Ремонт электрооборудования
 Скачать 1.8 Mb.
|
|
2.2.3 Сушка и пропитка обмоток В настоящее время почти все электромашиностроительные за- воды не пропитывают лаком обмотки трансформаторов. Однако следует учесть, что пропитка обмоток улучшает меха- ническую прочность обмоток. При обычной пропитке лак проникает в первые 2–3 слоя обмотки и частично цементирует ее. При исполь- зовании ультразвука при пропитке обмоток лак более глубоко прони- кает в изоляцию, заметно улучшаются характеристики изоляции и механическая прочность обмоток (влагостойкость, химостойкость и теплостойкость). Сушить обмотки трансформатора нужно обязательно как при замене их новыми, так и после их ремонта. Это можно делать как в стационарных печах, так и на месте ремонта трансформаторов. Сушку можно проводить с применением вакуума (более совер- шенная сушка) и без него, при наличии естественной или искусствен- ной вентиляции. Нагреватели в стационарных печах могут быть са- мыми различными: паровыми, индукционными, электрическими. Ча- ще всего применяются электрические нагреватели, их обычно рас- считывают по эмпирическим формулам. Например, 100 2000 4 , 0 н наг S Р , где н наг S Р , – мощность нагревателя (кВт) и номинальная мощность трансформаторов, одновременно подвергаемых сушке, кВ·А. Подачу вентилятора (м 3 /ч) определяют из расчета Q В = 0,6 Р н при температуре печи около 100 ºС, температуре окружающего воз- духа 10–15 ºС и объеме печи 2,5–3,5 м 3 Поверхность нагревателя определяют из выражения 0, 4. í í S V 57 По этому же выражению выбирают материал нагревателя и по- лучают все его остальные характеристики и мощность печи. Сушку трансформатора в собственном баке можно выполнять горячим маслом с фильтрацией последнего, горячим воздухом от ка- лорифера (воздуходувки), током короткого замыкания, потерями в баке (при помощи намагничивающей обмотки) и током нулевой по- следовательности. Последние два способа сушки получили наиболь- шее распространение. Они довольно подробно описаны в практикуме к лабораторным работам. К прогрессивным способам относят сушку инфракрасным облу- чением. Ее можно вести с применением стационарной камеры с на- гревателями и без нее, в помещении или на открытом воздухе. Нагрев осуществляют лампами инфракрасного излучения с зеркальным от- ражением, которые монтируют в переносные секции со всех сторон активной части трансформатора на расстоянии не менее 300 мм. Плотность энергии одной лампы составляет 0,3 Вт/см 2 , достигая для крупных ламп 0,4 Вт/см 2 . В трансформаторах I и II габаритов общая мощность ламп, необходимых для сушки, колеблется от 6 до 12,5 кВт, продолжительность сушки – от 18 до 28 часов. При данном способе сушки влага движется от внутренних слоев к наружным, что ускоряет процесс сушки. Недостаток этого способа заключается в дефицитно- сти и дороговизне инфракрасных ламп. При необходимости можно использовать лампы накаливания мощностью на 20 % больше, но с подводом к ним напряжения питания на 10 % ниже номинального. Широко используется следующая технология пропитки. Катушки сушат при Ө=105 ºС в течение нескольких часов. По- том охлаждают до 50–60 ºС и опускают в ванны с проточным лаком (бакелитовый или глифталевый). Пропитка заканчивается после пре- кращения выделения газа (15÷20 минут). Затем лак стекает, обмотки сушат и отправляют на сборку. 2.2.4 Ремонт магнитопровода Расшихтовку магнитопровода начинают с верхнего ярма со сто- роны высоковольтных выводов до середины, затем со стороны НН. Листы желательно складывать в том же порядке, в каком они разме- щались в ярме. Расшихтовку нижнего ярма производят в том же порядке (вме- сто дефектных листов можно вставить полоски картона). Этот про- цесс прост, но его надо производить аккуратно (не перепутать листы и не повредить изоляцию). 