Неисправности трансформаторов

1. образование короткозамкнутых контуров по элементам конструкции трансформаторов из-за разрушения их изоляции;
2. местные нагревы магнитопроводов и обмоток трансформаторов, связанные с потерями энергии в них вследствие нарушения изоляции, распрессовки обмоток и магнитопроводов, ослабления жесткости общей конструкции.

Для трансформаторов 6/10 кВ при диагностическом обследовании проводятся следующие виды контроля:

1. при мощности до 100 кВА тепловизионный и визуальный;
2. при мощности от 100 до 630 кВА тепловизионный, визуальный и по усмотрению заказчика — отбор трансформаторного масла для проведения физико-химического анализа;
3. при мощности 630 кВА и выше тепловизионный, вибрационный, визуальный, а также отбор пробы трансформаторного масла для проведения физико-химического анализа.

Как показывает опыт эксплуатации, наиболее востребованными среди  масляных трансформаторов в настоящее  время являются трансформаторы типа ТМГ, отличающиеся повышенной надежностью  и минимальным временем обслуживания.

Основные виды повреждений силовых трансформаторов

Наибольшее количество повреждений  трансформаторов наблюдается в  устройствах обмоток главной  и продольной изоляции, вводов и  переключателей. При повреждении  главной изоляции (рис. 1) или обмоток  трансформатор подлежит капитальному ремонту с разборкой активной части. 
Повреждения трансформаторов вызываются следующими причинами: нарушением действующих правил эксплуатации, аварийными и ненормальными режимами работы, старением изоляции обмоток, некачественной сборкой их на заводе или при монтаже и ремонте. Опыт монтажа и ремонта трансформаторов показывает, что две трети повреждений возникает в результате неудовлетворительного ремонта, монтажа и эксплуатации и одна треть — вследствие заводских дефектов. 
 
Рис. 1. Схема главной изоляции обмоток: 1 — нижняя уравнительная изоляция; 2 — ярмовая изоляция; 3 — изоляционный цилиндр и масляный канал; 4 — цилиндр между обмотками НН и стержнем; 5 — стержень; 6 — верхняя ярмовая балка; 7 — верхняя уравнительная изоляция; 8 — междуфазная перегородка; 9 — обмотка ВН; 10 — обмотка НН; 11 — нижняя ярмовая балка

Наиболее серьезная неисправность  трансформаторов возникает при  повреждении магнитопровода вследствие нарушения изоляции между отдельными листами стали натягивающими их болтами. В стыковых магнитопроводах причиной аварий бывает нарушение изоляции в стыках между ярмом и стержнями. Местные нагревы стали магнитопровода возникают в результате разрушения или износа изоляции стяжных болтов, повреждения междулистовой изоляции и плохого контакта электрических соединений. 
Междувитковые замыкания в обмотках и секционные пробои и замыкания возникают при толчкообразных нагрузках или коротких замыканиях и в результате деформации секций от механических усилий при токах короткого замыкания и повреждении изоляции трансформатора от атмосферных перенапряжений. Обмотки — наиболее уязвимая часть трансформаторов, часто выходящие из строя. Наиболее распространенные повреждения обмотки — замыкания между витками и на корпус, междусекционные пробои, электродинамические разрушения и обрыв цепи. Перечисленные повреждения происходят в результате естественного износа изоляции, нарушения ее механической прочности при продолжительности работы более 15 лет. Изоляция разрушается также при длительных перегрузках трансформатора, сопровождаемых перегревом обмоток (около 105 °С). 
При сквозных токах коротких замыканий вследствие динамических усилий наблюдается деформация обмоток, сдвиг их в осевом направлении и, как правило, механическое разрушение изоляции. Отгорание выводных концов, электродинамические усилия, небрежное соединение концов вызывают обрыв цепи обмоток, замыкание их на корпус или пробои с выходом трансформатора из строя. 
Основные неисправности выводов трансформаторов: трещины, сколы и разрушения изоляторов в результате атмосферных перенапряжений, наброса металлических предметов или попадания животных на трансформатор, которые приводят к междуфазному короткому замыканию на выводах; загрязнения изоляторов; некачественная армировка и уплотнение; срыв резьбы стержня при неправильном навинчивании и затягивании гайки. Наиболее характерные повреждения выводов — течь масла между фланцем вывода и крышкой, в армировке или в месте выхода стержня. Фланец представляет собой чугунную обойму и предназначен для крепления фарфорового вывода (изолятора) на крышке трансформатора. Фарфоровый изолятор армирован во фланце армировочной замазкой; фланец закрепляется на крышке трансформатора болтами. Между фланцем и крышкой плотно уложена резиновая прокладка, которую необходимо обследовать при ремонте. 
Наиболее частые повреждения переключателей — оплавление или полное выгорание контактных поверхностей, вызываемое термическим действием токов короткого замыкания при недостаточном давлении (нажатии) подвижных контактов на неподвижные или при неполном их соприкосновении. 
Нарушение прочности сварных швов и недостаточная плотность прокладки между баком и крышкой вызывает течь масла из бака. Последнюю устраняют сваркой, а небольшие волосяные трещины — чеканкой. Материалом для уплотнения служит маслоупорная резина марок С-90 и М-14 и пробковая прокладка; в отдельных случаях применяют неэлектрический картон, хлопчатобумажную или пеньковую веревку, асбестовый шнур. 
Информацию о неисправностях трансформатора, а также о том, что именно подлежит исправлению, получают у персонала, осуществляющего эксплуатацию. Тщательно осмотрев трансформатор, составляют дефектную ведомость, в которой указывают объем ремонтных работ, перечисляют требуемые материалы и инструменты. Одновременно с этим проверяют количество и качество масла, находящегося в трансформаторе, и состояние изоляции его обмоток. 
Если в результате проведенного обследования будет установлено отсутствие внутренних неисправностей в трансформаторе и годность масла для дальнейшей эксплуатации, остальные видимые дефекты устраняют без выемки из бака сердечника с обмотками.

