Неисправность трансформаторов и организация их ремонта

Текущий ремонт трансформаторов (без выемки сердечника) проводят одновременно с ремонтом остального оборудования — трансформаторных подстанций, но не реже одного раза в четыре года. Повреждение трансформаторов вызывают нарушение действующих правил эксплуатации, аварийные и неправильные режимы работы, старение изоляции обмоток, некачественная сборка 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.

Основные повреждения падают на обмотки, отводы, выводы и переключающие устройства (около 84 %). Серьезная неисправность трансформаторов возникает при повреждении магнитопровода, вследствие нарушения изоляции между отдельными листами стали и стягивающими 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 межлистовой изоляции и плохого контакта электрических соединений.

Обмотки — наиболее уязвимая часть трансформаторов, часто выходящая из строя. Наиболее распространенные повреждения обмотки — замыкания между витками и на корпус, межсекционные пробои, электродинамические разрушения, обрыв цепи. Эти повреждения происходят в результате естественного износа изоля­ции, нарушения ее механической прочности при сроке работы свыше 15 лет. Изоляция разрушается также при длительных перегрузках трансформатора, сопровождаемых перегревом обмоток выше допустимого значения.

При сквозных токах к. з. 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, что приводит к межфазному короткому замыканию на выводах, а также 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, а фланец закрепляется на крышке трансформатора болтами. Между фланцем и крышкой плотно уложена резиновая прокладка, которую следует осмотреть при ремонте.

Разборка трансформатора.

В зависимости от конструктивных особенностей трансформаторов определяют способы подъема их выемной части и выбор такелажных средств — тросов, строп, стальных валов, блоков и других устройств, имея в виду, что у отечественных трансформаторов мощностью 20—63 и 100— 5600 кВ • А напряжением 10—35 кВ включительно активная часть магнитопровода связана с крышкой. Ее поднимают вместе с крышкой за два или четыре подъемных кольца (рыма), навинченных на концах шпилек. Подъем активной части магнитопровода начинают после слива масла из бака трансформатора. Слив происходит при открытом отверстии в крышке.

После того как уровень масла понизится ниже рамы трансформатора, отвинчивают болты крышки и вместе с гайками и шайбами складывают их в отдельную тару. Если крышка не связана с активной частью магнитопровода, то, 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 перед подъемом активной части снимают горизонтальный вал, соединяющий переключатель с контактами, отключают отводы от контактов, предварительно промаркировав их.

Подъем активной части выполняют осторожно, наблюдая за подкрышечным уплотнением, чтобы не порвать его. После подъема на высоту 150—200 мм проверяют правильность строповки, надежность тормозов и снова опускают активную часть на дно бака (затем расставляют людей по своим рабочим местам) и поднимают ее над баком на 200—300 мм. В таком положении активную часть оставляют на несколько минут для того, чтобы масло стекло полностью в поставленный противень. Затем активную часть перемещают в сторону от бака и опускают на надежный настил из шпал или досок или, отодвинув бак в сторону, опускают ее на место бака. При проверке креплений активной части ослабленные гайки после их подтяжки раскернивают, а ослабленные деревянные шпильки обматывают нитками.

Чтобы избежать появления влаги (росы) на сердечнике трансформатора, выемную часть разрешается поднимать только,при условии, когда температура ее превышает температуру окружающего воздуха не более чем на 10 °С. Чтобы не повредить обмотки, подъем рекомендуется проводить вдвоем, удерживая стропы и крышку трансформатора так, чтобы магнитопровод с обмотками не задевал за края бака.

Ремонт обмоток.

Подняв выемную часть трансформатора, осматривают ее. При этом проверяют чистоту обмоток, обращая особое внимание на клапаны между обмотками и матнитопроводом. Твердые парафиновые отложения очищают плотными тряпками или мягкой кистью, смоченными в бензине. Почерневшие или подгоревшие места катушек свидетельствуют о межвитковом замыкании обмоток или пробое на корпус; при этом выявляют на ощупь места ослабления витков. Внешним осмотром проверяют состояние изоляции, отсутствие деформации и смещений обмоток или его витков, наличие изоляционных прокладок, клиньев, распорок.

Ослабление витков обмотки устраняют путем ее подпрессовки. Мегаомметром 1000 В проверяют отсутствие обрывов и качество изоляции обмоток низкого и высокого напряжений на корпус и между обмотками; проверяют также надежность контактов концов обмотки с вводами, места паек, изоляцию шпилек и бандажей бесшпилечных трансформаторов, стягивающих сталь магнитопровода.