58 Ремонт: замена поврежденных листов и восстановление изоля- ции. Если нет новых листов – можно использовать старые, если по- вреждение поперечного сечения составляет не более 40 %, а выжжен- ная площадь составляет не более 10 %. При дефектации магнитопровода обращают внимание на сле- дующее: - отсутствие оплавлений листов активной стали; - отсутствие цветов побежалости и ржавчины на стали, что сви- детельствует об удовлетворительном состоянии межлистовой изоля- ции и магнитопровода (отсутствие перегрева); - качество шихтовки (отсутствие перекоса стержней, увеличен- ных зазоров в местах стыков); - состояние изоляции стяжных шпилек и ярмовых балок; - качество прессовки активного железа. Состояние изоляции стяжных шпилек и ярмовых балок оцени- вают по значению сопротивления изоляции их относительно магни- топровода. Сопротивление изоляции измеряется мегомметром при напряжении 1000–2500 В. Значение сопротивления изоляции не нор- мировано. Исходя из опыта ремонта и эксплуатации трансформато- ров, считают, что сопротивление изоляции этих частей относительно магнитопровода должно быть не ниже 10 МОм. Качество прессовки магнитопровода проверяют остро заточенным ножом, кончик его лез- вия при среднем усилии нажатия не должен входить между листами стали на глубину более 3 мм. Ремонт активной части, помимо дефектации, включает в себя следующие работы: демонтаж крышки и отводов; расшихтовку верх- него ярма; съем обмоток и изоляции; ремонт магнитопровода; изго- товление, установку изоляции, насадку и расклиновку обмоток; ших- товку верхнего ярма; опрессовку обмоток и ярма; пайку, изолирова- ние и крепление отводов; межоперационный контроль. При ремонте трансформаторов необходимо стремиться как можно меньше разби- рать активную часть, так как любая разборка не только увеличивает трудовые затраты, но и сопровождается разрушениями изоляции об- моток и стали сердечника, что ведет к снижению надежности транс- форматора. В распределительных трансформаторах в настоящее время на- шли применение цилиндрические одно- и двухслойные обмотки на напряжение до 0,5 кВ и многослойные цилиндрические обмотки на напряжение до 35 кВ. Оба типа обмоток просты в производстве, но недостаточно прочны при воздействии на них осевых сжимающих усилий. 59 Следует учесть также, что с 50-х годов прошлого века промыш- ленность выпускает трансформаторы с сердечником из холодноката- ной стали и алюминиевыми обмотками. Поэтому, как правило, трансформаторы старых серий с горячекатаной сталью сердечника и бумажной изоляцией между его листами не рекомендуется приме- нять, так как они имеют повышенные потери холостого хода. Речь идет прежде всего о ремонте трансформаторов с повреждением сер- дечника, а также медных обмоток. Ремонт трансформаторов, как и электрических машин, ведут в строгом соответствии с технологиче- скими картами, в которых перечислены ремонтные операции и указа- ны приборы, инструмент и приспособления, необходимые для ремон- та. Ремонт активной части от крышки – армированные вводы заме- няют съемными. Ремонт съемных вводов несложен, требуется только обязатель- ная смена уплотнений. Заслуживает внимания модернизация расширителей: устройство съемного дна для возможности чисток внутренней поверхности рас- ширителя; модернизация маслоуказателя (его герметизируют и со- единяют сверху и снизу с внутренней полостью расширителя); замена трубы, соединяющей расширитель с баком трансформатора (если ее патрубок недостаточно выступает внутрь расширителя); установка воздухоосушителя (детали воздухоосушителя можно получить с трансформаторостроительных заводов); перемаркировка уровней масла в расширителе. При ремонте баков необходимо реконструировать крепление ак- тивной части в баке и установить термосифонный фильтр, если он от- сутствовал. 2.2.5 Сборка трансформатора При сушке активной части изоляции она «усыхает», поэтому ее обязательно подпрессовывают и при необходимости дополнительно расклинивают, а также подтягивают все резьбовые соединения отво- дов, переключателей и т.