Как уберечь трансформатор от разрушения

При возникновении коротких замыканий обмотки трансформатора подвергаются значительным электродинамическим воздействиям, при этом механические напряжения нередко выходят за пределы упругости материала обмоток и элементов опорных конструкций.

Остаточные деформации катушек и элементов опорных конструкций приводят к изменению изоляционных расстояний и местным повреждениям изоляции. Возникающие при этом внутренние замыкания могут вызвать целый ряд разрушений, а также взрыв или пожар.

Чаще, однако, бывает так, что пробой деформированной изоляции происходит не сразу после короткого замыкания, а через некоторое время, при последующих перенапряжениях или перегрузках.

Поэтому очень важно обнаружить смещения обмоток на начальной стадии их появления, до того, как они приведут к тяжелой аварии. Наиболее чувствительным методом обнаружения деформаций обмоток трансформаторов является метод низковольтных импульсов.



Описание метода

На одну из обмоток расшинованного трансформатора подается прямоугольный зондирующий импульс низкого напряжения (100‑600 В) и одновременно наблюдается ток на измерительных шунтах, подключенных к другим обмоткам. Таким образом, исследуется переходный процесс, возникающий в обмотках как реакция на воздействие прямоугольного импульса.

Измерения проводятся до и после короткого замыкания. Сравнение по определенной методике осциллограмм, записанных до короткого замыкания (нормограмм) и после него (дефектограмм), позволяет оценить состояние трансформатора. Изменения свидетельствуют о появлении электрических или механических повреждений.

Причиной различия данных является изменение емкостей и индуктивностей вследствие электрических замыканий или механических деформаций в катушках, которые вызывают различие форм осциллограмм.

Высокая чувствительность метода объясняется тем, что даже при очень небольших механических перемещениях в обмотках емкости отдельных их элементов (межвитковые, межкатушечные, емкости на соседний концентр или магнитопровод) обычно меняются весьма существенно. Это приводит к изменению собственных частот колебаний и, соответственно, к изменениям в осциллограмме.

Метод низковольтных импульсов обеспечивает надежное выявление всех видов механических деформаций, а также распрессовку обмоток. Применение данного метода позволяет обнаружить повреждения обмоток даже в тех случаях, когда изменение сопротивления значительно меньше нормируемого значения 3%.



Диагностическая установка «Импульс-8»

Для диагностики механического состояния обмоток трансформаторов была разработана диагностическая установка «Импульс-8», включающая в себя:
– портативный персональный компьютер;
– платы устройства связи с объектом (УСО) и аналого-цифрового преобразователя (АЦП), устанавливаемые внутрь компьютера;
– генератор прямоугольных импульсов;
– программное обеспечение для управления процессом съема, обработки результатов измерений, анализа и оценки результатов диагностики.

В комплект поставки также входят кабели, соединители, калибратор, согласующий блок, инструкция и методика диагностики.
Вес установки – 12 кг.


Схема измерений

После запуска программы и выбора из программного меню команды «Старт» устройство связи с объектом формирует сигнал на запуск генератора и аналого-цифрового преобразователя. С выхода генератора прямоугольный зондирующий импульс по кабелю через согласующий блок поступает на трансформатор (или на ввод нейтрали, или на вводы обмоток – в зависимости от выбранной схемы дефектографирования). С контрольного выхода генератора сигнал подается на вход платы УСО и далее на аналого-цифровой преобразователь.

Реакции обмоток (отклики) на воздействие прямоугольного зондирующего импульса с вводов трех фаз через соединители, согласующий блок и измерительный кабель поступают на вход устройства связи с объектом. Блок коммутации каналов последовательно подключает к АЦП 1, 2 и 3 каналы от трансформатора и 4 – контрольный сигнал от генератора. АЦП по очереди записывает эти сигналы (осциллограммы), а затем передает их в компьютер для последующей обработки и анализа.



Опыт применения

Созданные в ВЭИ установки «Импульс-8» эксплуатируются в настоящее время в ряде энергосистем России и СНГ («Мосэнерго», «Ленэнерго», «Башкирэнерго», «Челябэнерго»), за рубежом и на некоторых крупных предприятиях.

Благодаря применению установок своевременно выявлены деформации обмоток таких трансформаторов, как ТЦ-1000000/300, АТДЦТН-200000/330, АТДЦТН-200000/220, ТД-80000/110, что позволило предотвратить тяжелые аварии.

Был зафиксирован случай, когда по результатам дефектографирования (блочный трансформатор АОРЦТ-135000/500) сделан вывод о наличии механических деформаций одной из фаз, но при этом не были предприняты меры. Это привело к тому, что при очередном коротком замыкании произошел взрыв этой фазы.

В то же время, основываясь на положительных результатах диагностики, во многих случаях удалось обойтись без плановых ремонтов, когда зафиксированные по осциллограммам изменения механического состояния (а точнее, их отсутствие) позволили продолжать дальнейшую эксплуатацию трансформатора.

Помимо диагностики деформаций обмоток, установка может быть использована в режиме двухканального цифрового осциллографа для регистрации разнообразных аналоговых сигналов (например, при осциллографировании устройств РПН).

Александр ДОБЫШЕВСКИЙ

Источник: http://www.eprussia.ru