Ремонт электрооборудования
 Скачать 1.8 Mb.
|
|
2.4 Испытание трансформаторного масла Масло определяют на электрическую прочность – пробой и ди- электрические потери. Испытание трансформаторного масла на про- бой проводят в маслопробойном аппарате. В чистую сухую стеклян- ную (иногда фарфоровую) посуду емкостью не менее 0,5 л отбирают пробу масла из нижнего или специально предусмотренного крана в баке трансформатора. Чтобы удалить из масла специальные включе- ния, ему перед пробоем дают отстояться в разряднике в течение 20 минут. Затем временно наблюдают за стрелкой киловольтметра, по- казывающего напряжение, при котором происходит пробой. Всего делают шесть пробоев с интервалами в 10 минут. Первый пробой не учитывают. Среднее арифметическое про- бивного напряжения остальных пяти пробоев принимают за пробив- ное напряжение, которое должно быть 25 кВ при напряжении транс- форматора до 15 кВ включительно и до 30 кВ – при напряжении трансформатора от 15 до 35 кВ. При ремонтах выполняют сокращенный химический анализ, в объем которого входит определение кислотного числа масла, темпе- ратуры вспышки паров, реакции водной вытяжки, содержание взве- шенного угля и механических примесей, одновременно проверяют прозрачность масла. Так как у нас в лаборатории нет соответствую- щего оборудования, то этот пункт в лабораторной работе не преду- смотрен. 70 ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ К МОДУЛЮ 2 Лабораторная работа № 4 Дефектация трансформатора при ремонте Цель работы. Освоить методику проведения дефектовочных операций при ремонте трансформатора. Задание к работе 1. Ознакомиться с технической документацией на трансформа- тор и записать его паспортные данные. 2. Провести внешний осмотр трансформатора, результаты ос- мотра отразить в дефектовочной ведомости. 3. Выполнить предремонтные испытания трансформатора. 4. Провести дефектацию выемной части. 5. Оформить отчет по лабораторной работе. Общие сведения Наиболее уязвимой и часто повреждающейся частью трансфор- матора являются его обмотки ВН и реже НН. Повреждения чаще всего возникают вследствие снижения электрической прочности изо- ляции на каком-либо участке обмотки. В трансформаторах могут повреждаться также вводы, переклю- чатели, крышка и другие детали. Примерное соотношение (%) повреждений отдельных частей трансформатора следующее: - обмотки и токопроводящие части – 53; - вводы – 18; - переключатели – 12; - все остальные части, взятые вместе – 17. Исследования причин аварийных выходов трансформаторов из строя показали, что аварии происходят из-за неудовлетворительного обслуживания и низкого качества ремонта. В соответствии с функциональной схемой ремонта повреж- денный трансформатор должен находиться на складе неисправных трансформаторов в ожидании ремонта в дефектационно- подготовительном отделении, где имеется три участка: разборки и мойки, диагностики обмоток и механической части. Комплекс работ 71 по выявлению характера и степени повреждения отдельных частей трансформатора называют диагностикой. Работа по диагностике – наиболее ответственный этап ремонта, поскольку определяются действительный характер и размеры повреждений, а также объем предстоящего ремонта и потребность в ремонтных материалах и оснастке. Поэтому производящий диагностику должен хорошо знать не только признаки и причины неисправности, но и способы их безошибочного выявления и устранения. Характерные неисправности силовых трансформаторов и возможные причины их возникновения приведены в таблице 1. Некоторые повреждения можно выявить тщательным осмотром, а внутренние повреждения – различными испытаниями. Поэтому в процессе диагностики определяют неисправности в трансформаторе собранного и разобранного вида, для этого предусматривают требуе- мые для ремонта материалы, инструменты, приспособления, а также время ремонта. Таблица 1 – Характерные неисправности силовых трансформаторов и возможные причины их возникновения Элемент трансформатора Неисправность Причина неисправности 1 2 3 Обмотки Витковое замы- кание Естественное старение изоляции; сис- тематические перегрузки транс- форматора; динамические усилия при сквозных коротких замыканиях Замыкание на корпус (пробой), межфазное короткое замыкание Старение изоляции; увлажнение масла или понижение