Ремонт трансформатора ТМ 1000-2500 кВА

1 Ремонт трансформатора ТМ 1000-2500 кВА

1.1 Общие  понятия

Трансформатор предназначен для преобразования (трансформации) электрической энергии одного напряжения в электрическую энергию другого (Рисунок 1). Широкое применение нашли силовые трансформаторы для повышения напряжения  на электростанциях и для понижения напряжения на подстанциях. Трансформаторы имеют магнитопроводящие сердечники и токопроводящие обмотки. Для лучшего охлаждения сердечники и обмотки мощных трансформаторов погружаются в бак, наполненный маслом.

Рисунок 1. Устройство силового масляного трансформатора мощностью 1000 - 6300 кВ-А напряжением 35 кВ: 1 - бак; 2 - вентиль; 3 - болт заземления; 4 - термосифонный фильтр; 5 - радиатор; 6 - переключатель; 7 - расширитель; 8 - маслоуказатель; 9 - воздухоосушитель; 10 - выхлопная труба; 11 - газовое реле; 12 - ввод ВН; 13 - привод переключающего устройства; 14 - ввод НН; 15 - подъемный рым; 16 - отвод НН; 17 - остов; 18 - отвод ВН; 19 - ярмовые балки остова (верхняя и нижняя); 20 - регулировочные ответвления обмоток ВН; 21 - обмотка ВН (внутри HH); 22 - каток тележки

Сердечники трансформаторов  состоят из стержней, на которых  размещаются обмотки, и ярм, которые  служат для проведения потока между  стержнями. Различают два вида сердечников: стержневой и броневой. Вследствие изменения потока, в контурах стали сердечника индуктируется ЭДС, вызывающая вихревые потоки, которые стремятся замкнуться по контуру стали, расположенному в поперечном сечении стержня. Для уменьшения вихревых токов, сердечники трансформатора набираются из изолированных прямоугольных пластин электротехнической стали толщиной 0,5мм или 0,35мм. Для уменьшения зазоров в местах стыков, слои сердечника, набранные различными способами, чередуются через один. После сборки, листы верхнего ярма вынимаются и на стержнях устанавливаются обмотки, после чего ярмо вновь зашыхтовывается. Листы сердечника изолируются лаком или бумагой, имеющей толщину 0,33мм, и стягиваются при помощи изолированных шпилек.

1.2 Основные виды повреждений и текущий ремонт трансформаторов

Наибольшее количество повреждений наблюдается в устройствах  обмоток, главной и продольной изоляции, вводов и переключателей.

Поступивший в  ремонт трансформатор осматривают. Знакомятся с эксплуатационно-технической документацией, обращая особое внимание на сведение о работе и дефектах трансформатора в эксплуатации, результаты предыдущего ремонта и особые требования, предъявляемые заказчиком. При внешнем осмотре могут быть установлены некоторые неисправности трансформатора: поверхностное перекрытие; пробой или разрушение изоляторов, ввод, вздутие бака, образовавшееся вследствие механических усилий внутри трансформатора при его аварии; нарушение швов бака или уплотнений, наличие и течи масла; неисправности работы маслоуказателя, сливного крана и другие дефекты.

В случае отсутствия паспортных данных поступившего в ремонт трансформатора необходимо провести испытание  трансформаторного масла на основные физико-химические свойства. Масло для испытания отбирают из специально предусмотренного крана в чистую сухую стеклянную посуду, предварительно слив 2 – 3 л масла и ополоснув им посуду. Масло испытывают на пробой на специальной установке. Для трансформаторов с номинальным напряжением до 15 кВ пробивное напряжение должно быть не менее 25 кВ при условии выполнения шести проб. Проводят сокращённый химический анализ.

Измерение сопротивления  изоляции обмоток выполняют мегаомметром 1000В. Для двухобмоточных трансформаторов  измеряют сопротивление изоляции между  обмоткой ВН и баком при заземленной  обмотке НН, между обмоткой НН и  баком при заземленной обмотке  ВН, между соединенными между собой  обмотками ВН и НН и баком. Сопротивление  изоляции при 10 ⁰С должно быть в пределах 800 – 600 МОм.

Коэффициент трансформации  определяют методом двух вольтметров. На вводы НН подают напряжение порядка 100 – 400 В. С помощью вольтметров V1 и V2 измеряют поочередно напряжение на всех ступенях напряжения обмоток ВН и НН. Вольтметр  V2  присоединяется через трансформатор напряжения. Определяют коэффициент трансформации для всех фаз и ступеней. Допустимое отклонение коэффициента от расчетного  должно быть – 0,5%, отклонение по фазам 1 – 2%.

Рисунок 2. Схема измерения коэффициента трансформации с помощью

двух вольтметров  с переключателями

Определение группы выполняют методом двух вольтметров  V1 и V2. Вводы А и а испытуемого трансформатора соединяют. К одной из обмоток подводят напряжение 220 В и измеряют поочередно напряжения между вводами в-В, в-С и с-В. По измеренным напряжениям и полученным коэффициентам трансформации по справочным таблицам находят группу  соединения обмоток.

