией предприятия-изготовителя и. При установке стояковых подшипников обеспечивают изоляцию от фундаментной плиты тех из них, для которых она предусмотрена в формуляре машины и в проекте.

Организациями Минмонтажспецстроя применяется монтаж электрических машин на бетонных фундаментах без устройства анкерных колодцев на приклеенных опорных узлах (рис. 8 и 9). Этот способ применяется при монтаже электрических машин, имеющих фундаментные плиты и монтируемых на бетонных фундаментах. Способ не применяется для машин, установленных на балках. На фундаменте размечают площадки под пластины 1 (рис. 9) и зачищают их шлифовальной машиной от цементной пленки. Опорные узлы подвешивают над фундаментной плитой и выверяют электрическую машину. Зачищают площадки от пыли, а склеиваемые поверхности опорных узлов очищают от коррозии и грязи и протирают ацетоном. На площадки фундамента наносят слой эпоксидного клея толщиной 5--10 мм и опытные узлы прижимают к фундаменту до появления клея у краев пластин. Специальные болты 4 опорного узла можно затягивать через 24 ч после приклейки узла с усилием не более 2,5 кН. Окончательную затяжку болтов 4 разрешается производить не менее чем через 4 сут после подливки фундаментной плиты бетонной смесью и достижения бетоном подливки прочности не менее 12- 10е Па (120 кгс/см2). На рис. 9 показана установка машины на опорных узлах.

Состав эпоксидного клея (рис. 10), частей (по массе): эпоксидная смола ЭД-16 или ЭД-20-- 100; пластификатор дибутилфталат (ДБФ)--20; отвердитель полиэтиленполиамин (ПЭПА) -- 15; кварцевый песок -- 300.

Неразъемный статор устанавливают краном и выверяют по основной и поперечной осям в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Рис. 10. Установка электрической машины на приклеенных опорных узлах: 1-- электрическая машина; 2-- фундаментная плита, 3 -- слой бетонной подливки; 4 -- фундамент; 5 -- слой клея; 6 -- установочное приспособление, 7 -- опорный узел

Если машина имеет разъемный статор, краном устанавливают на фундаментную плиту нижнюю половину статора и выверяют ее по осям. Затем краном поднимают вал ротора машины (рис.11) и укладывают его в подшипниковые стояки. Валы соседних машин соединяют муфтами. После этого устанавливают верхнюю половину статора и производят регулировку равномерности воздушного зазора по окружности ротора -- по четырем точкам (0, 90, 180 и 360°). Измерение зазоров производят клиновым щупом. Затягивают болты, скрепляющие верхнюю и нижнюю половины статора. После выверки установки машины (агрегата) и составления акта, фиксирующего ее правильность и соответствие инструкции предприятия-изготовителя и нормам, устанавливают на место лобовые щиты и кожухи, щеточный суппорт, траверсы и щетки.

Рис 11. Траверса для такелажа роторов массой 150--200 т: 1 -- стальная поперечно клепанная или сваренная из листа, 2 -- подушки с седловинами для стопоров 3 -- подвески (инвентарные стропы)

Общая последовательность монтажных работ при установке машин большой мощности следующая:

· распаковка и размещение частей машины на монтажной площадке в машинном зале;

· очистка частей машины от грязи и ржавчины, ревизия их исправности, очистка поверхности фундамента, выверка в горизонтальной плоскости основания фундаментной плиты;

· установка подшипниковых стояков и изоляция от фундаментной плиты тех из них, для которых она предусмотрена предприятием- изготовителем; установка статора и ротора;

· сопряжение валов и установка их;

· подгонка подшипников и вкладышей, уплотнение подшипников;

· выверка воздушных зазоров;

· выполнение внутренних соединений машины;

· обработка коллектора и контактных колец;

· монтаж коммутирующих устройств (суппорт, траверсы, щетки); проверка состояния изоляции и при необходимости контрольный прогрев или сушка;

· установка контрольных шпилек (конических штифтов) для надежного фиксирования положения станин и подшипниковых стояков;

· монтаж систем смазки и принудительной вентиляции.

Подготовка электрических машин к пуску

Перед первым пуском электрической машины должны быть выполнены следующие работы:

1. Машинное помещение и фундаментная яма машины очищаются от грязи, мусора, пыли.

2. Проверяется отсутствие в электрической машине посторонних предметов, осуществляется продувка машины сжатым воздухом. Воздух должен быть сухим и чистым.

3. Проводятся испытания неподвижной электрической машины в соответствии с гл. 1 -8 ПУЭ.

4. Проверяются системы маслосмазки и охлаждения.

5. Проверяется действие защитной и сигнальной аппаратуры.

6. Проверяются правильность присоединения выводов машины к сети и надежность заземления корпуса.

7. Провернуть ротор вручную или краном для проверки свободного вращения и смазки подшипника.

Пробный пуск электрической машины

Пробный пуск электрической машины осуществляется в следующей последовательности:

1. Кратковременный пуск электрической машины. Определение направления вращения и отсутствие задеваний и ненормальных явлений.

2. Пуск электрической машины на более длительное время. Определение отсутствия стука в подшипниках, ненормальностей в работе машины.

3. Проверка нагрева подшипников, вращения смазочных колец, регулировка подачи масла в подшипники.

4. Проверка работы системы охлаждения на холостом ходу машины и под нагрузкой.

5. Проведение испытаний электрической машины на холостом ходу и под нагрузкой.

6. Проверка коммутации электрической машины, производят полировку коллектора.

7. Проверка работы электрической машины под нагрузкой.

8. Проверка вибрации электрической машины.

Проверка колец коллектора и установка щеточного устройства.

В процессе длительной работы у машин постоянного тока повреждается чаще всего коллектор: нарушается его геометрически правильная форма, происходят замыканий коллекторных пластин, выступает межпластинная изоляция над пластинами, изнашиваются и оплавляются пластины коллектора.

