Причины внезапного короткого замыкания трансформатора

■ Проверка и испытание обмотки

При коротком замыкании трансформатора под действием электродинамической силы обмотка одновременно подвергается давлению, натяжению, изгибу и другим воздействиям, что приводит к сильному скрытию неисправности, которую трудно обнаружить и устранить, поэтому после обнаружения короткого замыкания необходимо проверить обмотку.

■ Измерение сопротивления трансформатора постоянному току

На основании измеренного значения сопротивления постоянному току трансформатора проверяется степень дисбаланса сопротивления постоянному току обмотки и сравнивается с предыдущим измеренным значением, что позволяет эффективно исследовать повреждения обмотки трансформатора. Например, после короткого замыкания трансформатора сопротивление постоянному току в направлении С на стороне низкого напряжения увеличилось примерно на 10%, поэтому было сделано предположение о возможном появлении новых жил в обмотке. В итоге обмотка была извлечена для осмотра, и было обнаружено, что одна жила обмотки фазы С оборвана.

■ Измерение емкости обмотки трансформатора

Емкость обмотки состоит из межвитковой, межслойной и межслойной емкости, а также общей емкости обмотки. Эта емкость зависит от зазора между обмотками и железным сердечником, зазора между обмотками и железным сердечником, зазора между обмотками, зазора между слоями и зазора между слоями. При деформации обмотка обычно изгибается в S-образную форму, что приводит к уменьшению зазора между обмоткой и железным сердечником и увеличению емкости обмотки относительно земли. Чем меньше зазор, тем больше изменение емкости. Следовательно, емкость обмотки может косвенно отражать степень деформации обмотки.

■ Осмотр после снятия крышки

После установки крышки трансформатора, если внутри него обнаруживаются расплавленный медный шлак, алюминиевый шлак или фрагменты высокоплотной кабельной бумаги, это может свидетельствовать о значительной деформации обмотки и обрыве жил. Кроме того, степень повреждения обмотки можно также оценить по смещению и падению амортизирующего блока обмотки, положению прижимной пластины, смещению прижимного штифта и т. д.

■ Осмотр железного сердечника и зажима

Железный сердечник трансформатора должен обладать достаточной механической прочностью, которая гарантируется прочностью всех зажимных элементов на железном сердечнике и их соединителей. При возникновении электрической силы в обмотке осевая сила обмотки будет компенсироваться реактивной силой зажима. Если прочность зажима и прижимной пластины меньше осевой силы, зажим, прижимная пластина и обмотка будут повреждены. Поэтому необходимо тщательно проверять состояние железного сердечника, зажима, прижимной пластины и их соединителей, а также проверять следующие условия:

① Проверьте, перемещается ли вверх и вниз стружка на железном сердечнике.

② Необходимо измерить сопротивление изоляции между прокалывающим сердечник винтом и железным сердечником, проверить оболочку прокалывающего сердечник винта на наличие повреждений, а также проверить на наличие повреждений вытяжную пластину и соединитель вытяжной пластины.

③ При коротком замыкании трансформатора может произойти смещение между прижимной пластиной и зажимным элементом, что может привести к отрыву или перегоранию заземляющего элемента прижимной пластины и железного ярма на прижимном штифте из-за перегрузки по току. Поэтому, помимо проверки повреждений прижимного штифта и прижимной пластины, необходимо также проверить надежность заземляющего соединения между обмоткой, прижимным штифтом и верхним ярмом.

■ Анализ трансформаторного масла и газа

После короткого замыкания в трансформаторе в газовом реле может скопиться большое количество газа. Поэтому после аварии на трансформаторе газ из газового реле и масло в трансформаторе можно отправить на химический анализ, чтобы определить характер аварии.

■ Вопросы, требующие внимания при устранении короткого замыкания трансформатора

(1) Обеспечить работоспособность изоляционных частей при их замене.

В процессе обработки необходимо проверить работоспособность замененных изоляционных элементов, и их можно использовать только после соответствия требованиям. Особое внимание следует уделить изоляции деревянного бруска свинцовой опоры. Перед установкой деревянный брусок следует поместить в термотрансферное масло при температуре около 80 ℃ на некоторое время для обеспечения его изоляции.

(2) Испытание изоляции трансформатора должно проводиться после заполнения трансформатора маслом и в течение 24 часов в неподвижном состоянии.