д. При проведении межоперационного кон- троля измеряют сопротивления изоляции, определяют коэффициент абсорбции, испытывают электрическую прочность изоляции стяжных шпилек относительно магнитопровода и ярмовых балок мегомметром на 2500 В, проверяют наличие заземления активной стали и всех яр- мовых балок. Масло желательно заливать в теплый бак. 60 После установки крышки и заливки активной части маслом мон- тируют все наружные узлы, в том числе расширитель, а затем через трубку в расширитель заливают масло до нормального уровня. Часто доливку масла совмещают с проверкой трансформатора на герметич- ность, созданием избыточного столба масла высотой 1,5 м в течение 3 часов (рис. 2.5). а б Рис. 2.5. Схема проверки герметичности уплотнений трансформатора давлением столба масла: а – трубка с воронкой, устанавливаемая на крышке бака трансформатора до начала монтажа; б – трубка с воронкой, устанавливаемая на расширителе после окончания монтажа Сорбент в воздухоосушитель засыпают на месте монтажа трансформатора перед его включением в сеть, так как сорбент может быть поврежден в процессе транспортировки трансформатора. Сборку трансформатора ведут в обратном порядке, разборке. 61 2.2.6 Межоперационный контроль При сборке трансформатора можно выделить три основные опе- рации, от которых зависит надежная работа трансформатора: 1. Намотка катушек. При намотке катушек проверяют: - площадь поперечного сечения и марку провода; - число витков в слое, число слоев; - тип межслоевой изоляции; - размеры уравнительных поясков; - направление намотки; - схему соединения. 2. Сборка выемной части. При сборке выемной части проверяют: - изоляционное расстояние между катушками и ярмом; - между сердечником и обмоткой НН; - между обмотками НН и ВН; - между обмотками ВН разных фаз. 3. Сборка сердечника и ярма. При сборке сердечника и ярма проверяют правильность ших- товки (чтобы не было переносов и значительных зазоров на стыке). Полностью собранную часть трансформатора (выемную) прове- ряют на замыкание (ВН, НН и другие вариации). Собранную выем- ную часть подвергают сушке. Так как из R трансформатора не норми- руется, то основным критерием состояния изоляции является кривая f R из при Ө – сonst (рис. 2.6). Рис. 2.6. Кривые зависимости сопротивления изоляции из R от продолжительности сушки 62 С ростом Ө из R понижается тем сильнее, чем больше увлажнена изоляция. Достигнув установившегося состояния, сопротивление изоляции остается некоторое время неизменным, затем возрастает до нового значения (если из R = сonst в течение 6–8 часов – конец процес- са сушки). При отключении источника нагрева из R возрастает, и тем круче, чем больше влаги осталось в изоляции. Полученное значение из R сравнивают с заводом изготовителем. из R ≤ на 30 % от из R (новой изоляции). Иногда сушку повторяют, чтобы убедиться в глубине сушки. 2.2.7 Сушка обмоток трансформаторов Методы: сушка потерями в собственном баке и на месте уста- новки токами «нулевой» последовательности. В обоих случаях сушку проводят на месте установки трансформатора при любой Ө 0 , но со сливом масла из баков. Индукционный метод. На бак наматывается обмотка для равно- мерного распределения температур на 40–60 % высоты бака снизу (внизу витки плотнее, чем вверху). Провод может быть любого сече- ния (рис. 2.7). Рис. 2.7. Схема трансформатора при помощи намагничивающей обмотки: а – однофазная намагничивающая обмотка; б – трехфазная намагничивающая обмотка; 1 – бак трансформатора; 2 – намагничивающая обмотка; 3 – источник питания L A U W / , где U – напряжение источника, В; L – периметр бака, М; A – выбираем из диапазона в зависимости от P (удельные по- тери) ( P = 0,75 ÷ 3) (А = 2,33 ÷ 1,34). 63 0 F F K P T (Ө к - Ө 0 ), где T K – коэффициент теплоотдачи ( T K =5 – для утепленного, T K =12 кВт/м 2 – для неутепленного трансформатора); F – площадь поверхности бака; 0 F – площадь поверхности бака, занятого обмоткой; Ө к – температура нагрева (Ө к =105 ºС); Ө 0 – температура окружающей среды. Ток в обмотке равен 0 сos V F P I Cos = 0,5÷0,7 (с гладкими или трубчатыми баками). Cos = 0,3 (с ребристыми баками). Чем толще стенки, тем больше cos Ө нагрева регулируют подводимым U, W и периодическим от- ключением. 