Обслуживание силовых трансформаторов

Силовые трансформаторы являются наиболее распространенными электротехническими устройствами, которые используются на подстанциях для передачи электрического тока от основного генератора (электростанции) к потребителю.

Как правило, это массивные устройства, которые нуждаются в профессиональном монтаже и регулярном обслуживании.

Стоит отдельно сказать, что производство силовых трансформаторов – это сложный и трудоемкий процесс, все стадии которого проводятся строго по ГОСТ и другим нормативным документам.

Некоторые особенности монтажных работ силовых трансформаторов

В зависимости от мощности, габаритных размеров и веса монтаж силовых трансформаторов выполняют двумя способами:

• установка в собранном виде;


• монтаж изделий со снятыми радиаторами, расширителями и другим навесным оборудованием.

В первом случае готовое изделие при помощи кранов или другой спецтехники устанавливают непосредственно на заранее подготовленный фундамент с соблюдением норм техники безопасности погрузочно-разгрузочных работ и монтажа крупногабаритного оборудования.

Трансформатор в собранном виде после установки готов к работе. Перед подключением его осматривают внешне, а затем подводят к нему нагрузку.

При монтаже по частям процесс установки существенно усложняется и проходит в несколько этапов:

• радиаторы необходимо промыть чистым трансформаторным маслом и провести предварительные тесты на отсутствие протечек согласно рекомендациям производителя. Затем радиаторные блоки подсоединяют к корпусу, а между стыковочными элементами устанавливают специальные прокладки из маслостойкой резины;


• расширитель трансформатора перед монтажом промывают чистым маслом, устанавливают его на место и переходят к монтажу газового реле. Затем прикрепляют индикатор уровня масла таким образом, чтобы его показания можно было легко прочитать;


• промывка выхлопной трубы чистым трансформаторным маслом и ее монтаж. Устанавливать трубу необходимо таким образом, чтобы в случае аварийного выброса излишков масла оно не попало на сам трансформатор и соседнее оборудование. Для этого допускается установка заградительного щитка;


• установка температурного датчика согласно инструкции по монтажу;


• заливка трансформаторного масла. Сначала его подают в радиаторы до максимального заполнения, затем открывают специальные краны и продолжают доливать масло в бак до необходимого уровня. Сколько лить масла – покажет датчик уровня, который имеет несколько градаций в зависимости от температуры воздуха.

Установка силовых трансформаторов с отсоединенными элементами конструкции завершена. После завершения всех монтажных процессов, трансформатор испытывают с соблюдением рекомендаций завода-изготовителя.

Наиболее часто проявляющиеся неисправности и основные этапы ремонта силовых трансформаторов

Несмотря на довольно простую и надежную конструкцию, силовые трансформаторы выходят из строя. Причин может быть множество: неправильная эксплуатация силовых трансформаторов, механические повреждения корпуса, естественный износ изоляторов и масла и множество других факторов.

Ремонт силовых трансформаторов – это сложный и трудоемкий процесс, который проводится специалистами высокого уровня квалификации.

В случае поломки установки ее ремонт проводится в несколько этапов:

• транспортировка трансформатора. При погрузочно-разгрузочных работах необходимо не только соблюдать все правила безопасности, но и следить, чтобы угол наклона изделия на перевозимой платформе был не более 15 градусов. Фиксируется трансформатор при помощи специальных растяжек и клиньев, что обеспечивает его устойчивое положение во время транспортировки;


• диагностика силовых трансформаторов. После того как неисправное изделие доставлено на место проведения ремонтных работ, специалисты проводят первичный визуальный осмотр, во время которого проверяется состояние вводов и изоляторов, целостность прокладок и уплотнителей, выявляются механические повреждения и разгерметизация емкости, а также берется масло на химический анализ и для испытаний на пробой. После внешнего первичного осмотра из трансформатора в отдельный бак сливают масло и вытаскивают внутреннюю часть. Происходит проверка силовых трансформаторов на целостность электрических цепей, состояние обмоток и степень износа волокнистой изоляции;


• ремонт. При выявлении конкретной неисправности ее оперативно устраняют. Если речь идет об активной части трансформатора (магнитопровод, верхнее ярмо, изоляция), то стараются производить минимальную разборку этого комплекса по причине того, что полная разборка не только увеличивает время ремонта, но и повреждает сердечник и заводскую изоляцию, что существенно отражается на ресурсе трансформатора;


• сборка. После устранения неисправностей трансформатор собирают с соблюдением порядка сборки и правил техники безопасности. После того как будет установлена активная часть, трансформатор заливают маслом до необходимого уровня (рекомендуется заливка в теплый бак, чтобы предотвратить образование водяного конденсата). Затем к трансформатору крепятся все съемные части, а изделие перевозят на место его эксплуатации. Перед пусковыми работами в трансформатор засыпают необходимое количество сорбента (воздухоосушителя) и проверяют работоспособность изделия.