Рис. 12. Переносные приспособления для проточки (а) и шлифовки (б) коллектора при вращении якоря машины постоянного тока в собственных подшипниках: 1 -- станина, 2 -- суппорт, 3 -- резец, 4 -- карборундовый круг . 5 -- гибкий вал, б -- электродвигатель

Нарушение геометрически правильной формы коллектора происходит чаще всего из-за неудовлетворительной эксплуатации машин и, главным образом, несвоевременного продороживания коллектора. Неисправность характеризуется образованием волнистости на рабочей поверхности коллектора вследствие неравномерного износа его пластин в продольном направлении и повышенным радиальным биением.

Чтобы устранить дефект, восстановить правильную геометрическую форму и создать требуемую шероховатость поверхности, коллектор обтачивают на токарном станке, а затем шлифуют и полируют. Для получения коллектора правильной геометрической формы следует тщательно выверить вал (при установке якоря на станке) по его шейкам предварительно рейсмасом, а затем индикатором. Обточку коллектора производят при минимальной подаче (не более 0,05 мм/об) резцами с пластинами, из твердого сплава ВК-6 или ВК-8, со скоростью резания 1 -- 1,5 м/с, не превышающей номинальной рабочей окружной скорости коллектора. При обточке следует снимать с коллектора столько металла, сколько необходимо для устранения дефекта.

По окончании обточки коллектор продороживают, а затем шлифуют и полируют. В ремонтной практике обточку и шлифовку производят с помощью переносных приспособлений (рис. 12, а, б) при вращении якоря машины в собственных подшипниках. Шлифовку коллектора выполняют при номинальной частоте вращения якоря. Полировку -- с помощью деревянных брусков из несмолистых пород древесины (бук, клен), которые вставляют в щеткодержатели вместо щеток так, чтобы их волокна были расположены перпендикулярно к коллектору. Полировка способствует более быстрому образованию на поверхности коллектора оксидной пленки («политуры»), необходимой для хорошей коммутации.

Щеточный аппарат (рис. 13) состоит из траверсы, щеточных пальцев и щеткодержателей. Траверса (рис. 13, а) служит для крепления на ее щеточных пальцах щеткодержателей (рис. 13, б, в, г), создающих необходимую электрическую цепь. Щеткодержатель состоит из обоймы и нажимного устройства, обеспечивающего прилегание щетки к коллектору с необходимым усилием. Давление (0,02 -- 0,04 МПа) на щетку должно быть отрегулировано так, чтобы был плотный и надежный контакт между щеткой и коллектором.

В машинах постоянного тока применяют щеткодержатели двух типов: радиальные, у которых ось щетки совпадает с продолжением радиуса коллектора, (см. рис. 13, в), и реактивные, у которых ось щетки расположена под углом к продолжению радиуса коллектора в сторону его вращения (см. рис. 12, г).

Щетка (рис. 14) представляет собой прямоугольный брусок из композиций, выполненных на основе графита.

Она снабжена гибким медным канатиком 7, один конец которого заармирован в щетку, а другой свободный -- снабжен наконечником 2 для присоединения к щеточному аппарату. Все щеткодержатели одной полярности соединены между собой сборными шинами, подключенными к выводам машины.

Применяемые в машинах постоянного тока щетки имеют маркировку, характеризующую их состав и физические свойства. Щетки, используемые в машинах общепромышленного назначения, подразделяются на три основные группы: графитные, угольно-графитные и медно-графитные. В целях нормальной работы и продления срока службы коллектора следует применять для каждой машины щетки только той марки, которая определена заводом-изготовителем с учетом мощности, конструкции, условий работы и электрической характеристики машины.



Рис. 13. Щеточный аппарат электрических машин постоянного тока:

а -- траверса, б и в -- радиальные щеткодержатели, г -- реактивный щеткодержатель; 1 -- пальцы (бракеты), 2 -- рычаг, 5, 8 и 15 -- пружины, 4 корпус, 5 и 11 -- щетки, б - обойма, 7 - фарфоровый наконечник, 9 -- хомутик, 10 -- штифт, 12 -- стенка обоймы, 13 -- храповик, 14 -- колечко пружины

Рис. 14. Щетки: а -- машин малой и средней мощности, б -- машин большой мощности; 1 -- щеточный канатик, 2 -- наконечник

При ремонте электрических машин наиболее часто встречаются такие неисправности щеткодержателя, как ослабление пружин, оплавление или механические повреждения.

Ослабление пружин щеткодержателя,- следовательно,- снижение нажатия на щетку устраняют регулировкой пружин, а при отсутствии такой возможности -- заменой дефектной пружины новой заводского изготовления.

Величину нажатия пружины щеткодержателя после регулировки или замены проверяют самым доступным способом, показанным на рис. 15. Величина нажатия щеток зависит от их марки, конструкции машины и др.

Величину нажатия щеток 3 на коллектор 1 определяют так: подкладывают под щетку на коллектор полоску бумаги или фольги), затем одновременно тянут одной рукой за шнурок, привязанный к крючку динамометра, а другой -- за бумагу и замечают показание динамометра в момент, когда бумагу можно легко вытянуть из-под щетки. Удельное нажатие определяется как частное от деления величины, показанной динамометром в граммах, на поперечное сечение щетки в квадратных сантиметрах. Отклонения в усилии нажатия отдельных щеток одного полюса машины постоянного тока не должны превышать 10%. Все щетки, устанавливаемые на отремонтированной машине, должны быть одной марки.

Рис. 15. Проверка величины нажатия пружины щеткодержателя

Устанавливая щеткодержатели, следят, чтобы расстояние от обоймы до поверхности коллектора было 2--4 мм. Для свободного передвижения щеток в обоймах между ними должен быть зазор 0,1--0,4 мм в направлении вращения и 0,2-- 0,5 мм -- в направлении оси коллектора.

Сушка ЭМ.

Электрические машины подлежат сушке после окончания монтажа или в том случае, если понизилось сопротивление изоляции их обмоток в результате длительного бездействия. В первом случае сушка обязательна и тогда, когда сопротивление изоляции обмоток относительно корпуса, а также между изолированными друг от друга обмотками оказывается удовлетворительным. Объясняется это тем, что высокое сопротивление изоляции относительно корпуса еще не гарантирует такого же высокого сопротивления изоляции между витками.