его уровня. Внутренние и внешние перенапряже- ния; деформация обмоток вследствие прохождения больших токов короткого замыкания Обрыв цепи Отгорание отводов (выводных концов) обмотки из-за низкого качества соеди- нения или электродинамических усилий при коротком замыкании Переключатели регулирования напряжения Отсутствие контакта Нарушение регулировки переключаю- щего устройства Оплавление контактной поверхности Термическое воздействие на контакт токов короткого замыкания 72 Окончание табл. 1 1 2 3 Вводы Электрический пробой (пере- крытие) на кор- пус Трещины в изоляторах ввода; пониже- ние уровня масла в трансформаторе при одновременном загрязнении внутренней поверхности изолятора Магнитопровод «Пожар стали» Нарушение изоляции между отдельны- ми листами стали или стяжными болта- ми; слабая прессовка стали магнитопро- вода; образование короткозамкнутого контура при выполнении заземления магнитопровода со стороны обмоток ВН и НН Бак и арматура Течь масла из сварных швов, фланцев и крана Нарушение целостности сварного шва, плотности соединений, плохой притер- тости пробки пробкового крана, повре- ждение его прокладки в месте соедине- ния с фланцем Методика выполнения работы Внешний осмотр. В процессе осмотра собранного трансфор- матора проверяют его комплектность, а также состояние его на- ружных частей: целостность сварных швов и соединений, отсутствие течи масла из фланцевых соединений арматуры с баком, механи- ческих повреждений циркуляционных труб, расширителя, трещин в армировочных швах и сколов фарфора выводов. О замеченных неисправностях делают записи в дефектовочной ведомости. Предремонтные испытания собранного трансформатора. Целостность обмоток можно определить при помощи мегомметра или контрольной лампы. Сопротивление изоляции обмоток измеряют мегомметром на 2500 В всех фаз относительно корпуса и между обмотками разных напряжений. За сопротивление изоляции принимают одноминутное значение измеренного сопротивления R 60 Значение сопротивления изоляции не нормируется, но оно не должно быть ниже чем на 30 % установленного в результате статистических наблюдений или полученного при предыдущем ремонте. О степени увлажнения изоляции. Под действием электрического поля в изоляции происходят сложные процессы. Во-первых, из-за присутствия в диэлектриках свободных зарядов, обусловленных при- 73 месями и дефектами строения, в изоляции всегда возникает ток сквозной проводимости i u , во-вторых, происходит замедленная поля- ризация, т.е. смещение и поворот связанных дипольных молекул, создающих ток абсорбции i а . В-третьих, происходит мгновенная поляризация, представляющая собой упругое смещение и деформа- цию электронных оболочек атомов и ионов и создающая ток сме- щения i с . Для изучения перечисленных процессов используют схему замещения изоляции, приведенную на рисунке 1, а. С а R а i а R u iu ic С c i t iu i а i i а). б). Рис. 1. Схема замещения изоляции (а) и диаграмма токов, протекающих в ней (б) Резистор R u характеризует сопротивление сквозному току; конденсатор С а – емкость, обусловленную дипольной поляризацией; конденсатор С с – емкость электронной поляризации (геометрическая емкость); резистор R а – эквивалентные потери при дипольной поляризации. На рисунке 1, б показаны зависимости токов, прохо- дящих через изоляцию, от времени нахождения под постоянным напряжением. Как видно, ток абсорбции затухает по мере завершения процессов замедленной поляризации, а ток сквозной проводимости сохраняется неизменным. Токи смещения столь кратковременны, что их не учитывают. Суммарный ток i имеет затухающий характер. Истинное сопротивление изоляции зависит от сквозного тока и его можно определить по формуле a u i i U R , (1) где U – приложенное напряжение, В. а б 74 Поскольку измерение i а связано с определенными трудностями, сопротивление изоляции рассчитывают как частное от деления напряжения на значение тока, установившегося через минуту после включения напряжения. О степени изменения изоляции трансформатора судят по коэффициенту абсорбции k аб , представляющему собой отношение сопротивления изоляции, измеренное через 60 с (R 60 ), к сопро- тивлению изоляции, измеренному через 15 с (R 15 ) k аб = R 60 / R 15 (2) На основании схемы замещения (рис. 1) и рассмотрения про- цессов