Техническое обслуживание трансформатора ТМ-630. Плановая замена масла

МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Специальность: ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине "УСТРОЙСТВО И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОДСТАНЦИЙ"

на тему: "Техническое обслуживание трансформатора ТМ-630. Плановая замена масла"

ВЫПОЛНИЛ: студент 3 курса

группы Экс-311 Беляев М.А.

ПРОВЕРИЛ: преподаватель

Червоняк В.К.

Мурманск

Содержание

Введение

Глава 1. Масляные трансформаторы, устройство и назначение

1.1 Масляные трансформаторы, устройство масляных трансформаторов

Применение масляного трансформатора

Масляные трансформаторы типа ТМ

1.2 Установка, ремонт и замена масляных трансформаторов

Установка масляных трансформаторов

Ремонт масляных трансформаторов

1.3 Охлаждение масляных трансформаторов

1.4 Правила по электробезопасности при эксплуатации трансформаторов

Глава 2. Эксплуатация масляных трансформаторов на примере трансформатора ТМ-630

2.1 Трансформатор ТМ-630, основные эксплуатационные характеристики

Состав и устройство трансформатора ТМ-630

2.2 Эксплуатация трансформатора ТМ-630

Ввод трансформаторов ТМ-630 в эксплуатацию

Ввод трансформатора ТМ-630 в работу

Техническое обслуживание и контроль за состоянием силовых трансформаторов ТМ-630

2.3 Масло в трансформаторе. Замена масла

Замена масла (фильтрование, промывка, перезаливка)

Усадка изоляции и обезвоживание трансформаторного масла

Пробой

Заключение

Библиографический список

Введение

Энергетика, на сегодняшней день, является одной из важнейших структурных единиц, совокупность которых, поддерживает развитие технологического процесса и играет большую роль в организации человеческой цивилизации на данный момент.

В энергетике существует такое понятие как "Энергетическая система" - это совокупность устройств и установок, предназначенных для выработки, передачи, распределения и потребления электроэнергии и теплоэнергии, связанных между собой электрическими и тепловыми сетями.

Подстанцией называется электроустановка, служащая для преобразования и распределения электроэнергии и состоящая из трансформаторов или других преобразователей энергии, РУ, устройств управления и вспомогательных сооружений. В зависимости от преобладания той или иной функции подстанции называются трансформаторными (ТП) или преобразовательными (ПП). Трансформаторами называются электромагнитные устройства, имеющие две или большее число индуктивно-связанных обмоток и предназначенные для изменения величины переменного напряжения (тока). Трансформатор состоит из ферромагнитного магнитопровода (сердечника) и расположенных на нем обмоток. Обмотка, подключаемая к источнику преобразуемого напряжения, называется первичной, а обмотки, к которым подключены потребители электрической энергии, - вторичными. В зависимости от назначения трансформаторы подразделяются на трансформаторы питания, согласующие и импульсные.

Целью курсовой работы является исследование силовых масляных трансформаторов, рассмотрение систем охлаждения трансформаторов, в частности акцентирование внимания на таком охлаждающем элементе как масло.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1)      Определить устройство и назначение масляных трансформаторов.

2)      Рассмотреть вопросы установки, ремонта и замены масляных трансформаторов.

3)      Узнать меры электробезопасности при эксплуатации масляных трансформаторов.

4)      Рассмотреть эксплуатацию масляных трансформаторов на конкретном примере трансформатора ТМ-630.

5)      Рассмотреть более конкретно использование масла для охлаждения трансформатора.

Объектом исследования данной курсовой работы является масляный трансформатор ТМ-630. Он предназначен для работы в электросетях напряжением 6 или 10кВ 35 кВ в открытых электроустановках в условиях умеренного климата (исполнение У1 по ГОСТ 15150-69) и служит для понижения высокого напряжения питающей электросети до установленного уровня потребления.

Предметом исследования данной работы являются современные энергетические системы, в состав которых входят трансформаторы, а также системы охлаждения, необходимые для нормальной бесперебойной работы оборудования.

масляный трансформатор замена масло

Глава 1. Масляные трансформаторы, устройство и назначение

1.1 Масляные трансформаторы, устройство масляных трансформаторов

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

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

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

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

Применение масляного трансформатора

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

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

Устройство масляного трансформатора

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

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

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

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

Масляные трансформаторы типа ТМ

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

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

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

Подобные трансформаторы одинаково надежно работают в разных климатических условиях. При этом срок службы трансформаторов ТМ составляет не менее 25 лет.