Критерием сухости изоляции может служить наряду со значением сопротивления изоляции также отношение значений сопротивления изоляции при различной длительности приложения напряжения. Для этого измеряют сопротивление изоляции мегомметром спустя 15 и 60 с с момента приложения напряжения при одной и той же частоте вращения рукоятки и берут отношение показаний мегомметра. Значение К всегда больше единицы и увеличивается по мере высыхания изоляции, при сухой изоляции может достичь 2-- 3. Значение этого коэффициента зависит от температуры обмотки. С увеличением температуры значение К для просушенной обмотки уменьшается. Необходимо учесть, что для получения правильных показаний мегомметра следует устранять остаточные заряды обмотки путем заземления на несколько минут перед каждым измерением.

В соответствии с рекомендациями электромашиностроительных заводов крупные электрические машины, имеющие стержневую обмотку статора с компаундированной изоляцией класса В и изоляцию классов В и F на термореактивных связующих, можно считать сухими и включать в работу без сушки при выполнении следующих условий:

а) если имеется полная уверенность в том, что при хранении, перевозке и монтаже машины не было попадания влаги на обмотки;

б) если при температуре 75 °С сопротивление изоляции обмотки не меньше определяемого по формуле (но не менее 0,5 МОм):

в) если коэффициент абсорбции К не менее 1,3.

Сушка электрических машин может производиться различными методами:

· внешним нагреванием,

· нагреванием током от постороннего источника,

· током короткого замыкания,

· вентиляционными потерями,

· потерями в активной стали или корпусе машины и др.

В тех случаях, когда одним каким-либо методом не удается получить необходимую температуру сушки или же когда нагрев отдельных частей получается неравномерным, применяют комбинированный метод сушки, представляющий собой сочетание двух каких-либо методов.

Выбор метода сушки зависит главным образом от местных условий, имеющихся возможностей и в некоторых случаях от степени увлажненности изоляции. Наиболее интенсивной сушкой сильно увлажненных обмоток является сушка током, при которой внутренние слои изоляции нагреваются сильнее наружных. Однако сушка током, пропускаемым по обмотке с сильно увлажненной изоляцией, может привести к вспучиванию последней, а сушка такой обмотки постоянным током может оказать и электролитическое действие. Поэтому в подобных случаях рекомендуется сушку производить другими методами, например потерями в активной стали, методом внешнего нагревания и т. д. После предварительной подсушки этими методами можно применить сушку током.

Сушка внешним нагреванием.

Для нагревания этим методом можно использовать различные нагревательные устройства: блоки сопротивлений, лампы накаливания и пр. Источники нагревания следует для большей эффективности помещать внутри машины. Можно сушить обмотку машин и обдувом их горячим воздухом из воздуходувки (рис. 16).

При сушке внешним нагреванием необходимо избегать местных перегревов, связанных с близостью нагревателей. Такие перегревы можно предупредить с помощью перегородок, дающих потоку горячего воздуха нужное направление. Работая с воздуходувкой, надо следить за тем, чтобы искры от нагревателей не попали в машину. Поэтому нагреватели должны работать без чрезмерного накала. Рекомендуется установить проволочную сетку на патрубке воздуходувки, а самому патрубку придать такой изгиб, чтобы раскаленные частицы, находящиеся в воздухе, не попадали на обмотку машины. Важно также предотвратить попадание внутрь машины пыли, чего можно достичь, установив матерчатый фильтр на всасывающем патрубке вентилятора.

Рис. 16. Сушка машины горячим воздухом: 1 -- кожух нагревательных сопротивлений; 2 -- вентилятор

Более низкая температура во внутренних слоях обмотки по сравнению с внешними ее слоями и отсутствие местных внутренних перегревов являются причиной того, что при сушке внешним нагреванием допускается более высокая температура нагрева обмотки, чем при других способах сушки. Все же эта температура, измеренная термометром, не должна превышать 90 °С.

Сушка током от посторонних источников.

Этим методом можно сушить электрические машины всех типов. Он применяется главным образом тогда, когда не представляется возможным вращать машину и имеется источник низкого напряжения достаточной силы тока. Так как при этом методе сушки машина неподвижна, то это ухудшает условия охлаждения по сравнению с вращающейся машиной; поэтому необходимый для сушки ток обычно значительно меньше номинального и, например, для машин открытого типа составляет не более 50--70 % его.

При сушке отключать ток рубильником или автоматом не следует во избежание пробоя изоляции, выключение нужно производить, постепенно снижая подводимое напряжение.

Сушка вентиляционными потерями.

Этот метод сушки может применяться для быстроходных машин, например турбогенераторов, когда вентиляционные потери достаточны для получения необходимой температуры. Сушка производится при номинальной частоте вращения; цепь обмотки возбуждения должна быть разомкнута, для чего достаточно снять щетки с одного контактного кольца ротора. Обмотку статора для безопасности замыкают накоротко. В машинах с замкнутой системой охлаждения прекращают доступ воды в воздухоохладитель, а в машинах с проточной вентиляцией закрывают приток воздуха и выход его наружу, устраивая замкнутый цикл вентиляции путем перепускания воздуха из камеры горячего воздуха в камеру холодного воздуха. При этом методе сушки необходимо также периодически открывать на 5--10 мин люки в щитах генератора для удаления водяных паров. Регулирование температуры воздуха в зависимости от системы вентиляции производится так же, как и при сушке методом короткого замыкания.

Сушка методом вентиляционных потерь дает равномерную температуру нагрева, но является неэкономичной, как и сушка током короткого замыкания; поэтому для крупных машин этот метод имеет ограниченное применение. Сушка двигателей постоянного тока на «ползучей» частоте вращения.

Метод сушки на весьма низкой, «ползучей», частоте вращения (порядка 1--2 % номинальной) может применяться для многополюсных двигателей с якорями, имеющими петлевую обмотку. Практически этот метод применим к тихоходным прокатным двигателям.

Сушка потерями в активной стали статора.

Нагревание в этом случае получается за счет создания в активной стали статоров машин переменного тока магнитного потока путем накладывания на статор специальной намагничивающей обмотки, питаемой однофазным током (рис. 17). Обмотка охватывает также и корпус статора; благодаря значительной разнице в магнитных проводимостях корпуса и активной стали в корпус будет ответвляться незначительный поток.