электропроводности и поляризации следует, что для заведомо сухой изоляции в процессе измерения суммарный ток i сух будет резко затухать (рис. 2). У увлажненной изоляции суммарный ток i вл больше и будет затухать медленнее, потому что из-за увлажнения прирост тока сквозной проводимости больше, чем прирост тока абсорбции. Отсюда и определяется динамика сопротивления изоляции. i,R t 1 t 2 i сух. i вл. R вл. R су х. Рис. 2. Графики изменения полного тока и сопротивления сухой и влажной изоляции Следовательно, по состоянию сопротивления изоляции в зави- симости от продолжительности измерения можно определить, увлаж- ненная изоляция или нет. Диагностирование увлажнения изоляции состоит в измерении мегомметром ее сопротивления в моменты t 1 и t 2 (t 2 > t 1 ) после подачи напряжения и определения 1 2 t t R / R , называемого коэффициентом абсорбции k аб . Обычно принимают t 1 = 15 с, t 2 = 60 с и рассчитывают R 60 /R 15 . Если (R 60 /R 15 ) > 1,3, то изоляцию считают сухой; если (R 60 /R 15 ) ≤ 1,3, то изоляцию признают влажной. 75 Измерения сопротивления изоляции относительно корпуса проводят мегомметром на 2500 В при температуре 10–30 °С. Коэффициент трансформации. Измерение коэффициента k трансформации проводят с целью обнаружения витковых замыканий в обмотках и замыканий в анцапфном переключателе. Для опре- деления k на обмотку высокого напряжения (ВН) подают пониженное напряжение, обычно сетевое. Измеряют три линейных напряжения со стороны ВН и с низкой стороны (НН) на всех ответвлениях фаз (положениях анцапфного переключателя). В соответствии с ГОСТ 11677-65 значение коэффициента трансформации не должно отличаться более чем на ± 2 % от значений, полученных на соот- ветствующих ответвлениях других фаз или от заводских (паспорт- ных) значений. Сопротивление обмоток постоянному току. Цель измерения сопротивления обмоток постоянному току – проверка состояния це- пей, контактов, паек. Сопротивление обмоток измеряют с помощью измерительного моста или методом вольтметра-амперметра. При последнем методе, во избежание нагрева обмотки и внесения ошибок в результаты измерения, ток при измерении не должен превышать 20 % номинального. Сопротивления измеряют на всех выводах транс- форматора для всех ответвлений обмоток всех фаз. При наличии выведенной нейтрали (нуля) измерения проводят между фазовым выводом и нулевым. Измеренное линейное значение сопротивления между линейными выводами пересчитывают на фазовое: соединение обмоток в звезду R ф = R из /2. (3) Соединение обмоток в треугольник R ф = 2 3 R из , (4) где R ф – сопротивление фазы обмотки, Ом; R из – измеренное сопротивление между линейными выводами, Ом. Измеренное сопротивление пересчитывают на температуру 75 °С по выражению t 235 310 R R t 75 , (5) 76 где R t – сопротивление фазы, измеренное при температуре обмотки t °С, Ом. Результаты измерений считают удовлетворительными, если сопротивления фаз одной и той же обмотки отличаются от других и от данных заводских измерений не более чем на 2 %. Дефектация трансформатора при разборке (выемной части). Последовательность выполнения операций разборки в каждом случае зависит от конструкции трансформатора, подлежащего ремонту. В ремонт поступают современные трансформаторы отечественного производства, отличающиеся по мощности и конструктивному исполнению, и трансформаторы выпуска прежних лет, а также выпус- кавшиеся в прошлом и поставляемые в настоящее время зарубеж- ными фирмами, поэтому рекомендовать какую-либо единую техноло- гическую последовательность выполнения операций разборки и ремонта всех поступающих трансформаторов невозможно. Однако, чтобы освободить крышку трансформаторов, необходимо начинать с демонтажа газового реле, термометра, расширителя, предохра- нительной трубы и других устройств и деталей, расположенных на крышке. Закончив первый этап разборки, переходят ко второму, наиболее сложному и трудоемкому – демонтажу обмоток. Обмотки. Освобожденную от болтов крышку стропят за подъемные рымы, навернутые на выступающие из крышки резьбовые концы подъемных шпилек, закрепленных на ярмовых балках верхнего ярма магнитопровода. При подъеме активной части трансформаторов с вводами, расположенными на стенках баков, вначале отсоединяют отводы и демонтируют вводы, а затем поднимают активную