1.2 Установка, ремонт и замена масляных трансформаторов

Установка масляных трансформаторов

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

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

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

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

Газовое реле для удобства и безопасности располагается вблизи стационарной лестницы.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Ремонт масляных трансформаторов

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

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

Текущий ремонт

Текущий ремонт трансформатора производится в следующем объеме:

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

б) чистка изоляторов и бака,

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

г) проверка опускного крана и уплотнений,

д) осмотр и чистка охлаждающих устройств,

е) проверка газовой защиты,

ж) проверка целости мембраны выхлопной трубы,

з) проведение измерений и испытаний.

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

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

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

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

При ремонте проверяется также состояние термосифонных фильтров и воздухоосушителей.

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

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

Капитальный ремонт трансформаторов

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

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

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

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

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

Капитальный ремонт трансформатора производится в следующем объеме:

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

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

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

г) ремонт охлаждающих устройств,

д) чистка и окраска бака,

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

ж) очистка или смена масла,

з) сушка активной части (в случае необходимости),

и) сборка трансформатора,

к) проведение измерений и испытаний.

Замена масляных трансформаторов

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

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

Как узнать, нужно ли менять трансформатор?

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

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

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

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

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

1.3 Охлаждение масляных трансформаторов

Существует несколько видов наиболее распространенных охладителей, отличающихся друг от друга в основном только типом оребрения труб.

Масло в охладителе циркулирует по трубкам. Для создания большой поверхности охлаждения при относительно небольших габаритах охладителя трубки подвергаются оребрению. Существует несколько видов оребрения. Некоторые из них показаны на рис. 1: на стальные трубки насажены тонкие стальные пластинки с шагом 2,5 мм; спирально-навивные трубки, т.е. стальные трубки, обвитые тонкой стальной лентой шириной 10 мм, которая припаивается к трубкам; также спирально-навивные стальные трубки, но с навивкой на них проволочной спирали из стальной проволоки диаметром 0,5 мм и спирально-накатные, т.е. алюминиевые трубы, на которых на специальном станке нарезаются (накатываются) ребра высотой также 10 мм.

Навивка проволоки на трубки является наиболее прогрессивным способом изготовления оребренных труб. Во всех случаях внутренний диаметр трубок не превышает 20 мм; толщина трубок равна 1,5-2 мм. Применение трубок малого диаметра оказалось возможным благодаря принудительной циркуляции масла в них. Интенсивный обдув охладителя позволяет применить небольшой шаг ребер 2,5-5 мм. Сумма наружных поверхностей оребренных трубок представляет полную поверхность охлаждения.

Рис. 1. Виды оребрения трубок.

а - спирально-накатное оребрение (алюминий); б - спирально-завивное оребрение, выполненное стальной проволокой; 1 - проволочная спираль; 2 - проволока-обвязка (прикрепляет проволочную спираль к трубке с последующим оцинкованнем); 3 - трубка.

Существуют два типа насосов. Первый тип (рис. 2) - угловой насос, т.е. обычный центробежный насос, в котором масло, засасываемое через всасывающий патрубок 1, попадает в турбину 2 и под углом 90° выходит через нагнетательный патрубок 4. В этом случае только небольшая часть масла попадает в двигатель, охлаждает его и по полому валу возвращается в насос.

Рис. 2. Бессальниковый электронасос типа ЭЦТ 63-10.

- всасывающий патрубок; 2 - турбина насоса, установленная непосредственно на валу электродвигателя; 3 - коробка зажимов; 4 - нагнетательный патрубок.

Второй тип - прямоточный насос. Это также центробежный насос, но его патрубки - всасывающий 5 и нагнетательный 1 находятся на одной оси (рис.3). Масло с турбины насоса 4 поступает в пространство между корпусом двигателя и обмоткой статора, проходит в этом пространстве и выходит через нагнетательный патрубок. Электронасосы таких типов имеют габариты значительно меньше, чем агрегаты с отдельно установленным электродвигателем и насосами (рис. 3). Обдувание охладителей осуществляется осевыми вентиляторами, которые располагаются один над другим. Обдувание происходит в большинстве случаев в сторону бака трансформатора. Некоторые зарубежные фирмы применяют для обдува охладителей двухскоростные двигатели вентиляторов. Благодаря этому они получили возможность построить охладитель с двумя ступенями отводимых потерь, например, 70 и 100 кет при превышении температуры масла над температурой окружающего воздуха 40° С.