Кроме аварийного ремонта предусматривается текущее техническое обслуживание силовых трансформаторов. По регламенту оно проводится не реже, чем раз в год, но в зависимости от нагрузки и срока эксплуатации изделия срок между плановыми профилактическими работами может быть меньше.

Основные мероприятия при плановых проверках:

• наружный осмотр на предмет выявления повреждений;


• долив масла;


• чистка распределителя;


• проверка состояния изоляторов;


• проверка спускного крана;


• замена уплотнителей;


• осмотр и чистка системы охлаждения.

При необходимости производят регламентные испытания силовых трансформаторов на работоспособность при повышенных нагрузках и другие мероприятия, указанные в нормативных актах.

В процессе длительной эксплуатации изделий специалисты выявили наиболее часто встречающиеся неисправности силовых трансформаторов:

• нарушение целостности электрических цепей;


• естественный износ изоляции;


• разложение масла (пробой) при длительной эксплуатации и работе на предельных нагрузках;


• выход из строя вводов и переключателей.

Стоит помнить, что при правильной эксплуатации, отсутствии перегрузок и регулярном проведении профилактических работ вероятность аварийного выхода изделия из строя существенно уменьшается.

Какая же существует защита силовых трансформаторов на случай неправильной эксплуатации или перегрузок?

В первую очередь это газовое реле, которое срабатывает, если нарушена целостность устройства и происходит разложение масла. Второе – это отключение при коротком замыкании или перегрузке. Третье – срабатывает защитный механизм при неисправности системы охлаждения. Четвертое – аварийное отключение при уменьшении уровня масла ниже критической отметки.

Особенности устройства силового трансформатора

Для подстанции, принимающей электроэнергию больших мощностей, поступающую от генераторов, характерно устройство силового трансформатора.

Принцип его работы обуславливает возможность передачи электричества на большие дистанции с минимальным количеством потерь.  Высокие колебания рабочего напряжения, что поступает в линии передачи электроэнергии, понижаются и распределяются за счет удаленных силовых подстанций.

Устройство силового трансформатора для энергетических нужд монтируется на заблаговременно подготовленных стационарных площадках, имеющих прочные фундаменты. Для установки на рыхлых почвах накладывают системы  рельсов и катков.

Внешне один из многих отечественных силовых трансформаторов состоит из вводных устройств, бака расширительного, реле и переключателя.

Электрическое устройство силового трансформатора локализуется в металлическом корпусе, который имеет баковую форму и герметично закрыт крышкой. В данном баке имеется специальный сорт технического масла. Для него характерна функция диэлектрика и отводного тепломатериала от деталей, подверженных значительным нагрузкам тока.

Трансформаторное масло сливается и заливается с помощью специальных клапанов и ввинчивающихся пробок. Задвижка у нижнего основания бака служит для того чтобы отобрать пробы масла для осуществления физико-химического тестирования. 

Масло в устройстве может циркулировать по внутреннему и внешнему контуру естественным образом и принудительным с помощью насосных установок:

1. Радиатор, имеющий коллекторы, объединенные трубками, в которых движется нагретое масло.


2. В магистрали охладителя температура масла снижается и снова возвращается в бак.


3. Теплота от радиатора забирается посредством обдува вентиляционными установками или естественной конвекцией воздуха.


4. Компенсация рабочей жидкости в расширительном бачке осуществляется с помощью маслоуказателя, который показывает уровень расхода масла.

Принудительный обдув результативно увеличивает теплоотдачу оснастки, но приумножает расходы энергии на использование системы.

Газовые реле устанавливается внутри трубопровода, который соединяет основной с расширительным трансформаторным баком. Вследствие этого газообразные продукты, что выделяются в процессе нагревания из масла, идут сквозь емкости с восприимчивым датчиком, установленным на газовом реле.

Датчики выдают сигналы предупреждения в виде свечения или звука в случае выхода из строя силового оборудования. Чувствительные элементы газового реле также способствуют аварийному отключению трансформаторного устройства в условиях перегрузки при кипучем образовании газа, удостоверяющем о начале распада масла при коротком замыкании в баке.