Испытание прочности  изоляции между обмотками ВН и  НН и каждой из них относительно бака производят с помощью автотрансформатора Т1, подключенного к сети переменного  тока промышленной частоты 50 Гц Плавно поднимают напряжение трансформатора Т2 до 35 кВ для масляных трансформаторов  и 23 кВ для сухих с номинальным  напряжением 10 кВ. Если в течение 1 м  не наблюдается потрескивания или  перекрытия, стрелки вольтметра и  амперметра не изменяют своих показаний, плавно снижают напряжение до нуля и считают, что трансформатор  выдержал испытания.

Если в результате осмотра и приведенных выше испытаний  повреждения активной части трансформатора установлены, приступают к ее ремонту. Подняв активную часть трансформатора, осматривают её. Проверяют чистоту  обмоток, обращая особое внимание на каналы между обмотками и магнитопроводом. Твердые парафиновые отложения  очищают протирочной ветошью  или кистью, смоченными в бензине. Почерневшие или подгоревшие  места катушек свидетельствуют  о межвитковом замыкании обмоток  или пробое на корпус. Выявляют на ощупь  места ослабления витков. В этих местах, как правило, поврежденной оказывается  изоляция обмотки, обуглившаяся в результате межвитковых замыканий, не видимых с внешней стороны. Проверяют внешним осмотром состояние изоляции, отсутствие деформаций и смещений обмоток или ее витков, наличие изоляционных прокладок, клиньев, распорок.

Ослабление витков обмотки устраняют подпрессовкой  обмоток. Между уравнительной и  ярмовой изоляциями забивают дополнительные изоляционные клинья, изготовленные  из сухого дерева, электрокартона или  гетинакса. При этом применяют вспомогательный  брусок. Чтобы нее размочалить  торцы забиваемых клиньев, ударяют  по деревянному бруску. Для небольших  трансформаторов подпрессовка выполняется  ярмовыми балками. Проверяют также  надёжность контактов концов обмотки  с вводами, места паек, изоляцию шпилек и бандажей бесшпилечных трансформаторов, стягивающих сталь магнитопровода. Если оказываются повреждёнными  магнитная система или обмотки, трансформатор подлежит капитальному ремонту с разборкой активной части.

Ремонт вводов. Основные неисправности вводов следующие: трещины и сколы изоляторов, разрушение изоляторов, некачественная армировка и уплотнение, срыв резьбы контактного зажима при неправильном навинчивании и затягивании гайки. При значительных сколах и трещинах ввод заменяется.

Рисунок 3. Ремонт ввода трансформатора: а - сборка; б - переармировка; I - колпачок; 2 - токопроводящий медный стержень; 3 - фарфоровый изолятор; 4 - резиновая маслостойкая прокладка; 5 - фланец; 6, 7 - гетинаксовая и стальная шайбы; 8 - гайка; 9, 11 - нажимная и опорная плиты; 10 - шпилька

Армирование фарфоровых изоляторов начинают с изготовления зажима их медных или латунных прутков  соответствующего диаметра и длины; на концах зажима нарезается резьба по размерам заменяемого. На зажим навинчивают  стальной или бронзовый колпак и  закрепляют его контргайкой. С внутренней стороны колпак с зажимом скрепляют газосваркой. Сварку производят латунью с применением в качестве флюса буры предварительно прокаленной в течение 3 ч при 700 ⁰С.Качество сварки должно быть проверено. После сварки зажим лудят гальваническим способом и подвергают вторичному испытанию. Зажим с приваренным к нему колпаком закрепляют в тисках. Для предохранения резьбу обертывают лентой из мягкого метала. Внутрь колпака вкладывают резиновую прокладку. Фарфоровый изолятор верхней частью вставляют в колпак и сверху на зажим надевают электрокартонную и металлические шайбы, которые до отказа затягивают контргайкой. Колпак заливают замазкой, которую после застывания покрывают нитроэмалью 624 ⁰С.

В качестве армировачных цементирующих замазок для изоляторов напряжением до 10 кВ рекомендуется  глетоглицириновая или портландцементная  замазка. В случае переармировки  изоляторов необходимо старую затвердевшую замазку удалить равномерным  нагреванием фарфоровой части ввода, а затем фланца до 100-120 ⁰С паяльной лампой или автогенной горелкой. Вследствие температурного расширения фланец отойдет от замазки и при легком ударе молотка по фланцу он отделится от фарфора.

Поврежденную  резьбу зажимов отрезают ножовкой заподлицо  с плоскостью колпачка. Зажим высверливают на толщину тела колпачка (3 - 4 мм), после чего его можно свободно вынуть и заменить новым. Новый зажим приваривают от верхней плоскости колпачка.