Разборка силовых  трансформаторов

Подъем активной части  магнитопровода начинают после слива масла из бака трансформатора. Слив осуществляют при открытом отверстии в крышке. После того как уровень масла опустится ниже рамы трансформатора, отвинчивают болты крышки и вместе с гайками и шайбами складывают их в отдельную емкость. После этого, если крышка не связана с активной частью, открыв на ней люки, отсоединяют отводы от контактных зажимов вводов и шарнирную часть привода переключателя. Если крышка связана с активной частью, отсоединения переключателя не требуется. У трансформаторов с устройством для регулировки напряжения под нагрузкой (с РПН) перед подъемом активной части снимают горизонтальный вал, соединяющий переключатель с контактами, и отключают отводы от контактов, предварительно промаркировав их. 
Подняв активную часть трансформатора, осматривают ее. Обычно на магнитопроводе и обмотках обнаруживают осадки грязи и продуктов разложения масла. Для их удаления магнитопровод и обмотки промывают струей теплого масла под небольшим давлением над баком. Твердые парафиновые отложения счищают плотными тряпками или мягкими кистями, смоченными в бензине. Внимательно осматривают обмотки; подгоревшие или почерневшие места указывают на наличие междувитковых замыканий обмоток или пробоев на корпус. Мегомметром на 1 кВ проверяют отсутствие обрывов и качество изоляции обмоток низкого и высокого напряжений на корпус и между обмотками. 
В активной части проверяют также надежность контактов концов обмотки с выводами, места паек, изоляцию шпилек магнитопровода. При внешнем осмотре обращают внимание на состояние переключателей, бака, расширителя, соединительных трубопроводов и уплотнений, изоляторов выводов и их армировку. 
Разобрав трансформатор, тщательно осматривают каждую его деталь. Все обнаруженные дефекты фиксируют в дефектационной карте стандартного образца. При дефектации трансформаторов старых конструкций с поврежденными обмотками, сведения о которых отсутствуют в типовых альбомах, снимают эскизы обмоток и выводов для изготовления новых.

Ремонт обмоток  и магнитопровода

Ремонт обмоток.

В большинстве случаев  ремонт обмоток сводится к замене поврежденной изоляции проводов, клиньев, прокладок и других изолирующих  обмотку элементов. Для проводов прямоугольного профиля большого сечения  ограничиваются заменой поврежденной витковой изоляции. Переизолировку провода небольших однослойных катушек часто выполняют вручную. Поврежденные многослойные и другие сложные по конструкции обмотки, выполненные из проводов мелких сечений, как правило, заменяют новыми.

При ремонте старую поврежденную изоляцию удаляют обжиганием обмоток  в специальных печах при температуре 260 — 300 °С. Для того чтобы витки  обмотки при обжиге не разошлись, на обмотку в осевом направлении  накладывают несколько проволочных  бандажей, которые после обжига аккуратно  снимают. Медный провод освобождают  от остатков обгоревшей изоляции, зачищают наждачной бумагой. Витки обмотки  изолируют бумажной или тафтяной лентой в два слоя в полный перекрой. 
Для изготовления новых обмоток применяют обмоточные станки с ручным или моторным приводом, снабженные редуктором, счетчиком числа оборотов, приспособлением для натяжения и выравнивания провода, пусковым устройством (для моторного привода), конусной вертушкой с обмоточным проводом, тормозным устройством и шаблоном, придающим катушке нужные размеры и форму. Способ изготовления катушек зависит от конструкции и типа обмоток.