При внешнем осмотре обращают внимание на состояние переключателей, бака, расширителя, соединительных трубопроводов и уплотнений, изоляторов выводов и их армировку, при этом все обнаруженные дефекты фиксируют в дефектационной карте стандартного образца.

Ремонт обмоток в большинстве случаев сводится к замене повреждений изоляции проводов при замене клиньев, прокладок и других изолирующих обмотку элементов. Для проводов прямоугольного профиля большого сечения обычно ог­раничиваются заменой поврежденной витковой изоляции. Переизолировка провода небольших однослойных катушек, как правило, выполняется вручную.

Поврежденные многослойные и другие более сложные по конструкции обмотки, выполненные из проводов мелких сечений, в большинстве случаев заменяют новыми. Поврежденную изоляцию удаляют обжигом. Чтобы витки обмотки во время обжига не разошлись, на обмотку в осевом направлении накладывают несколько проволочных бандажей, которые послё обжига аккуратно снимают. Медный провод освобождают от остатков обгоревшей изоляции. Витки обмотки изолируют двумя слоями бумажной или тафтяной ленты.

Для усиления изоляции между смежными витками по соприкасающейся поверхности под слой ленты укладывают полоску из электрокартона толщиной 0,5 мм и шириной, равной ширине соприкасающейся поверхности витка. Изолированную катушку выравнивают с торца клиновидным пояском, выполненным из электрокартона, который прикрепляют к витку бандажом из киперной или тафтяной ленты. Катушке придают нужный размер по диаметру и высоте путем обтяжки ее на шаблоне. Чтобы не допустить ослабления и распускания витков, их закрепляют в нескольких местах равномерно по окружности восьмерочными бандажами из киперной ленты. Затем обмотку высушивают, пропитывают соответствующими лаками и запекают.

Ремонт магнитопровода

Магнитопровод разбирают в следующем порядке: распаивают соединения катушек и выводов; снимают болты (шпильки), стягивающие верхнее ярмо; расшихтовывают его; записывают порядок укладки отдельных листов; обвязывают концы стержней сердечника миткалевой лентой, 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, а также тщательной сушкой очищенных листов стали, обжигом листов с равномерным нагревом при температуре 250—300 °С в течение 2—3 мин в среде с ограниченным доступом воздуха.

На очищенные стальные листы наклеивают бумагу (глянцевой стороной, толщина бумаги 0,03 мм), которая служит изоляцией для листов. Оклеенные листы стали быстро просушивают, чтобы не было ржавчины под слоем бумаги и с неоклеенной стороны. Лучший способ изолирования листов — лакирование их масло- стойкими изоляционными лаками. Лаковая пленка обладает высокой механической прочностью, нагревостойкостью и значительным электрическим сопротивлением. Бакелитовым лаком или шеллаком не следует пользоваться, так как из-за их хрупкости эта изоляция разрушается и выкрашивается при работе трансформатора.

Ремонт вводов

Основные неисправности вводов: трещины и сколы изоляторов, разрушение изоляторов, некачественная армировка и уплотнение, срыв резьбы стержня при неправильном навинчивании и затягивании гайки. При значительных сколах и трещинах ввод заменяется. В старых, но еще пригодных для работы типах трансформаторов возможны несъемные вводы, которые целесообразно выполнить съемными, для чего делают переходной фланец, который приваривают к крышке масло- уплотненным швом. Армирование фарфоровых изоляторов начинают с изготовления стержня из медных или латунных прутков соответствующего диаметра и длины; на концах стержня нарезают резьбу по размерам заменяемого. На стержень навинчивают стальной или бронзовый колпак и закрепляют его контргайкой.

С внутренней стороны колпак со стержнем скрепляют газосваркой. Сварку производят латунью с применением в качестве флюса буры, предварительно прокаленной в течение 3 ч при 700 °С.

Качество сварки должно быть проверено. После сварки стержень лудят гальваническим способом и подвергают вторичному испытанию. Стержень с приваренным к нему колпаком закрепляют в тисках. Для предохранения резьбу обер­тывают лентой из мягкого металла. Внутрь колпака вкладывают резиновую прокладку. Фарфоровый изолятор верхней частью вставляют в колпак и сверху на стержень надевают электрокартонную и металлическую шайбы, которые до отказа затягивают контргайкой.

Колпак заливают замазкой, которую после застывания покрывают нитроэмалью 624С. В качестве армировочных цементирующих замазок для изоляторов напряжением до 10 кВ рекомендуется глетоглицериновая или портландцементная замазка.