2.2.8 Сушка токами нулевой последовательности Этот метод от предыдущего отличается тем, что намагничи- вающей обмоткой служит одна из обмоток трансформатора, соеди- ненного по схеме нулевой последовательности. Трансформаторы в сельском хозяйстве имеют 12-ю группу соединений. В этом случае удобно использовать обмотку НН (так как имеется выведенный 0) (рис. 2.8). Разогрев проводится за счет потерь в обмотках, стали магнито- провода и его конструктивных деталях (т.е. имеются внутренние и внешние источники тепла). Параметры сушки этим способом опреде- ляются следующим образом. Мощность, потребляемая обмоткой, PF P 0 , где P = 0,65÷0,9 кВт/м 2 (удельный расход мощности). При Ө к = 100÷110 °С. Ө 0 = (10÷20) °С. 64 Подводимое U 0 0 0 , 3 P Z U ños где 0 Z – полное сопротивление нулевой последовательности (можно определить опытным путем по приведенной схеме); 0 сos – тоже определяется опытным путем (по вышеприведен- ной схеме). HT H S I I 10 0 , где HT S – номинальная мощность трансформатора, кВ·А. При этом способе потребление мощности уменьшается до 40 % и время до 40 %. Недостаток – необходимо регулирующее устройство (можно использовать сварочный трансформатор – источник питания). Рис. 2.8. Схема сушки трансформатора токами нулевой последовательности 65 2.3 Виды испытаний Испытания электрооборудования подразделяются на следующие виды. 1. Профилактические, проводящиеся в период эксплуатации электрооборудования по графику ППРЭ с.-х. Их объем и периодич- ность установлены местными инструкциями в зависимости от усло- вий и режимов работы электрооборудования. 2. Браковочные испытания или дефектация электрооборудова- ния перед ремонтом. Они подробно описаны выше. 3. Пооперационные испытания в процессе ремонта (межопера- ционный контроль – МОК). 4. Контрольные испытания. Этим испытаниям подвергают лю- бое электрооборудование, которое побывало в ремонте, независимо от объема ремонта. Цель контрольных испытаний – установить соот- ветствие выпускаемого после ремонта электрооборудования паспорт- ным данным, техническим условиям на ремонт, стандартам и т.д. Это основной вид испытаний электрооборудования. 5. Приемосдаточные испытания, которые проводят при приеме крупного электрооборудования в эксплуатацию после его монтажа или ремонта на месте установки. 6. Типовые, или специальные,испытания. Их проводят для электрооборудования, которое при ремонте подвергалось переделке или реконструкции с изменением обмоточных данных. После ремонта трансформаторы подвергают двум видам испы- таний: контрольным и типовым. Контрольным испытаниям подвергают каждый выпускаемый из ремонта трансформатор. Типовым подвергают трансформаторы, при ремонте которых были внесены какие-либо изменения параметров: напряжение, тип обмотки, марка провода и т.п. В объем контрольных испытаний входит: 1) определение коэффициента трансформации; 2) проверка группы соединения обмоток методом фазометра или с помощью двух вольтметров; 3) измерение сопротивления обмоток постоянному току; 4) испытание трансформаторного масла; 5) измерение сопротивления изоляции обмоток относительно друг друга и бака; 6) испытание электрической прочности изоляции обмоток; 66 7) опыт холостого хода; 8) испытание витковой изоляции обмоток; 9) опыт короткого замыкания; 10) испытание бака на плотность. Типовые испытания дополнительно включают: 1) испытание на нагрев; 2) испытание герметичности бака трансформатора (для транс- форматоров мощностью 630 кВА и выше); 3) испытание динамической прочности обмоток при внезапных коротких замыканиях. Испытание электрической прочности изоляции проводят для полностью собранных и залитых маслом трансформаторов (рис. 2.9). Значения испытательных напряжений трансформаторов на заводе- изготовителе следующие. Номинальное напряжение трансформатора, кВ 3 6 10 Испытательное напряжение, кВ 18 25 35 Испытательные напряжения трансформаторов после