Поскольку некоторые демпфированные изоляционные элементы после длительного пребывания в горячем масле диффундируют на изоляционную поверхность, дефекты изоляции не могут быть обнаружены после заливки масла. Например, в процессе обработки на низковольтной стороне трансформатора мощностью 31,5 МВА и напряжением 110 кВ был заменен деревянный брусок, поддерживающий медную шину 10 кВ. После заливки трансформатора маслом все испытания показали нормальные результаты. Сопротивление изоляции низковольтной стороны 10 кВ относительно железного сердечника, зажима и заземления снизилось примерно до 1 МОм. После осмотра подвесной крышки было обнаружено, что изоляция деревянного бруска, поддерживающего медную шину 10 кВ, очень низкая. Поэтому надежное испытание изоляции следует проводить через 24 часа после заливки масла в трансформатор.

(3) При повторной сборке следует обращать внимание на острые углы железного сердечника.

При установке железного сердечника обратно на ярмо следует обращать внимание на острые углы стружки сердечника и своевременно измерять изоляцию между масляными каналами, особенно в области острых углов стружки в масляных каналах, чтобы предотвратить многоточечное заземление железного сердечника из-за прилипания стружки. Например, для трансформатора 220 кВ мощностью 120 МВА при замене обмотки на низковольтной стороне и повторной установке ярма изоляция между масляными каналами после установки оказалась равной 0, поскольку острые углы стружки не были замечены во время повторной установки, и изоляция между масляными каналами не была измерена вовремя. В результате потребовалось много времени, чтобы обнаружить короткое замыкание в масляном канале в области острых углов стружки сердечника.

(4) Замените материал обмотки на материал с высоким сопротивлением короткому замыканию.

Механическая прочность обмотки трансформатора с улучшенной конструкцией определяется главным образом двумя следующими аспектами:

① Во-первых, механическая прочность обмотки определяется факторами, связанными с её собственной структурой;

② Второй фактор — механическая прочность, определяемая опорой на внутренней стороне обмотки, осевой сжимающей конструкцией обмотки и процессом изготовления зажимных пластин и фиксаторов. В настоящее время большинство производителей трансформаторов используют полутвердую медную проволоку или самоклеящийся перенесенный проводник для повышения устойчивости самой обмотки к короткому замыканию, используют картонные цилиндры лучшего качества или увеличивают количество распорок для повышения способности обмотки выдерживать радиальную нагрузку, а также используют зажимные пластины или пружинные штифты для повышения способности группы обмоток выдерживать осевую нагрузку.

В ходе технической демонстрации перед подписанием договора купли-продажи трансформатора и заменой обмотки трансформатора, технический отдел производителя силовых трансформаторов должен всесторонне изучить и уделить достаточное внимание устойчивости обмотки к короткому замыканию.

(5) Сушка трансформатора

Поскольку трансформатор нуждается в капитальном ремонте в течение длительного времени после короткого замыкания, для предотвращения попадания влаги на трансформатор можно предпринять две меры:

① Во-первых, перед окончанием каждого рабочего дня трансформатор следует накрыть, а затем с помощью вакуумного насоса удалить свободную воду с поверхности корпуса трансформатора. При начале работы на следующий день вакуум следует удалить сухим азотом или сухим воздухом. Как правило, после технического обслуживания и 24-часовой циркуляции горячего масла трансформатор можно сразу же ввести в эксплуатацию.

② Во-вторых, после завершения работ каждый день необходимо принимать меры по защите трансформатора от дождя. После завершения работ трансформатор следует просушить методом распыления горячего масла, что обычно занимает от 7 до 10 дней.

(6) Другие меры предосторожности

После короткого замыкания трансформатора, помимо проведения стандартных испытаний, необходимо оценить и проанализировать характер неисправности, используя результаты испытаний трансформаторного масла, газопроницаемого газа, сопротивления обмоткам постоянному току, емкости обмоток и измерения деформации обмоток, а также проверить деформацию обмоток, смещение и ослабление железных сердечников и зажимов. Затем следует определить схему ремонта и профилактические меры для трансформатора. При необходимости замены обмотки из-за серьезной деформации, вызванной коротким замыканием трансформатора, необходимо уделить внимание повторной сборке железных сердечников, просушиванию всех изоляционных частей, обработке трансформаторного масла и общей просушке трансформатора.