Рис. 3. Прямоточный бессальниковый насос.

- нагнетательный патрубок; 2 - коробка зажимов; 3 - электродвигатель; 4 - турбина насоса; 5 - всасывающий патрубок.

Контроль за циркуляцией масла в охладителе осуществляется при помощи струйного реле. Струйное реле представляет собой прибор, показывающий и сигнальный, Прибор помещается в отрезке трубы, имеющей фланцы для присоединения к маслопроводу. Основным элементом реле является заслонка, которая устанавливается перпендикулярно оси трубы, если масло в маслопроводе не циркулирует. Заслонка связана с постоянным магнитом 6. Когда начинается циркуляция масла, заслонка поворачивается и устанавливается параллельно оси трубы (потоку масла). Магнит, связанный с заслонкой, также поворачивается и увлекает магнит, связанный со стрелкой прибора, которая показывает направление потока масла и наличие его циркуляции. Со стрелкой связан замыкающий ртутный контакт, который при внезапном прекращении циркуляции масла поворачивается и замыкается. Персонал станции получает сигнал о ненормальной работе или о прекращении работы системы охлаждения.

1.4 Правила по электробезопасности при эксплуатации трансформаторов

Установка трансформаторов должна осуществляться в соответствии с правилами устройства электроустановок и нормами технологического проектирования подстанций.  <#"723109.files/image004.gif">

Рис. 4 Условное обозначение трансформаторов ТМ-630

Состав и устройство трансформатора ТМ-630

Трансформатор ТМ-630 состоит из: бака с радиаторами, крышки бака, расширительного бачка и активной части.

Бак снабжен пробкой для взятия пробы масла и пластиной для заземления трансформатора. Наружная поверхность бака окрашена атмосферостойкими серыми, светло-серыми или темно-серыми красками (возможно изменение тона окраски). Все уплотнения трансформатора выполнены из маслостойкой резины.

Бак трансформатора состоит из:

·        стенок, выполненных из стального листа толщиной от 2,5 мм до 4 мм. (в зависимости от мощности трансформатора);

·        верхней рамы;

·        радиаторов;

·        петель для подъема трансформатора

·        дна с опорными лапами (швеллерами).

На крышке трансформатора ТМ установлены:

·        вводы ВН и НН

·        привод переключателя;

·        петли для подъёма трансформатора

·        мембранно-предохранительное устройство

·        мановакуумметр

Расширительный бачок используется для компенсирования изменений объема масла, зависящее от внешних факторов. Бачок снабжен:

·        Метками min и max уровня масла в трансформаторе

·        гороловиной для долива масла

Контрольно-измерительные приборы и сигнальная аппаратура трансформатора ТМ-630.

Уровень масла в трансформаторах контролируется визуально по указателю уровня масла, который расположен:

·        на стенке маслорасширителя у трансформаторов типа ТМ и ТМФ;

·        на стенке бака у трансформаторов ТМГ и ТМГФ.

При наличии термоузла дополнительно осуществляется контроль температуры верхних слоев масла в баке трансформатора спиртовым термометром.

2.2 Эксплуатация трансформатора ТМ-630

В теоретической части указывались общие моменты по эксплуатации силовых масляных трансформаторов, а также нормативные документы, в которых полностью эти моменты изложены. Поэтому ниже будут описаны также основные вопросы эксплуатации, но они будут охватывать определенный трансформатор - ТМ-630. Для полного ознакомления с эксплуатацией силовых масляных трансформаторов можно обратиться к нормативным документам, указанным в таблице 1.

Ввод трансформаторов ТМ-630 в эксплуатацию

Подготовка трансформатора к работе при первом включении и после ремонта выполняется в следующем порядке если другой порядок не оговаривает инструкция завода - изготовителя.

Новый трансформатор или трансформатор, который находится в эксплуатации, может быть введен в работу после окончания монтажных, наладочных или ремонтных работ на трансформаторе при условии соответствия результатов испытаний трансформатора.