Ремонт бака

Сравнительно распространенными случаями повреждений бака, вызывающими его течь, являются нарушение сварных швов и недостаточная плотность прокладки между баком и крышкой. Пустой бак очищают от осадков грязи, промывают теплым маслом; проверяют исправность работы спускного крана.

Места течи заваривают газосваркой, предварительно тщательно очистив место сварки от масла и краски и просушив его постепенным и равномерным нагревом паяльной лампой. При сварочных работах соблюдают правила пожарной безопасности во избежание взрыва паров и воспламенения остатков масла в баке.

По окончании сварки бак в течение 1—2 ч испытывают избыточным давлением столба масла высотой 1,5 м над уровнем масла в расширителе. На время испытания все отверстия, связанные с баком и расширителем, герметически закрывают.

Ремонт расширителя

Ремонт расширителя обычно сводится к промывке его маслом. Но иногда необходимо очищать внутреннюю поверхность расширителя от ржавчины, которую можно обнаружить при разборке трансформатора в виде большого скопления крупинок на плоскости верхнего ярма, под отверстием патрубка расширителя или чаще под отверстием выхлопной трубы при постукивании деревянным молотком по его поверхности (после полного слива из него масла).

В трансформаторах старой конструкции расширитель не имеет съемного дна. При ремонте трансформатора рекомендуется сплошное дно заменить съемным. Работа выполняется следующим образом: старое вварное дно вырезают газовой горелкой. Далее к цилиндру расширителя автогеном приваривают стальной фланец, в который ввинчивают и приваривают шпильки для крепления съемного дна  гайками. Дно уплотняют резиновой прокладкой, удерживаемой стальным кольцом.

При ремонте расширителя проверяют патрубок трубы, соединяющей расширитель с баком. Если патрубок выступает внутрь расширителя менее чем на 30—50 мм, необходимо его переварить, так как при меньшей высоте через патрубок в бак могут попадать осадки, скапливающиеся в расширителе. При этом нижний уровень масла должен быть отмечен.

При очередном осмотре расширителя ржавчину очищают стальной щеткой. Небольшое количество ржавчины удаляют керосином. После очистки от ржавчины внутреннюю поверхность расширителя протирают чистой тряпкой, смоченной бензином, и после полного высыхания покрывают нитроэмалью 624С или ГФ-92-ХК с последующей тщатель­ной просушкой, при этом следят, чтобы эмаль не закупорила отверстия расширителя, осо­бенно отверстия маслоуказателя. После покрытия эмалью расширитель высушивают в печи в течение б—12 ч при температуре 105—110 °С.

Ремонт выхлопной трубы

Ремонт трубы сводится к очистке внутренней поверхности «дыхательной пробки» и верхней части колена от ржавчины с последующим покрытием лаком, замене стекла диафрагмы. Способ очистки тот же, что и при ремонте расширителя. Во избежание повреждения стекла диафрагмы при замене новым уплотняющую прокладку равномерно затягивают болтами двумя способами и покрывают замазкой.

Ремонт крышки

Крышки трансформаторов, не имеющих расширителей с внутренней стороны, часто покрываются ржавчиной, которая, осыпаясь, портит качество масла. После тщательной очистки крышку покрывают антиконденсационным составом. В качестве растворителя применяют бензол или толуол. Работа с эмалью требует строгого соблюдения правил пожарной безопасности и охраны труда. Ее хранят в герметически закупоренной таре. Полученный состав два раза кистью наносят на горизонтально лежащую крышку. После 20 мин выдержки на воздухе крышку просушивают в сушильном шкафу в течение 30 мин или на открытом воздухе в течение 4—б ч.

Ремонт маслоуказателя

Для восстановления работы трубчатого маслоуказателя достаточно очистить каналы в его арматуре, очистить или заменить стеклянную трубку, чтобы новая трубка точно подходила по длине и имела ровные торцовые поверхности. Не следует обжимать трубку уплотняющей прокладкой, чтобы не разбить ее. При установке стеклянной трубки в арматуру следят за тем, чтобы в нижней ее части была вставлена трубка, обеспечивающая свободный доступ масла в трубку указателя. Отсутствие этой трубки может привести к тому, что резиновая прокладка, уплотняющая торец стеклянной трубки указателя, разбухнет и закроет доступ масла в трубку; резать трубку можно гранью небольшого корундового диска. Старые типы маслоуказателя, сообщающиеся с расширителем только снизу, а в верхней части имеющие «ды­хательное» отверстие, заменяют на новый пластинчатый тип, который можно изготовить по чертежам завода-изготовителя.