Ремонт магнитопровода.

Разбирают магнитопровод в следующем порядке: распаивают соединения катушек и выводов; снимают болты или шпильки, стягивающие верхнее ярмо; расшихтовывают его; записывают порядок укладки отдельных листов; обвязывают концы стержней сердечника миткалевой лентой таким образом, чтобы они не расходились веером и не портили изоляции катушек; снимают катушки. Затем, если это требуется для ремонта, следует расшихтовать весь магнитопровод. 
Переизолирование листов стали начинают с удаления старого слоя изоляции одним из следующих способов: ручными или вращающимися стальными щетками, кипячением листов, покрытых бумажной изоляцией, в воде с последующей очисткой их от размякшей бумаги и клейстера и тщательной сушкой очищенных листов стали с равномерным нагревом их при температуре 250 — 300 °С в течение 2 — 3 мин в среде с ограниченным доступом воздуха. 
Лучший способ изолирования листов — покрытие их масло- стойкими изоляционными лаками (например, № 202 и 302). Лаковая пленка обладает высокой механической прочностью, нагревостойкостью и значительным электрическим сопротивлением. 
 
Рис. 3. Изоляция стяжной шпильки ярма: 1 — ярмо; 2 — ярмовая балка; 3 — стальная шайба; 4 — шпилька; 5 — гайка; 6 — изоляционная шайба; 7 — изоляционная 
прокладка; 8 — изоляционная труба

При изготовлении новых листов стали для магнитопровода трансформатора раскрой стали выполняют таким образом, чтобы длинная сторона изготовляемого листа обязательно располагалась вдоль проката, так как совпадение направления магнитного потока с направлением проката снижает сопротивление магнитопровода; листы не должны иметь заусенцев — это достигается либо штамповкой листов, либо последующим снятием заусенцев, образующихся при вырезании листов ручными кровельными ножницами; отверстия в стали для стяжных шпилек выполняют только штампом, сверление не допускается; перед нанесением изолирующего 
слоя из лака листы разрезают на определенные размеры, штампуют в них отверстия, которые тщательно зачищают; при изолировании бумагой сталь аккуратно очищают, режут и со стороны наклеенной бумаги штампуют отверстия с последующим удалением заусенцев, образовавшихся на неоклеенной стороне. Для восстановления изоляции стяжной шпильки применяют бакелитовые или бумажно-бакелитовые трубки заводского изготовления (рис. 3).

Ремонт вводов, бака, расширителей и переключателей напряжения

Ремонт вводов.

Основные неисправности  вводов следующие: трещины и сколы  изоляторов, некачественные армировка и уплотнения, срыв резьбы контактного зажима при неправильном навинчивании и затягивании гаек. При значительных сколах и трещинах ввод заменяется новым. 
Срыв резьбы на токоведущих стержнях и нарушение армировочной замазки устраняют путем переармировки фарфоровых изоляторов, изготовления и установки новых токоведущих стержней взамен испорченных, склейки изоляторов или замены выводов новыми. 
На новый стержень, изготовленный по размерам заменяемого, навинчивают стальной или бронзовый колпак и закрепляют его контргайкой. С внутренней стороны колпак приваривают к стержню газовой сваркой, предварительно нагрев их в газовой камерной печи или другим доступным способом до температуры 600 — 700 °С. Качество сварки проверяют на специальном приспособлении сжатым воздухом. 
В качестве армировочных цементирующих замазок для изоляторов напряжением до 10 кВ применяют глетоглицериновую и портландцементную замазки.

Выводы испытывают давлением  масла, которое устанавливают при  проверке кожуха трансформаторов на герметичность. Стенд испытаний  представляет собой набор сварных  металлических бачков с заплечиками, в которых предусмотрены отверстия  для крепления крышек и фланцев  изоляторов. К бачкам через пробковые  краны присоединен маслонапорный  трубопровод. Установку монтируют  на раме над противнем из листового  железа. Маслонапорная труба через  пробковый кран шлангом соединена  с напорным масляным бачком вместимостью 30 л, расположенным на стене на высоте 4 м. На соответствующем бачке через резиновую прокладку устанавливают испытуемый изолятор, открывают пробковый кран бачка, а затем и общий кран. Изолятор находится под давлением масла в течение 24 ч. Армировка считается качественной, если за это время через нее не будет протекать масло.

Ремонт бака.