Во время внешнего осмотра трансформатора проверить:

состояние заземления бака и вывода нейтрали обмоток трансформатора;

отсутствие повреждений, нарушений герметичности и маслоуплотнений, следов коррозии;

состояние изоляторов ввода (отсутствие трещин и сколов фарфора);

отсутствие посторонних предметов, которые влияют на работу трансформатора;

состояние видимых контактных соединений и заземлений трансформатора;

уровень масла в баке трансформатора;

состояние индикаторного селикагеля в воздухоосушителях;

состояние устройств РПН, ПБВ (отсутствие нарушений фиксации, соответствие показаний показаниям положения привода);

наличие и целостность предохранителей;

чистоту изоляторов;

состояние электрооборудования, обращая внимание на подключение вентильных разрядников или ограничителей перенапряжения;

достаточность расстояния между фазами подводки и проводниками с различными номинальными напряжениями.

После окончания осмотра необходимо проверить сопротивление изоляции обмоток, убедиться по протоколам в том, что трансформатору произведены все необходимые испытания и проверки.

Подготовку трансформатора к работе после аварийного отключения действием защиты необходимо проводить в такой последовательности:

Выполнить внешний осмотр трансформатора и оборудования с целью определения причин отключения трансформатора.

В случае отключения трансформатора действиями защиты от внешних повреждений и отсутствием при этом признаков повреждения первичной цепи трансформатора повторно включить в работу.

При наличии повреждения оборудования или ошиновки первичной цепи трансформатора вывести трансформатор в ремонт до устранения неисправности в его первичной цепи.

Оценивать состояние трансформатора необходимо согласно результатов испытаний.

Ввод трансформатора ТМ-630 в работу

После выполнения подготовительных работ и получения разрешения на введение трансформатора в работу согласно программы на включение. Ввод в работу производится персоналом со строгим соблюдением ПБЭЭ.

Включение производится толчком на полное напряжение на холостой ход трансформатора. После включения обращается внимание на нормальное гудение трансформатора, отсутствие посторонних шумов и треска. Указателем напряжения проверяют наличие напряжения на стороне НН.

Включение трансформатора на полную нагрузку зимой допускается при температуре верхних слоев масла минус 400С и более в трансформаторах с охлаждением М (естественное масляное).

При более низких температурах верхних слоев масла для работы в нормальном режиме трансформаторы необходимо включать с нагрузкой не более 50% номинальной, и после прогревания масла до температуры минус 25 0С и выше нагрузка может быть увеличена до номинальной.

При нормальной работе трансформатора на холостом ходу производится:

проверка и измерение напряжения на стороне НН;

включение нагрузки;

контроль напряжений и тока нагрузки.

Техническое обслуживание и контроль за состоянием силовых трансформаторов ТМ-630

Для поддержания трансформаторов в рабочем состоянии на протяжении всего периода эксплуатации (от первого ввода в работу до полного списания в результате морального или физического износа) необходимо регулярно выполнять их техническое обслуживание.

Техническое обслуживание трансформаторов должно производиться в зависимости от их состояния и по мере необходимости. Периодичность техническое обслуживания не реже один раз в шесть месяцев (вместе с техническим обслуживанием ТП или РП, в котором он установлен).

технический осмотр;

профилактический контроль;

Кроме этого, в процессе эксплуатации возможно выполнять внеплановое техническое обслуживание (при появлений неисправностей трансформатора).

Порядок технического осмотра

Осмотр трансформаторов производится с периодичностью не реже 1 раза в 6 месяцев работниками, имеющими право выполнять такие работы, в обслуживании которых находятся данные трансформаторы, без их отключения с оформлением технической документации по эксплуатации, вместе с осмотром остального оборудования ТП, в котором они установлены.

В зависимости от местных условий и состояния трансформаторов технический руководитель может изменить указанные сроки.

В процессе осмотров обращать внимание на:

характер гула трансформатора и отсутствие в нём посторонних звуков (потрескивание, щелчки, дребезг). При их появлении, в первую очередь, проверяют закрепление внешних деталей при отключённом трансформаторе;

целостность масломерного стекла;

наличие масла, его уровень и цвет (при длительно высокой температуре трансформаторное масло темнеет);

температуру масла (при наличии термометра);

отсутствие течи масла (особое внимание обратить на возможность течи масла под крышкой радиатора и арматурой);

состояние селикагеля (сухой селикагель имеет голубой цвет. При увлажнении, он приобретает розовую окраску. В том случае, когда большая часть селикагеля имеет розовую окраску, - его необходимо заменить);

состояние изоляторов (наличие трещин и сколов фарфора; степень загрязнения; наличие посторонних предметов, сокращающих изоляционные промежутки, особенно, - на вводах);

состояние сети заземления и контактных соединений (повышенный нагрев контактных соединений определяют по внешнему виду контакта).