Сушка машин с большим воздушным зазором, например турбогенераторов, может производиться при вынутом и вставленном роторе. В первом случае ротор можно сушить отдельно. Сушка машин с малым воздушным зазором, например асинхронных двигателей, производится при вынутом роторе, так как небольшой зазор в этих двигателях не позволяет поместить намагничивающую обмотку. Сушка асинхронных двигателей может производиться и при вставленном роторе, если имеются отверстия в крестовине ротора, позволяющие наложить намагничивающую обмотку, охватывающую одновременно сталь статора и ротора. При таком методе сушки необходимо следить за нагреванием бандажей, не допуская повышения их температуры выше 95 °С.

Рис. 17. Схема включения намагничивающей обмотки для сушки статоров машин переменного тока

Рис. 18. Изоляция вала ротора при сушке

При сушке со вставленным ротором последний должен быть изолирован от фундаментной плиты, чтобы не образовался короткозамкнутый контур «вал -- подшипники -- фундаментная плита», в котором могут циркулировать чрезмерно большие токи. Для изоляции вала ротора подкладывают под одну из шеек вала картон (рис. 18). Изоляцией вала может служить также изоляция подшипника, имеющаяся в некоторых машинах для предотвращения циркуляции токов в подшипниках.

В процессе сушки необходимо контролировать состояние изоляции вала. Для этого измеряют напряжение между валом и подшипником (рис. 18), в котором проложена изоляция; при измерении масляный слой второго подшипника должен быть зашунтирован.

Для более эффективной сушки обмотки статора рекомендуется тщательно утеплить лобовые части обмотки асбестом и накладываемым поверх него брезентом и предотвратить возможность засасывания холодного воздуха внутрь машины.

Характерные кривые изменения температуры обмотки статора, сопротивления ее изоляции и коэффициента абсорбции (отношение Г60А1Б см. разд. А) в процессе сушки турбогенератора даны на рис. 19. Следует отметить, что у сухой обмотки с повышением температуры коэффициент абсорбции падает.

Рис. 19. Кривые сушки генератора потерями в активной стали: 1 -- температура обмотки статора; 2 -- коэффициент к; 3 -- сопротивление изоляции

Сушка потерями в корпусе статора.

При этом методе сушки нагревание машины достигается за счет индукционных потерь в корпусе статора от воздействия тока намагничивающей обмотки, наматываемой на корпус и питаемой однофазным переменным током. Для сушки машин крупных габаритов этим способом требуется намотка большого числа витков и нужен источник питания большой мощности; поэтому в этих случаях он не применяется.

Рис. 20. Схема включения намагничивающей обмотки для сушки потерями в корпусе статора

В качестве источников питания наиболее удобными являются сварочные трансформаторы, дающие низкое напряжение и позволяющие регулировать силу тока. Если необходимо высушить несколько машин, можно использовать и более высокое напряжение по сравнению с тем, что дают вторичные обмотки сварочных трансформаторов, например 220 В, включив намагничивающие обмотки машин последовательно (рис. 20). Намагничивающую обмотку накладывают поверх утепленного асбестом корпуса; ее можно располагать горизонтально или вертикально. Для более равномерного нагревания рекомендуется при горизонтальном расположении обмотки большую часть витков помещать в нижней половине корпуса. При наличии отверстий в корпусе обмотка может быть пропущена через них.

Регулирование температуры нагрева производится периодическим выключением тока. Расчет намагничивающей обмотки может быть произведен аналогично расчету ее при сушке трансформаторов потерями в корпусе. Число витков обмотки может быть подобрано и опытным путем.

Лекция № 5

Тема: «Монтаж, эксплуатация и ремонт силовых трансформаторов».

5.1 Общие понятия

Трансформатор -- это статическое электромагнитное устройство с несколькими индуктивно связанными обмотками, предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Передача электрической энергии с одной обмотки трансформатора на другую осуществляется с помощью электромагнитного поля. Различают силовые и измерительные трансформаторы.

Силовой трансформатор используется для преобразования электрической энергии при нeпocpeдcтвeннoм питании приемников энергией высокого или низкого напряжения неизменной частоты. Стандартными номинальными линейными напряжениями электрических сетей переменного тока до 1000 В являются (ГОСТ 21128-83): 6, 12, 27, 40, 60, 110, 120, 220, 380, 660 В, выше 1000 В (ГОСТ 721-77): 6, 10, 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750, 1150 кВ.

Силовые трансформаторы бывают общего назначения (для питания обычных сетей или электроприемников) и специального назначения (для питания сетей или электроприемников, отличающихся особыми условиями работы, характером нагрузки или режимом работы, например промышленных электротермических печей по выплавке стали и других металлов, преобразовательных установок переменного тока в постоянный, электровозов на железнодорожном транспорте и др.). К специальным силовым трансформаторам относятся сварочные трансформаторы.

Силовые трансформаторы разделяют на масляные, у которых обмотки вместе с магнитной системой погружены в бак с трансформаторным маслом для улучшения изоляции токоведущих частей и условий охлаждения трансформатора, и сухие, для которых охлаждающей средой служат воздух, газ и твердый диэлектрик. В электрических сетях применяются также и автотрансформаторы. У них первичная и вторичная обмотки, в отличие от обычных силовых трансформаторов, наряду с электромагнитной связью соединены между собой и гальванически.

5.2 Обозначение трансформатора

Обозначение трансформатора состоит из букв и цифр. Буквами обозначаются:

число фаз (О -- однофазный, Т -- трехфазный);

вид охлаждения (табл.5) и число обмоток, работающих на самостоятельные сети, если оно больше двух (трехобмоточный трансформатор обозначают буквой Т).

Выполнение одной из обмоток с устройством РПН обозначают дополнительно буквой Н.

При обозначении автотрансформатора добавляют букву А перед буквами обозначения трансформатора.

Исполнение трансформатора с естественным масляным охлаждением и защитой при помощи азотной подушки, без расширителя, обозначают дополнительной буквой 3

после обозначения вида охлаждения (например, ТМЗ), трансформатор с расщепленной обмоткой НН -- дополнительной буквой Р после обозначения числа фаз (например, ТРДН);

трансформаторы для собственных нужд электростанций -- дополнительной буквой С (например, ТРДНС).