Перед началом ремонта  пустой бак очищают от осадков  и грязи, промывают, а затем ополаскивают теплым маслом и проверяют исправность  работы спускного крана. Отмеченные места течи масла предварительно тщательно очищают от масла и  краски, постепенно просушивают их газовой горелкой или паяльной лампой и заваривают газовой горелкой. 
Места заварки в течение 1 — 2 ч испытывают избыточным давлением столба масла высотой 1,5 м над уровнем масла в расширителе. Для этого в отверстие под пробку расширителя устанавливают трубу и заполняют ее маслом. На время испытания все дыхательные отверстия в маслоуказателе и предохранительной (выхлопной) трубе герметически уплотняются. По окончании испытания масло сливают из трубы до максимального уровня в расширителе, а в отверстие завинчивают пробку. После этого удаляют герметические уплотнения и устанавливают необходимый уровень масла по маслоуказателю, сливая его избыток из расширителя. Одновременно проверяют исправность действия маслоуказателя и пробок расширителя.

Ремонт расширителя

Ремонт расширителя чаще всего ограничивают промывкой его  маслом. Однако иногда возникает необходимость  очистить их внутреннюю поверхность  от ржавчины, обнаруженной на плоскости  верхнего ярма под отверстием патрубка расширителя или под отверстием выхлопной трубы при снятой крышке бака. 
Ржавчину можно обнаружить при постукивании деревянным молотком по поверхности расширителя по характерному шуму, издаваемому осыпающейся ржавчиной. При этом в местах глубокого ржавления сталь проламывается и такой расширитель подлежит замене. Для очистки ржавчины в расширителе, как правило, вырезают днище либо делают постоянный лаз в виде заглушки на прокладках. Очистив ржавчину с внутренней поверхности, расширитель протирают ветошью, смоченной бензином, и после полного высыхания покрывают лаком № 1201 или эмалью 624С с последующей просушкой. Днище, обработанное таким же способом, приваривают на прежнее место, затем внутреннюю поверхность расширителя вторично покрывают лаком. Отлакированный расширитель высушивают в печи при температуре 85 — 90 °С в течение 6 — 12 ч.

Ремонт предохранительной (выхлопной) трубы сводится к очистке внутренней поверхности дыхательной пробки и верхней части колена от ржавчины с последующим покрытием лаком и замене стекла диафрагмы. Способ очистки тот же, что и при ремонте расширителя.

Ремонт крышки.

Крышки трансформаторов, но имеющих расширителя, с внутренней стороны часто покрываются ржавчиной, которая, осыпаясь, портит качество масла. После удаления ржавчины крышку покрывают  антиконденсационной эмалью, состоящей из 100 весовых частей лака № 1201 и 10 весовых частей пробковой крошки. Эмаль наносят на горизонтально лежащую крышку кистью в два слоя. В качестве растворителя применяют бензол или толуол. После 20-минутной выдержки крышку просушивают в сушильном шкафу в течение 30 мин или на открытом воздухе в течение 4 — 6 ч. Работа с этой эмалью требует строгого соблюдения правил пожарной безопасности. Хранят эмаль в герметически закрытой таре.

Ремонт маслоуказателя

Ремонт маслоуказателя состоит в прочистке в арматуре маслопроводящих каналов и отверстий, замене стеклянной трубки (если она повреждена) и пришедших в негодность уплотняющих арматуру шайб и прокладок. 
При установке нового стекла следят за тем, чтобы оно точно подходило по длине и имело ровные торцовые кромки стенок. Обжимающий трубку колпачок устанавливают таким образом, чтобы при нажиме на него не разбить трубку. 
При установке стеклянной трубки в арматуру маслоуказателя контролируют, чтобы в нижней части ее была вставлена трубка, обеспечивающая свободный доступ масла в трубку указателя. Отсутствие трубки может привести к тому, что резиновая прокладка, уплотняющая торец стеклянной трубки указателя, разбухнет и закроет доступ масла в трубку.

Ремонт переключателей напряжения. 

Наиболее частыми повреждениями  переключателей являются оплавления и  подгорания контактных поверхностей. При значительных оплавлениях и полном выгорании контактов переключатель заменяют новым. 
Ремонт переключателей в основном сводится к чистке их контактов и проверке работы путем перевода их из одного положения в другое по всем ступеням переключения. Иногда на контактных поверхностях переключателей образуется очень стойкая и твердая тончайшая пленка продуктов разложения масла. Эта пленка в значительной мере увеличивает переходное сопротивление в контактах, что и приводит к неправильным результатам измерения сопротивления обмоток постоянного тока, создавающим ложное представление об их исправности. При таком состоянии контактирующих поверхностей переключателей отмечается большой разброс результатов измерений. В этом случае проводят измерения самих обмоток без переключателей, для того чтобы убедиться в исправности обмоток и неисправности контактов переключателя. Пленку, создающую большое переходное сопротивление, удаляют ветошью, смоченной трихлорэтиленом или ацетоном, не прибегая к очистке даже самой тонкой наждачной бумагой. Другие неполадки в работе переключателей наблюдаются только вследствие неправильной регулировки головки привода из-за неточной установки конусной шайбы.