Результаты осмотра фиксируются в оперативном журнале, и в паспорте на трансформатор.

Профилактический контроль предусматривается выполнение работ по проверке трансформаторного масла, профилактических испытаний трансформатора, а также выполнение регламентных работ в межремонтный период по замене внешних частей и материалов.

Перечень измерений, испытаний и проверок трансформаторов:

измерение сопротивления изоляции обмоток, которое зависит от температуры (см. таблице 2).

Таблица 2

измерение тангенса угла диэлектрических потерь tg d

измерение сопротивления обмоток постоянному току;

испытание трансформаторов включением толчком на номинальное напряжение;

испытание вводов и проходных изоляторов;

проверка действия переключателя ответвлений обмоток;

измерение коэффициента абсорбции R60 /R15 производится мегаомметром на напряжение 2500 В (должен быть не ниже 1,3).

испытание трансформаторного масла трансформатора 630кВА и выше - согласно с нормами испытаний электрооборудования.

Испытания и измерения проводятся согласно "Норм испытания электрооборудования" (СОУ-Н ЕЕ 20.302-2007) с составлением протокола замера.

Состояние трансформатора следует определять по результатам всех испытаний и измерений и сравнивать их с данными предыдущих испытаний и измерений с учетом анализа данных по эксплуатации.

2.3 Масло в трансформаторе. Замена масла

Трансформаторные масла играют роль изоляции, пропитывающей бумагу, картон, ткань. Данные масла повышают пробивное электронапряжение этих материалов. Трансформаторное масло имеет малую вязкость и это помогает ему осуществлять теплоотвод в твердой изоляции, передавая тепло в систему охлаждения. Окислительная стойкость масла для трансформаторов позволяет маслу работать в режиме высоких температур и на протяжении длительного времени предупреждать поломки в системе изоляции.

Как стареет трансформаторное масло?

Старение напрямую связано с окислительными процессами в масле. Как только в масло проникает кислород и вода, то оно начинает окисляться вне зависимости от внешних условий. Кроме того, на изоляционное масло воздействуют появляющиеся загрязнения от твердых материалов трансформатора. Высокая температура + влажность и начинающееся окисление крайне отрицательно действуют по отношению к твердой изоляции.

Пару слов о рабочей температуре. Трансформаторное масло лучше растворяет воду при высокой, чем при низкой температуре. Если смесь масла с водой охладить, вода уйдет в осадок. Отторгнутая вода будет впитываться в изоляцию, или ее притягивают продукты распада в масле (вода, смешанная с маслом). Влажность будет распределяться между бумагой и маслом, но непропорционально. Изоляционная бумага поглощает воду из масла и удерживает ее внутри, в местах самого высокого напряжения.

Одним из основных положений в обслуживании трансформатора является ежегодная проверка масла. Анализ масла позволяет судить о состоянии изоляционной системы трансформатора.

Загрязнение формируется в процессе износа трансформатора. Грязь появляется быстрее при сильно загруженном, горячем и при неправильно эксплуатируемом трансформаторе. Грязь увеличивает вязкость масла, и тем самым уменьшает его охлаждающую способность, что ведет к сокращению службы трансформатора. Трансформаторное масло можно полностью восстановить. Срок использования изоляционного масла при хорошем обслуживании можно продлить неограниченно. Возможность регенерации наихудшего окисленного масла должна рассматриваться относительно высокой стоимости нового масла.

Замена масла (фильтрование, промывка, перезаливка)

Эту процедуру лучше сделать на месте. Трансформатор осушивается от масла. Внутренняя часть промывается горячим нафтеновым маслом или отрегенерированным маслом, чтобы удалить скопление грязи и затем заполнить восстановленным маслом. Загрязненное масло снова регенерируется. Если промывка загрязненного трансформатора производится только через смотровое отверстие, то очистится приблизительно 10 % от внутренней поверхности. В таких случаях пленка загрязненного масла останется на большой части поверхности обмотки и внутренней поверхности бака трансформатора. Не забывайте, что до 10% объема масла в трансформаторе впитается в целлюлозную изоляцию. Оставшееся масло в изоляции и трансформаторе содержит полярные структуры и может разрушить большое количество нового или отрегенерированного масла.