Таблица №5. - Условные обозначения видов охлаждения трансформаторов

Вид охлаждения	Условное обозначение
Сухие трансформаторы Естественное воздушное: при открытом исполнении при защищенном исполнении при герметичном исполнении Масляные трансформаторы Естественное масляное С дутьем и естественной циркуляцией масла С естественной циркуляцией воздуха и принудительной циркуляцией масла С принудительной циркуляцией масла С принудительной циркуляцией воды и естественной циркуляцией масла С принудительной циркуляцией воды и масла Трансформаторы с негорючим жидким диэлектриком Естественное негорючим жидким диэлектриком Негорючим жидким диэлектриком с дутьем	С сз сг м д мц ДЦ MB ц н нд

Цифрами в обозначении трансформатора указывают номинальную мощность в киловольт-амперах и через косую черту класс напряжения обмотки ВН в киловольтах. Кроме того, в обозначении указывают: год выпуска рабочих чертежей трансформаторов данной конструкцию (две последние цифры); климатическое исполнение и категорию размещения (ГОСТ 15150--69).

Примеры условного обозначения трансформаторов различного типа:

1. ТМ-100/10-78У1 -- трехфазный двухобмоточный трансформатор с естественным масляным охлаждением, номинальной мощностью 100 кВА, класс напряжения 10 кВ, конструкция 1978 г., для умеренного климата, категория размещения 1;

2. ТРДНС-32000/35-80У1 -- трехфазный двухобмоточный трансформатор, с расщепленной обмоткой НН, охладителем систем Д, с устройством регулирования под нагрузкой (РПН), предназначенной для собственных нужд электростанций, номинальной мощностью 32 MB А, класс напряжения 35 кВ, конструкция 1980 г., для умеренного климата, категория размещения 1;

3. ТСЗ-100/10-79УЗ -- трехфазный сухой трансформатор защищенного исполнения номинальной мощностью 100 кВА, класс напряжения 10 кВ, конструкция 1979 г., для умеренного климата, категория размещения 3.

Монтаж мощных силовых трансформаторов напряжением 110 кВ и выше, имеющих массу свыше 100 т, является комплексом сложных в техническом и организационном отношении трудоемких работ, требующих затраты значительных трудовых и материальных ресурсов, применения сложного оборудования, приспособлений, приборов и оснастки.

5.3 Монтаж силовых трансформаторов

Работы по монтажу трансформаторов проводятся обычно в два этапа: подготовительные работы, непосредственно монтажные работы.

До начала монтажа трансформаторов заблаговременно проводят подготовительные мероприятия:

· принимают под монтаж строительную часть сооружений, предназначенных для установки трансформаторов (фундаментов, камер, закладных частей, каналов и т. д.), подъезды и подходы;

· подбирают и проверяют такелажное оборудование и механизмы, предназначенные для разгрузки и перемещения трансформаторов, а также принимают помещения для трансформаторной мастерской.

При приемке строительной части внутрицеховых подстанций обращается внимание на необходимость устройства под каждым трансформатором маслоприемника и на размеры дверей в трансформаторных камерах, которые должны позволять ввозить в камеру полностью собранные трансформаторы после их осмотра и сборки в трансформаторной мастерской.

Организация монтажа трансформаторов заключается в сооружении при крупном промышленном предприятии трансформаторной мастерской, оснащенной подъемными средствами, приспособлениями, инструментами и приборами, имеющей масляное хозяйство для сушки и очистки трансформаторного масла. В тех случаях, когда мастерская отсутствует, работы по монтажу и ревизии трансформаторов производятся в одном из цехов действующего или сооружаемого предприятия или же непосредственно на месте установки с возведением временного укрытия необходимой высоты. Место, отведенное для этой цели, огораживается, и предусматривается наличие противопожарного инвентаря. Особое внимание обращается на такелажные работы, связанные с монтажом трансформаторов. Для крупных трансформаторов эти работы являются сложной и ответственной операцией, которая может быть поручена лишь высококвалифицированным специалистам в области такелажного производства.

Приемка, хранение, наружный и внутренний осмотр трансформаторов.

После доставки трансформатора на место монтажа его принимает заказчик от поставщика. При этом внешним осмотром проверяется надежность крепления трансформатора на железнодорожной платформе или трейлере с целью определения условий, в которых находился трансформатор в пути (толчки, наклоны).

На баке, радиаторах и расширителе трансформатора не должно быть вмятин, пробоев, царапин и других повреждений; проверяют также сохранность пломб на всех кранах для масла. Особо тщательно проверяют целостность фарфоровых выводов обмоток трансформатора.

Проверяют герметичность уплотнений трансформатора. Учитывая то, что трансформаторы мощностью до 1000 ква заводы отправляют в собранном виде, залитые маслом, герметичность проверяют наличием масла в расширителе по отметкам на маслоуказателе. У трансформаторов, которые транспортировались с маслом, но со снятым расширителем, герметичность бака проверяют давлением столба масла. Для этого в крышку бака трансформатора ввертывается труба длиной 1,5 м и диаметром 1--1,5 дюйма с воронкой, заполняемой маслом. Проверка герметичности в этом случае продолжается 3 ч. Наружную поверхность бака трансформатора перед проверкой тщательно протирают. Если герметичность бака не нарушена, то во время проверки течи масла не наблюдается.

О всех замеченных при осмотре неисправностях в упаковке, повреждениях деталей или самого трансформатора (течь масла, неплотности, нарушение крепления трансформатора при транспортировке и др.) составляется акт.

Транспортировка трансформаторов.

Каждый трансформатор, выпускаемый заводом, снабжается табличкой, укрепленной на стенке бака. В табличке приводятся основные технические данные, завод-изготовитель, год и месяц выпуска. Вместе с трансформатором следует также технический паспорт, выписка из протоколов заводских испытаний и заводская инструкция по монтажу и эксплуатации. Трансформаторы поступают с заводов-изготовителей на строительную площадку обычно на железнодорожной платформе или на специальном транспорте (трейлере).