Защиту от проникновения влаги в трансформаторное масло и нарушения его изоляционной способности обеспечивают осушители в верхней части, контактирующей с атмосферным воздухом расширительного бака.

Больше об устройстве силового трансформатора и особенностях работы можно узнать на выставке «Электро».

Особенности устройств трехфазных силовых трансформатор

Трехфазный ток трансформируется тремя совершенно отдельными силовыми устройствами. В данном случае прослеживается одна закономерность. Все три фазы имеют свою обмотку, но при этом они магнитно не связаны друг с другом.

Для каждой из них предусмотрена своя цепь. Поэтому именно трехфазные силовые трансформаторы применяются для преобразования такого тока.

Данные агрегаты отличаются стержневой конструкцией. Она имеет свои особенности и специфику. Трансформатор обладает магнитопроводом, который представлен в виде трех стержней. При этом они располагаются в одной плоскости.

Стоит также отметить и то, что на каждом из них имеется обмотка высшего и низшего напряжения одной фазы.

Стержни в свою очередь соединяются между собой так называемым ярмом. В данном случае обмотки уже связаны. Это обусловлено тем, что магнитная цепь является общей. Обмотки могут соединяться звездой или треугольником.

Сам трансформатор представляет собой статическое электромагнитное устройство, которое предназначено для:

• повышения или понижения напряжения;


• изменения числа фаз;


• преобразования частоты переменного тока.

Передача электросигналов от одной обмотки к другой за счет взаимной индукции была открыта еще в 1831 году М. Фарадеем. Суть эксперимента следующая.

Когда в одной из обмоток изменялся ток, то во второй индуцировалась ЭДС (электродвижущая сила). Тем не менее, первый трансформатор появился в 1876 году. Его создателями стали П.Н. Яблочков и И.Ф. Усагин.

Стержни с ярмами соединяются различными способами. Исходя из этого, выделяют стыковые и шихтованные.

В первом случае стержни и ярма собираются отдельно и только потом соединяются с помощью специальных крепежей. Это в свою очередь значительно упрощает посадку обмоток. Чтобы это сделать, достаточно всего лишь снять верхнее ярмо.

В случае с шихтовым методом сборка листов происходит «внахлестку». При этом зазор между стрежнем и ярмом может быть минимальным. Это позволяет снизить магнитное сопротивление, а, следовательно, и уменьшаются потери холостого хода.

Конструктивно трехфазные силовые трансформаторы включают:

1. Бак с маслом. Он производится в виде резервуара из высококачественной стали. Обычно бак имеет овальную форму. В него погружается активная часть силового трансформатора. Его функция заключается в отводе тепла, которое выполняется обмотками, и сохранении на нужном уровне изоляции токоведущего провода.


2. Термосифонный фильтр. Его крепление производится к стенке бака при помощи двух патрубков. Он предназначен для выполнения очистки масла, которое проходит через него. За счет него можно значительно продлить срок службы трансформатора.


3. Проходные фарфоровые изоляторы. Они имеют ребристую поверхность, что способствует увеличению расстояния.


4. Расширительный бак. Он предназначен для компенсирования масла. Как известно, оно при увеличении температуры имеет свойство расширяться.


5. Воздухосушитель. Его предназначение заключается в том, чтобы забирать лишнюю влагу. Обычно она может поступать, когда уровень масла понижается.


6. Газовое реле. Устройство предназначено для обеспечения защиты в случае внутренних катаклизмов. Это может быть, к примеру, электрическая дуга. Ее возникновение приводит к разрыву бака.


7. Выхлопная труба. Она установлена на крышке и закрыта стеклом. Это необходимо для своего рода защиты. В случае превышения давления допустимой нормы стекло лопается, а газы вместе с маслом вылетают наружу. Это исключает деформацию бака.

Трехфазные силовые трансформаторы конструктивно могут отличаться между собой в зависимости от количества ступеней и мощности.

Больше об особенностях устройств трехфазных силовых трансформаторах можно узнать на выставке «Электро».

Посмотреть на новые технологии в области промышленной электротехники, увидеть современное оборудование и новейшие типы силовых трансформаторов можно на специализированном мероприятии «Электро». Эта международная выставка пройдет в просторных оборудованных павильонах ЦВК «Экспоцентр».

На выставке можно больше узнать о производстве, эксплуатации, монтаже, ремонте и обслуживании силовых трансформаторов.

Проектирование монтаж эксплуатация обслуживание систем электроснабжения
Эксплуатация ремонт обслуживание электрических машин
Обслуживание электротехнического оборудования ремонт монтаж испытание