Если верх покрытия убран, приблизительно 60% поверхности может быть очищено.

Простая замена масла не удаляет всю осадочную грязь, например как, в системе охлаждения и между обмотками. Эти осадочные грязи будут растворяться в новом масле и способствовать процессу окисления.

Регенерация и очищение от грязи на месте

Процесс регенерации масла и очищения от грязи происходит на месте (возможно в баке трансформатора). Масло откачивается с нижней части бака, нагревается, фильтруется, дегазируется и обезвоживается перед тем, как она вернется на верх трансформатора через расширительный бак. Процесс продолжается до тех пор, пока масло не будет соответствовать стандарту или другим спецификациям. Методика восстановления масла использует метод нагрева, адсорбции и вакуумирования (выделение воды и дегазация). Все обнаруженные утечки должны быть устранены перед обработкой масла.

Разница между регенерацией и очисткой заключается в том, что очистка не может удалять такие вещества как: кислоты, альдегиды, кетоны и т.д., растворенные в масле. Таким образом, очистка не может менять цвет масла от янтарного до желтого. В то время, как регенерация включает в себя также очистку фильтрацию, и обезвоживание.

Произведенная регенерация и очистка трансформаторного масла на месте дает следующие результаты:

.        Влагосодержание в масле понизилось меньше чем 10 ppm;

2.      Кислотность понизилась меньше чем 0,02 мгм КОН/гр масла;

.        Пробивное напряжение увеличилось больше чем 70 кВт;

.        Межфазное напряжение увеличилось до 40 дн;

.        tgd масла стало равно или меньше, чем 0,003;

.        Грязи растворились или стали как суспензия в масле, также как и осадочные грязи, и удалены в процессе регенерации;

.        Стабильность окисления масла восстановилась;

.        Цвет масла восстановился и стал светло желтым;

.        Пробивное напряжение твердой изоляции улучшилось.

Несмотря на то, что нормальная регенерация будет удалять грязь, которая растворилась или стал суспензией в масле, она не будет удалять осадочную грязь. Процесс очистки - это очистка трансформатора горячим маслом, вследствие чего удаляются грязные осадки. Очищение от грязи или вымывание горячим маслом необходимо, когда анализ масла выявляет больше чем 0,15 мгм КОН/гр и межфазное напряжение меньше чем 24 дн. /см. Очищение от грязи производится с помощью установки для регенерации масла, процесс требует нагревать масло до тех пор пока оно не достигнет точки растворимости грязи в трансформаторе и, в целлюлозной изоляции в частности. Масло тогда играет роль как растворитель для собственных продуктов распада.

Усадка изоляции и обезвоживание трансформаторного масла

Усадка изоляции может быть результатом движений катушки под нагрузкой и, в частности, ударной нагрузки, и являться причиной преждевременных поломок. Также, усадка изоляции - это результат целлюлозной деградации. Регенерация трансформаторного масла на месте не вызывает усадки изоляции. Если трансформаторная изоляция сверх сухая (до + 2 % сухого веса), усадка изоляции не происходит. Целью процесса регенерации является регенерация масла в трансформаторе, но не осушка трансформаторной изоляции. Невозможно сушить твердую изоляцию в течение регенерационного периода. Большое количество времени необходимо для достижения сверх сухих уровней.

До тех пор пока не присутствуют усилия (например, вакуумирование), настолько процесс натурален, и усадки изоляции не происходит. Это медленный процесс и зависит от уровня диффузии воды через твердую изоляцию.

Пробой

Перед началом регенерации вся система, включая шланги, заполняется маслом. Старое масло и вещества в суспензии, которая образовалась на дне бака трансформатора, откачивается с нижней части трансформатора (отфильтрованное, очищенное масло) и подается в него через расширительный бак. Таким образом, уровень масла в трансформаторе не падает. Так, масло будет циркулировать без усилий и загрязняющие вещества не вернутся в бак трансформатора. Только чистое, обезвоженное, свободное от частиц (отфильтрованная) масло вернется в бак.

Очистка - это последовательный процесс, растворящий и выводящий из трансформатора грязь в течение всего времени очистки.

Повреждение трансформаторного масла

При поднятии температуры масла до точки растворимости продуктов разложения, необходимо использовать только автоматическое регулирование нагрева масла во избежание термо-окисления и разрушения масла.