Трансформаторы мощностью до 1800 ква напряжением до 35 кв перевозят полностью собранными и заполненными маслом. При транспортировании трансформаторов мощностью 3200 и 5600 ква демонтируют радиаторы, расширитель и выхлопную трубу, газовое реле, термометры, термосифонный фильтр, а у трансформаторов напряжением 110 кв -- маслонаполненные вводы и каретки.

Трансформатор с платформы или автомашины выгружают, как правило, подъемным краном, максимально допустимая рабочая нагрузка которого соответствует весу разгружаемого трансформатора.

Способ транспортировки трансформатора от места выгрузки до места его установки или в трансформаторную мастерскую зависит от того, имеет ли трансформатор тележку и имеются ли на площадке железнодорожные пути или трейлер. В случае если трансформатор не имеет тележки и железнодорожные пути отсутствуют, то укладывают настил из досок на предварительно выровненную грунтовую дорогу и изготовляют деревянные сани или пользуются стальным листом. При перемещении трансформатора на санях под них подводят круглые катки. По мере передвижения санок освобождающиеся сзади них катки подводят под сани спереди.

Хранение трансформаторов.

Трансформаторы наружной установки хранят на открытом воздухе, а трансформаторы внутренней установки -- в закрытом помещении или под навесом.

В ревизию трансформаторов входит детальный наружный осмотр, взятие пробы масла на химический анализ и замер сопротивления изоляции обмоток. При внутреннем осмотре трансформатора вынимают его сердечник (керн), если это предусмотрено инструкцией завода-изготовителя и в любом случае при наличии сомнений в исправности активной части трансформатора. При наружном осмотре трансформатора убеждаются в отсутствии течи масла в местах уплотнений и через сварные швы, в наличии необходимого уровня масла в расширителе и в целости изоляторов. Сопротивление изоляции обмоток по отношению к заземляемому корпусу замеряют мегомметром, причем измерение производится при температуре, близкой к той, при которой измерялось сопротивление на заводе-изготовителе.

Внутренний осмотр трансформатора производят в закрытом помещении, при этом масло сливают в сухой и чистый бак, выемную часть поднимают и устанавливают на настил из досок.

Во время осмотра выемной части проверяют:

· запрессовку обмоток;

· в имеющиеся между обмотками зазоры забивают дополнительные прокладки из сухого электрокартона;

· проверяют прочность болтовых креплений сердечника и остальных частей;

· ослабленные гайки и шпильки затягивают;

· особенно тщательно осматривают целость демпферов отводов у места их присоединения к выводам и целость изоляции в этом месте.

Мегомметром напряжением 1000 в проверяют сопротивление изоляции обмоток между собой и по отношению к сердечнику, изоляцию шпилек магнитопровода и наличие заземления сердечника. Выемную часть, бак и радиаторы промывают сухим трансформаторным маслом, после чего производят сборку трансформатора, уплотнение мест соединений и заливку масла. Результаты замеров и ревизии дают возможность судить о необходимости сушки трансформаторов.

Включение трансформатора.

Перед включением трансформатора проводятся его испытания, измерения и проверки в объеме, предусмотренном нормативными документами:

· измерение сопротивления изоляции обмоток;

· измерение тангенса угла диэлектрических потерь;

· испытание изоляции обмоток повышенным напряжением промышленной частоты;

· измерение сопротивления обмоток постоянному току;

· проверка коэффициента трансформации;

· проверка группы соединений обмоток;

· измерение потерь холостого хода;

· испытания трансформаторного масла;

· испытания бака на герметичность;

· проверка переключающего устройства (РПН), устройств охлаждения и средств защиты масла.

Результаты измерений, испытаний и проверок оформляются соответствующими актами и протоколами.

Первое включение трансформатора под напряжение допускается проводить не ранее чем через 12 ч после последней доливки масла. На время первого пробного включения трансформатора максимальная защита устанавливается с нулевой выдержкой времени, сигнальные контакты газовой защиты пересоединяются на отключение.

Включение трансформатора производят толчком на номинальное напряжение на время не менее 30 мин для прослушивания трансформатора и наблюдения за его состоянием. При нормальной работе трансформатора издаваемый им гул должен быть умеренным и равномерным. Не должны прослушиваться потрескивания внутри бака трансформатора.

Трансформатор отключают в случае сильного или неравномерного гудения; потрескиваний внутри бака трансформатора; ненормально возрастающей температуры масла; выброса масла из расширителя или разрыва диафрагмы выхлопной трубы; течи масла и при других признаках нарушения нормальной работы.

При удовлетворительных результатах первого включения с трансформатора снимается напряжение, изменяется уставка максимальной защиты, сигнальные контакты газовой защиты пересоединяются на сигнал. Затем несколько раз включают и отключают трансформатор на номинальное напряжение для отстройки дифференциальной защиты от бросков тока намагничивания. При удовлетворительных результатах пробных включений трансформатор включается под нагрузку и сдается в эксплуатацию.

5.2 Эксплуатация силовых трансформаторов

Важнейшим требованием, предъявляемым к эксплуатации силовых трансформаторов и трансформаторных установок, является контроль за температурой трансформаторов. Это объясняется тем, что при работе трансформатора с температурой выше допускаемой, сокращается срок службы находящегося в нем изоляционного масла. Для контроля за температурой на крышке трансформатора установлен ртутный термометр. Так как степень нагрева трансформатора определяется в основном величиной нагрузки, то за ней ведется систематический контроль. Осуществляется этот контроль по показаниям амперметров, которыми снабжаются трасформаторы мощностью 1000 ква и выше.

Существенную роль в нагреве трансформатора играет температура окружающего воздуха. Чтобы не допустить повышения температуры в помещениях, где размещены трансформаторы, предусматривают вентиляцию, которая отводит нагретый воздух из камеры трансформатора и засасывает холодный. При работе трансформатора с номинальной нагрузкой разница между температурой отводимого и засасываемого воздуха не должна превышать 15°. Если естественная вентиляция оказывается недостаточной, прибегают к установке принудительной вентиляции.