часть трансформатора. При осмотре обмоток трансформатора обращают внимание на следующее: состояние витковой изоляции (визуально); отсутствие деформации и смещения обмоток в радиальном и осевом направлениях относительно магнито- провода и относительно друг друга, что может быть следствием сдвигов и ослаблений прокладок, планок, распорок; состояние паек на обмотках и соединений на анцапфном переключателе; состояние охлаждающих каналов между обмотками, а также между обмоткой НН и магнитопроводом. Изоляционные и дистанционные детали: цилиндры, перегородки, прокладки – изготавливают преимущест- венно из электрокартона, а планки и рейки – из твердых пород дерева, обычно бука. При осмотре этих деталей необходимо про- верить прочность их крепления, нет ли усушки, пробоев изоляции, которые сопровождаются появлением прожогов, трещин, обуглива- нием и растрескиванием. 77 Для определения состояния изоляции, например электрокар- тона, из нескольких мест (из изоляции ярма, изоляции между слоями, витками и т.д.) вырезают образец в виде полоски, которую сгибают под прямым углом и затем свободно складывают вдвое без сдавливания места сгиба. Если при полном сгибе вдвое электрокартон не ломается, изоляция хорошая (свежая); если при полном сгибе образуются трещины, изоляция удовлетворительная; когда при полном сгибе изоляция ломается, она ограниченно годная; изоляция, которая ломается при сгибе до прямого угла, негодная. Изоляцию по ее состоянию можно подразделить на четыре класса: I класс – изоляция хорошая (при нажатии рукой она мягкая и не дает трещин); II класс – изоляция удовлетворительная (при нажатии рукой она сухая, твердая, но трещин не образует); III класс – изоляция ненадежная (при надавливании рукой на ней появляются мелкие трещины или она расслаивается); IV класс – изоляция плохая и к дальнейшей эксплуатации она не пригодна (при нажатии рукой она осыпается). Если при ремонте требуется изготовление новых обмоток, а заводская техническая документация отсутствует, необходимо во избежание ошибок в определении размеров обмоток составить подробный эскиз установки обмоток на магнитопроводе с указанием размеров окна и магнитопровода и всех размеров катушек, изоляции и каналов в радиальном и осевом направлениях. Магнитопровод. При дефектации магнитопровода обращают внимание на следующее: - отсутствие оплавлений листов активной стали; - отсутствие цветов побежалости и ржавчины на стали, что свидетельствует об удовлетворительном состоянии межлистовой изоляции 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 оценивают по значению сопротивления их изоляции относительно магнитопровода. Сопротивление изоляции измеряется мегомметром на 1000–2500 В. Значение сопротивления изоляции не нормировано. 78 Исходя из опыта ремонта и эксплуатации трансформаторов, считают, что сопротивление изоляции этих частей относительно магнито- провода должно быть не ниже 10 МОм. Качество прессовки маг- нитопровода проверяют остро заточенным ножом, кончик его лезвия при среднем усилии нажатия не должен входить между листами стали на глубину более 3 мм. Содержание отчета 1. Название и цель работы. 2. Наиболее часто повреждаемые элементы трансформатора. 3. Результаты проведения дефектации трансформатора в собран- ном и разобранном виде. Контрольные вопросы 1. Как оценивают состояние изоляции собранного трансформа- тора? 2. Как оценивают степень увлажнения изоляции трансформа- тора? 3. Как определить наличие витковых замыканий в обмотках трансформатора? 4. Как выполнить дефектацию магнитопровода? 5. Характерные неисправности силовых трансформаторов и воз- можные причины их возникновения. 6. Зачем определяют сопротивление обмоток постоянному току? 7. Как оценить состояние изоляции электрокартона? Лабораторная работа № 5 Испытание трансформаторов после ремонта Цель работы. Освоить методику испытаний силовых транс- форматоров после капитального ремонта. Задание к работе 1. Изучить виды испытаний трансформаторов после капиталь- ного ремонта. 2. Изучить методику определения группы соединения обмоток. 3. Определить коэффициент трансформации трансформатора и другие показатели. 4. Научиться приводить результаты короткого замыкания (КЗ) к номинальным параметрам трансформаторов. 5. Оформить отчет по лабораторной работе. |