Ремонт переключателей. Переключатель служит для переключения числа витков обмотки ВН и имеет  три ступени регулировки напряжения: +5%, номинальное напряжение – 5%. Наиболее распространены следующие типы переключателей: ТПСУ-9-120/6, устанавливаемый в трансформаторах мощностью до 1000 кВ·А, напряжением до 6 кВ без расширителя; переключатель размещается под крышкой, в которой есть отверстие для рукоятки, и закрепляется на верхних ярмовых балках выемной части трансформатора; отверстие закрывается чугунным колпаком. В последних конструкциях трансформаторов напряжением 10 кВ применяется переключатель реечного типа ПТО-10/63-65, предназначенный для переключения ответвления обмоток в пределах ± 2·2,5 на трансформаторах 1 - 3 габаритов на напряжение до 10 кВ. Наиболее частыми повреждениями переключателей являются оплавления и подгорания контактных поверхностей. При значительных оплавлениях и полном выгорании контактов переключатель заменяют новым. В целях устранения повреждений пружины переключатель проверяют путём переключения его по всем ступеням. Исправная пружина для переключателя ТПСУ, ПТО обеспечивает нажатие контактов в рабочем положении 50 – 60 Н. Каждое положение переключателя чётко фиксируется, что сопровождается щелчком.

Рисунок 4. Переключатель  ТПСУ. Контактная система переключателя ПБВ типа ТПСУ

1 - неподвижный контакт; 2 - подвижный сегментный контакт; 3, 4 - бумажно-бакелитовые трубка и цилиндр; 5 - болт; 6 - крышка бака трансформатора; 7 - металлический фланец; 8 - стопорный болт; 9 - колпак привода

При осмотре переключателя  его следует очистить, закрепить  и подтянуть контакты. Иногда контактная поверхность переключателей покрывается  очень стойкой и твёрдой плёнкой – продуктом старения масла. Её удаляют, протирая поверхность колец и стержней контактов тряпкой, смоченной ацетоном. Применение для этой цели наждачной бумаги недопустимо, так как она может повредить никелированную поверхность.

Ремонт бака. Сравнительно распространёнными случаями повреждения  бака, вызывающими его течь, являются нарушения сварных швов и недостаточная  плотность прокладки между баком  и крышкой. Пустой бак очищают  от осадков, грязи, промывают и ополаскивают тёплым маслом. Проверяют исправность  работы спускного крана. Места течи заваривают, предварительно тщательно  очистив место сварки от масла  и краски и просушив его постепенным  и равномерным нагревом паяльной лампы. Незначительную течь масла в  швах или в местах вварки труб охлаждения можно устранить чеканкой. По окончании  сварки бак в течение 1 – 2 ч испытывают избыточным давлением столба масла высотой 1,5 м над уровнем масла в расширителе, используя трубку с воронкой. Трубку завинчивают в отверстие для пробки расширителя и заполняют маслом примерно до высоты воронки.

На время испытания  все отверстия, связанные с баком  и расширителем, должны быть герметически закрыты. По окончании испытания  масло из воронки сливают до наивысшего уровня в расширителе, а отверстие  для заливки масла завинчивают  пробкой. После этого удаляют  выполненные для проведения испытаний герметические уплотнения и устанавливают необходимый уровень масла по указателю, сливая избыток масла из расширителя. Одновременно проверяют исправность действия маслоуказателя и пробок.

Ремонт прокладок. Пришедшие в негодность уплотняющие  прокладки заменяют новыми, изготовленными из маслостойкой резины. Разметку отверстий  в прокладках для прохода болтов делают по крышке или фланцу бака. Отверстия  выполняют просечкой. Во избежание  перекоса крышки дополнительно прокладывают проволочный ограничитель.

Рисунок 5. Корпус силового трансформатора

Ремонт расширителя  чаще всего сводится к промывке его  маслом. Но иногда необходимо очищать  внутреннюю поверхность расширителя  от ржавчины, которая может быть обнаружена при разборке трансформатора в виде большого скопления крупинок на плоскости верхнего ярма, под  отверстием патрубка расширителя или  чаще под отверстием выхлопной трубы. В некоторых трансформаторах расширитель не имеет съёмного дна. При ремонте трансформатора рекомендуется сплошное дно заменить на съёмное. Работу выполняют следующим образом: старое вварное дно вырезают газовой горелкой. Далее к цилиндру расширителя приваривают стальной фланец, в который ввинчивают и приваривают шпильки для крепления съёмного дна гайками. Дно уплотняют резиновой прокладкой удерживаемой стальным кольцом.

При ремонте расширителя  проверяют патрубок трубы, соединяющий  расширитель с баком. Если патрубок выступает внутрь расширителя менее  чем на 30 – 50 мм, необходимо его переварить, так как при меньшей высоте через патрубок могут попадать в бак осадки, скапливающиеся в расширителе. При этом масло должно быть на отметке нижнего уровня расширителя. При осмотре расширителя ржавчину очищают стальной щёткой и удаляют керосином. После очистки внутреннюю поверхность расширителя следует протереть чистой тряпкой, смоченной бензином, и после полного высыхания покрыть нитроэмалью 624С или ГФ-92-ХК. При этом надо следить, чтобы эмаль не закупорила отверстия расширителя, особенно отверстия маслоуказателя. После покрытия эмалью расширитель должен быть высушен в печи в течение 6 – 12 ч при температуре 105 – 110  ⁰С. Работа с эмалью требует строгого соблюдения правил пожарной безопасности и охраны труда. Хранят её в герметически закупоренной таре.