При эксплуатации трансформаторов, снабженных газовой защитой, газы, выделяемые неисправным трансформатором, должны без затруднений достигать газового реле. Для этого трансформаторы устанавливают так, чтобы крышка трансформатора имела подъем к газовому реле не менее 1--1,5%, а маслопровод от трансформатора к расширителю-- не менее 2--4%. Трансформаторы ниже 1000 ква, не имеющие газового реле, могут устанавливаться без подъема крышки. В трансформаторных установках могут возникать пожары, опасность которых усугубляется наличием в масляных трансформаторах большого объема масла. Поэтому в этих установках предусматривают противопожарные средства, которые всегда должны находиться в исправном состоянии.

Осмотры работающих трансформаторов производят, не отключая их. Периодичность этих осмотров определяют исходя из того, является ли трансформаторная установка объектом с постоянным дежурством или без него. В первом случае главные и основные трансформаторы собственных нужд осматривают один раз в сутки, а остальные -- один раз в пять суток. Во втором случае трансформаторы осматривают один раз в месяц, а трансформаторные пункты -- не реже одного раза в шесть месяцев.

Указанные сроки осмотра силовых трансформаторов отвечают средним условиям их эксплуатации, предусмотренным рекомендациями заводов-изготовителей этих трансформаторов. В том случае, когда силовые трансформаторы работают в напряженном режиме, их осмотры надо производить чаще.

Кроме очередных осмотров силовых трансформаторов, производят также и внеочередные осмотры. Надобность во внеочередных осмотрах силовых трансформаторов возникает, например при резком понижении температуры окружающей среды, так как в этом случае масло может уйти из расширителя. Внеочередные осмотры силовых трансформаторов производят также после их отключений, в результате срабатывания защиты.

При осмотрах силовых трансформаторов проверяют по амперметрам их нагрузку, а также обращают внимание на термометры, фиксирующие температуру верхних слоев масла. По действующему ГОСТу указанная температура при максимально допустимой температуре окружающего воздуха (35°) не должна превышать 95°, а превышение температуры масла над температурой окружающей среды не должно быть более 60°. Силовые трансформаторы с дутьевым охлаждением допускают работу с отключенным дутьем, если температура верхних слоев масла не превышает 55°, а его нагрузка -- 100% номинальной мощности трансформатора.

Однако при длительной работе трансформатора с предельной температурой сокращается срок его службы. Поэтому для трансформаторов обычно устанавливают режим работы, при котором температура масла держится на уровне 85°. Дальнейшее повышение температуры является признаком перегрузки трансформатора, его неисправности или недостаточного охлаждения.

Следует обращать также внимание на уровень и цвет масла, находящегося в трансформаторе. Уровень масла должен находиться на контрольной черте. Хорошее масло имеет светло-желтый цвет. Тщательно осматривают внешнее состояние изоляторов, на которых могут появляться трещины, иметь место вытекания мастики, следы перекрытий, загрязнение и другие дефекты. Одновременно производят тщательный наружный осмотр состояния заземления трансформатора и проверяют, не вытекает ли масло из его кожуха. Важно осмотреть состояние строительной части помещения: не проникает ли влага через кровлю, имеются ли сетки в стенных проемах, хорошо ли запирается помещение и т. д. Внимательно прислушиваясь к шуму, которым сопровождается работа трансформатора, можно выявить ненормальности в его работе. Если внутри трансформатора прослушивается явно посторонний шум, трансформатор необходимо отключить.

Осматривает силовые трансформаторы дежурный персонал, при этом он должен находиться перед барьером. Заметив какую-либо неисправность в работе трансформатора, дежурный ставит об этом в известность старшего руководителя (главного энергетика, начальника электроцеха или мастера), делает соответствующую запись в эксплуатационном журнале и принимает в соответствии с полученными указаниями меры к устранению неисправности.

Отмеченные осмотры должны в порядке контроля за действиями дежурного персонала дополняться периодическими осмотрами трансформаторных установок более квалифицированным служебным персоналом.

Текущий ремонт силового трансформатора с отключением его от питающей сети производят в порядке реализации планово-предупредительного ремонта.

Периодичность текущих ремонтов силовых трансформаторов зависит от их технического состояния и от условий эксплуатации. Сроки текущих ремонтов устанавливаются в местных инструкциях предприятия. Однако такие ремонты надо производить не реже одного раза в год.

Текущий ремонт силовых трансформаторов с отключением от питающей сети включает наружный осмотр трансформатора, устранение обнаруженных дефектов, а также очистку изоляторов и бака. Спускают грязь из расширителя, доливают при необходимости в него масло и проверяют правильность показаний маслоуказателя. Проверяют спускной кран и уплотнения, осматривают охлаждающие устройства и чистят их, проверяют состояние газовой защиты и целость мембраны выхлопной трубы. Проводят также необходимые измерения и испытания.

При хорошо выполненном текущем ремонте не должно быть аварийных выходов из строя трансформаторов, а продолжительность их эксплуатации должна возрастать.

Величину допустимой перегрузки силового трансформатора в отдельные часы суток за счет его недогрузки в другие часы определяют по диаграммам нагрузочной способности трансформатора. Такие диаграммы составлены для силовых трансформаторов с естественным масляным и принудительным воздушным охлаждениями исходя из нормального срока износа изоляции трансформаторов от нагрева. Для пользования указанными диаграммами необходимо располагать коэффициентом суточного графика нагрузки трансформатора, который определяется по заданному суточному графику по формуле.

Чтобы использовать фактор, допускающий увеличение нагрузки силового трансформатора в отдельные часы зимних пик за счет недогрузки трансформатора в летнее время года, пользуются следующим положением: на каждый процент недогрузки трансформатора в летнее время допускается 1 % перегрузки трансформатора в зимнее время, но не более 15%. Общая перегрузка трансформатора, которая может быть принята при использовании обоих указанных факторов, не должна превышать 30%.

Все вышесказанное относится к допускаемым перегрузкам силовых трансформаторов в условиях их нормальной эксплуатации. Иначе решается вопрос о допустимых перегрузках силовых трансформаторов в аварийных случаях.