капиталь- ного ремонта снижаются до 90 % от приведенных выше для отечест- венных трансформаторов и до 85 % для импортных; после ремонта без смены обмоток это напряжение уменьшается до 75 % для всех типов трансформаторов. Рис. 2.9. Схема испытания электрической прочности изоляции обмотки трансформатора Изоляцию обмоток испытывают при помощи аппаратов ТУ-158, ТУ-235, АКИ-50, АИИ-70, АИИМ-72 и др. Испытание длится одну минуту. Включение повышенного напряжения может быть сделано толчком при напряжении до 25 % испытательного, после испытания 67 напряжение снижают до этого же значения и отключают. Напряже- ние должно быть синусоидальным, частота 50 Гц, с отклонениями не более ± 5 %. Мощность испытательной установки должна составлять не ме- нее 0,5–1,0 % мощности испытуемого трансформатора. Результаты испытаний считаются положительными, если не произошло пробоя изоляции, перекрытий и скользящих разрядов, от- меченных приборами. Опыт холостого хода проводят для определения тока и потерь холостого хода. Среднее арифметическое значение фазного тока хо- лостого хода не должно отличаться от заводских значений более чем на 30 %, а потери мощности на 15 %. Большие отклонения полученных величин свидетельствуют о некачественной шихтовке магнитопровода, или о замыкании листов магнитопровода между собой, или же о витковом замыкании. Испытание электрической прочности витковой изоляции прово- дят после опыта холостого хода по той же схеме, но при напряжении, равном 1,3 номинального. Продолжительность испытания 5 минут. Трансформатор должен быть залит маслом. При исправном транс- форматоре во время испытаний не должно наблюдаться разрядов в баке и бросков тока. Опыт короткого замыкания проводят для определения соответ- ствия напряжения и потерь короткого замыкания заводским или рас- четным. Напряжение короткого замыкания нормируется ГОСТом, оно выбито на паспортном щитке. Допускается отклонение потерь напряжения короткого замыка- ния от заводских данных не более чем на 10 %. Значительные откло- нения опытных данных от заводских указывают на несоответствие площади сечения обмотки или ее размеров расчетным значениям или на плохие контакты в соединениях схемы обмоток. Полученные при испытаниях результаты приводят к нормиро- ванной температуре 75 °С по следующим формулам: t P P Кt К 235 310 75 – для медных обмоток; t P P Кt К 245 320 75 – для алюминиевых обмоток; 68 1 235 310 10 2 2 75 t S P U U H Кt Кt К – для медных обмоток, где 75 К P и 75 К U – соответственно потери и напряжение короткого замыкания при температуре 75 ºС и номинальных токах в обмотках; Кt P и Кt U – то же при температуре tºС, при которой проводили опыт короткого замыкания. Если опыт короткого замыкания протекал при токе K I ниже номинального, то номинальные напряжения K U и короткого замыка- ния K P подсчитывают по формулам: K H K K I I U U , K H K K I I P P , где K U и K P – напряжение и потери короткого замыкания при токе K I , при котором проводился опыт. Значение тока K I подставляют как среднее арифметическое значение токов трех фаз трансформаторов. Испытание бака трансформатора на герметичность позволяет проверить доброкачественность уплотнений. Эту проверку проводят избыточным давлением, создаваемым путем установки на баке труб- ки с воронкой, заполненной чистым сухим маслом. При этом транс- форматор должен быть полностью собран, а его дыхательные отвер- стия закрыты. Высота масляного столба должна равняться 1,5–1,6 м. Длительность испытания 2 часа (см. рис. 2.5). Считается, что транс- форматор выдержал испытание, если не обнаружено течи масла в сварных швах бака и расширителя, в местах уплотнений, в спускном кране и отверстиях для болтов и изоляторов. Устранять течь в период испытания не разрешается. Это делают только при полностью уда- ленном масле и извлеченной из бака выемной части. Сообщаемость расширителя с баком проверяют после испыта- ния бака под давлением. Для этого открывают нижний кран транс- форматора и спускают масло. |