С правильно спроектированным и рабочим оборудованием, очистка трансформаторного масла может быть безопасной и экономичной процедурой. Однако, если оборудование плохо спроектировано, масло может быть повреждено в нагревательном агрегате или окислено при использовании центрифуг вместо специальных нагревателей.

Заключение

С развитием научно-технического прогресса трансформатор занял свою важную нишу в производствах различных отраслей. А современная энергетика благодаря трансформаторостроению в электротехнической промышленности в значительной степени получает свое развитие. Самым распространенным применение трансформаторов является использование их при передаче электроэнергии. Используемые силовые трансформаторы способны повышать напряжение до 500 кВт. В электросетях трансформаторы эффективно выполняют свои функции, например, напряжение они могут регулировать как в автоматическом режиме, так и под нагрузкой.

Существует множество видов трансформаторы, которые являются как общими для разных отраслей, так и специальными. Так трансформаторы используются не только в энергетической промышленности. Даже в строительстве, транспорте, специальных видах промышленного производства и т.д. используются трансформаторы как неотъемлемая часть производства.

В наше время передача электроэнергии на большие расстояния от генераторов электростанций к потребителю связана с определенной трудностью. Даже при наибольшем номинальном напряжении современных генераторов 24кВ, сила тока текущего по проводам будет высокой и чтобы уменьшить нагрев проводов, придется уменьшить их сопротивление. Уменьшение сопротивления приведет к значительному увеличению поперечного сечения провода, что сделает экономически невыгодной передачу электроэнергии потребителю.

Для решения этой проблемы используют силовой трансформатор, при помощи которого увеличивают напряжении и уменьшают пропорционально силу тока при этом передаваемая мощность остается без изменений. У потребителя ставится силовой трансформатор, который понижает напряжение до требуемых значений.

Данная работа была посвящена одному из видов силовых трансформаторов - масляным силовым трансформаторам. Были поставлены цели для рассмотрения устройства, принципа действия, охлаждения и эксплуатационных характеристик масляных трансформаторов. Цели эти были выполнены, материал был дан в необходимом объеме, чтобы кратко, но достаточно понятно раскрыть вопрос о масляных трансформаторах. Объектом курсовой работы являлся силовой масляный трансформатор ТМ-630, на примере которого более конкретно рассматривался вопрос эксплуатации.

Сегодня на большинстве отечественных объектов установлены и устанавливаются масляные трансформаторы. В большинстве случаев это обусловлено их относительно невысокой стоимостью. Однако, масляные трансформаторы обладают рядом серьезных недостатков, такими как пожароопасность и экологическая опасность утечки масла. Несмотря на это масляные трансформаторы все же остаются неотъемлемой частью многих энергосистем.

Библиографический список

1. Правила устройства электроустановок - 7-е изд., - М.: НЦ ЭНАС, 2007.

. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей - М.: Омега-Л, 2013.

. Мир смазок [Электронный ресурс]: сайт: http://www.mirsmazok.ru/. - статьи

. Энергетика. Оборудование Документация [Электронный ресурс]: сайт: http://forca.ru /. - раздел книги

. ГОСТ 11677 - 85. Трансформаторы силовые. Общие технические условия.

. ГОСТ 16110 - 85. Трансформаторы силовые. Термины и определения.

. ГОСТ 11920-85 Трансформаторы силовые масленые общего назначения до 35 кВ включительно. Технические условия.

. Соколова, Е.М. Электрическое и электромагнитное оборудование. Общепромышленные механизмы и бытовая техника/Е.М. Соколова. - М.: Академия, 2006. - 224с.

. Макаров Е.Ф. Обслуживание и ремонт электрооборудования электростанций и сетей: Учебник для нач. проф. образования / Евгений Федорович Макаров. - М.: ИРПО: Издательский центр "Академия", 2003. - 448 с.

. Сапожников А.В. Конструирование трансформаторов. - М.: Госэнергоиздат, 1999. - 360 с.: ил.

. Кацман, М.М. Электрические машины/М.М. Кацман. - М.: Высшая школа, 2004. - 464с.

. Основы техники безопасности в электроустановках / Долин П.А. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 448 с.

. Охрана труда в электроустановках / Князевский Б.А. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 336 с.

. Охлаждающие устройства масляных трансформаторов / Голунов А.М. - М.: "Энергия”, 1964. - 152 с.

. Объем и нормы испытаний электрооборудования. РД 34.45-51.300.97. - 6-е изд. М.: ЭНАС, 1998.