Указанные аварийные перегрузки допускаются независимо от величины предшествующей нагрузки и температуры охлаждающей среды. Для сухих трансформаторов допускаются следующие аварийные перегрузки: 20% в течение 60 мин и 50% в течение 18 мин.

Современные силовые трансформаторы при номинальном первичном напряжении работают с большими величинами магнитной индукции. Поэтому даже небольшое увеличение первичного напряжения вызывает повышенный нагрев стали трансформатора и может угрожать его целости. В связи с этим при эксплуатации трансформатора величина подведенного напряжения ограничивается и ее необходимо контролировать. Максимально допустимое превышение первичного напряжения принимается для трансформаторов равным 5% от напряжения, соответствующего данному ответвлению.

Особенностью силовых трансформаторов, работающих с принудительным охлаждением масла, является быстрое повышение температуры масла при прекращении работы системы охлаждения. Однако учитывая значительную теплоемкость трансформаторов, допускают их работу в аварийных режимах при прекращении циркуляции масла или воды, а также при остановке вентиляторов дутья. Предельная длительность работы трансформаторов в указанных условиях определяется местными инструкциями. В инструкциях учитываются как результаты предыдущих испытаний, так и заводские данные трансформаторов. Но при всех условиях работу трансформаторов при прекращении системы охлаждения допускают не больше, чем в течение одного часа.

Величина сопротивления изоляции обмоток силовых трансформаторов не нормируется, тем не менее эта характеристика относится к числу важнейших показателей состояния трансформатора и ее систематически контролируют, сравнивая с величиной, которая имела место при вводе трансформатора в эксплуатацию. Измерения производят при одинаковой температуре и одинаковой продолжительности испытания (обычно 1 мин). Величина сопротивления изоляции обмоток трансформатора считается удовлетворительной, если она составляет не менее 70% от первоначального значения.

Необходимым условием обеспечения нормального срока службы силового трансформатора является контроль за его нагрузкой. Если вести эксплуатацию силового трансформатора, не превышая допускаемых для него нагрузок, примерный срок службы силового трансформатора составляет около 20 лет.

При неправильном включении трансформаторов на параллельную работу могут возникать короткие замыкания, а также неравномерное распределение нагрузки между работающими трансформаторами. Чтобы этого не произошло, в трансформаторах, включаемых на параллельную работу, должно соблюдаться:

а) равенство коэффициентов трансформации;

б) совпадение групп соединения;

в) равенство напряжений короткого замыкания;

г) отношение мощностей трансформаторов, не превышающее 3;

д) совпадение фаз соединяемых цепей (фазировка).

Проверку приведенных рекомендаций производят по заводским данным трансформаторов, включаемых на параллельную работу. Если проверка подтверждает наличие указанных условий, то приступают к фазировке трансформаторов, после чего их можно включать на параллельную работу.

Фазировка трансформаторов производится перед их включением в эксплуатацию после монтажа или капитального ремонта со сменой обмоток. Перед тем как включить трансформатор после капитального или текущего ремонта, проверяют результаты предписанных испытаний и измерений. Релейную защиту трансформатора устанавливают на отключение. После этого тщательно осматривают трансформаторную установку. При осмотре установки обращают внимание на состояние системы управления и сигнализации, а также на положение коммутационной аппаратуры. Проверяют, не оставлены ли где-либо переносные закоротки и заземления. Опробуют действия привода выключателя путем однократного включения и отключения, без чего приступать к оперированию разъединителями не разрешается.

Пробное включение трансформатора в сеть производят толчком на полное напряжение. Такое включение опасности для трансформатора не представляет, так как при наличии в нем повреждений он под действием защиты своевременно отключится от сети.

Так как порядок включения и отключения трансформаторов в значительной мере обусловливается местными условиями, предприятия разрабатывают специальные инструкции. В инструкциях должны быть отражены следующие положения:

а) трансформатор должен включаться под напряжение с той стороны, где установлена защита;

б) включение и отключение разъединителями тока холостого хода трансформаторов может производиться лишь при напряжении и мощности трансформаторов, указанных в ПУЭ.

В этих инструкциях должны быть отражены также общие указания по эксплуатации трансформаторов. Порядок оперирования переключателем ответвлений у трансформатора зависит от вида переключательного устройства. В том случае, когда переключатель предназначен для переключения ответвлений под нагрузкой, переключения производятся дистанционно и отключать трансформатор от сети не требуется. Если же переключатель ответвлений не предназначен для переключений под нагрузкой, оперировать им можно лишь после того, как трансформатор отключен от сети со всех сторон.

При эксплуатации трансформаторов имеют место случаи ложного срабатывания газовых реле. Поэтому в каждом случае отключения трансформатора под действием газового реле проверяют правильность работы реле.

Если в газовом реле после его срабатывания обнаружен газ, то его необходимо проверить на горючесть. Если газ горит, это свидетельствует о наличии внутреннего повреждения в трансформаторе и его выйодят из работы для внутреннего осмотра. Если выделяющийся газ окажется негорючим и бесцветным, то это значит, что реле сработало из-за выделения воздуха из трансформатора. В этом случае необходимо выпустить воздух из реле. При выяснении причин, вызвавших срабатывание газовой защиты, обращают также внимание на цвет выделяющегося газа. Цвет газа может определять характер имеющегося повреждения. Так, бело-серый цвет газа указывает на повреждение бумаги или электрокартона, желтый -- дерева, а черный -- масла. Обратить внимание на цвет газа надо сразу же после срабатывания газового реле, иначе вещества, окрашивающие газ, могут осесть, и цвет газа изменится. Газовое реле отключает трансформатор при понижении уровня масла в его баке. В этом случае доливают масло, а газовое реле переводят для работы на сигнал. Перевод защиты на нормальную работу (на отключение) производится после того, как выделение воздуха из бака трансформатора прекратится. Сроки эксплуатационных испытаний силовых трансформаторов и предъявляемые к ним требования в известной степени зависят от условий, в которых работают трансформаторы, от их технического состояния (степени износа), а также от результатов ранее проведенных осмотров. Поэтому указания в этой части даются в местных инструкциях главным энергетиком предприятия или лицом, ответственным за эксплуатацию трансформаторов.