Некоторые вопросы электродинамических испытаний мощных силовых трансформаторов на стойкость токам кз

Вид материала

Документы

Содержание Трансформатор типа ТДЦ-250000/220 Список литературы

Подобный материал:

• Инструкция по охране труда № при монтаже силовых трансформаторов, 366.89kb.
• Установка нита 2721 – широкие возможности в обработке масла и твёрдой изоляции силовых, 79.01kb.
• Защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Метод ускоренных испытаний, 50.1kb.
• Положение об экспертной системе контроля и оценки состояния и условий эксплуатации, 534.73kb.
• Сокращение продолжительности ремонта основного оборудования сетей, 42.78kb.
• Методика диагностирования силовых трансформаторов на основе оперативного контроля частичных, 286.02kb.
• Название дисциплины, 13.55kb.
• Повышение эксплуатационных ресурсов силовых трансформаторов при обеспечении электромагнитной, 326.1kb.
• Методика испытания на радиационную стойкость микроконтроллеров с архитектурой mcs-51, 32.31kb.
• Защиты от коррозии и старения покрытия лакокрасочные, 2445.1kb.

Некоторые вопросы электродинамических испытаний мощных силовых трансформаторов на стойкость токам КЗ

Хренников А.Ю.

Одной из причин внутренних замыканий обмоток силовых трансформаторов является недостаточная электродинамическая стойкость обмоток при коротких замыканиях (КЗ), которая может привести к пробою изоляции в месте остаточных деформаций и которая остается на сегодняшний день достаточно актуальной [1].

Накопленный опыт испытаний на стойкость токам КЗ и опыт обследований в эксплуатации показывает, что основными видами потери электродинамической стойкости обмоток являются осевые и радиальные остаточные деформации, полегание обмоточного провода, скручивание или раскручивание    обмоток и др.

В восьмидесятых и в начале девяностых годов прошлого столетия для проведения электродинамических испытаний трансформаторно-реакторного оборудования (ТРО) использовался мощный испытательный стенд (МИС) в г. Тольятти (филиал ВЭИ им. В.И. Ленина), где проводилась оценка стойкости к токам КЗ мощных и специальных трансформаторов, которые не могли быть испытаны ни на одном другом отечественном стенде из-за относительно низких технических возможностей.

На МИС были разработаны временные схемы с использованием имевшегося оборудования, позволявшие проводить испытания мощных трансформаторов от сети 500 кВ.

Всего было испытано более 25 силовых трансформаторов мощностью от 25 до 666 МВА классов напряжения от 110 до 750 кВ. Мощность КЗ на шинах МИС составляла 12-18 ГВА, испытания проводились от сети 500 кВ, трансформаторы на площадке МИС испытывались в баке с маслом [2-4].

Кроме трансформаторов на МИС были испытаны высокочастотные заградители типа ВЗ-2000/1,0 для линий напряжением 750 кВ, токоограничивающие реакторы типа РОСТ-700 для стенда динамических испытаний, реактор типа РОМ-35 для АЭС, фильтрокомпенсирующие реакторы типа РКОС-36000/33 [1].

Далее рассмотрим результаты электродинамиче­ских испытаний на стойкость при КЗ на конкретных примерах.

Трансформатор типа ТДЦ-250000/220 — трехфазный, двухобмоточный. Обмотка ВН трансформатора — непрерывная, число параллельных проводов 12, состоит из трех видов катушек, марка провода ПБПУ-1,80×10,0/2,0-3 и ПБПУ-2,00×10,00/1,36-3. Обмотка НН — винтовая, двухходовая, число параллельных проводов 25×3×2, марка провода ПТБ-((2,24×7,50)/0,72)×25 ТУ 16-505367-77. Обмотка НН фаз А и С выполнена из транспонированного провода, фаза В — из провода со склейкой эле­ментарных проводов стеклолентой.

Схема соединения обмоток НН — треугольник, соединенный внутри бака трансформатора. На период проведения испытаний треугольник искусственно размыкался с выводом одного конца обмотки на крышку бака трансформатора для пофазных испытаний и для удобства измерений. Перед испытаниями на МИС проводилась ревизия трансформатора с подъемом колокола (бака), в ходе которой измерялись усилия прессовки обмоток, действующие на прессующие устройства. Перед опытами КЗ паспортные характеристики: сопротивление изоляции, потери х.х., тангенс диэлектрических потерь изоляции, активное сопротивление обмоток постоянному току, коэффициент трансформации и индуктивное сопротивление КЗ, проводились импульсное дефектографирование методом НВИ обмоток трансформатора и хроматографический анализ трансформаторного масла [2-10].

Расчеты электродинамической стойкости обмоток трансформатора выполнялись СПКТБ ОАО «Трансформатор». По результатам расчета наибольшее значение суммарного напряжения от радиальных и осевых усилий на обмотку ВН составляло =104 МПа, а на обмотку НН =55,4 МПа, т.е. запас прочности по радиальной устойчивости по обмотке ВН был равен 1,05, а по обмотке НН -1,97.

Нормируемое значение ударной составляющей тока КЗ для обмотки ВН составило в ходе опытов КЗ 12,4 кА, для НН - 110,2 кА (рис.1). На рис. 1 приведены осциллограммы токов в обмотках ВН и НН трансформатора типа ТДЦ-250000/220 в ходе первого зачетного опыта КЗ на фазе В, на которых очень хорошо видно искажение синусоидальности в неиспытуемых фазах В и С, связанное с яв­лением насыщения магнитопроводов.



Рис. 1. Осциллограммы токов в обмотках ВН и НН трансформатора типа ТДЦ-250000/220 в ходе первого зачетного опыта КЗ на фазе В: 1 -фаза А (ВН); 2 - фаза В (НН); 3 - фаза С (ВН); 4 - фаза В (ВН)

В ходе проведения электродинамических испытаний было обнаружено влияние намагничивания магнитопроводов трансформаторов на значения токов КЗ, что приводило к ошибке в расчетах и необходимости их корректировки.

В связи с тем, что в силовой схеме испытаний были задействованы промежуточные трансформаторы, магнитопроводы которых от опыта к опыту насыщаются, перед проведением зачетных опытов была отработана методика проведения опыта намагничивания трансформаторов (промежуточных трансформаторов и собственно испытуемого трансформатора). Например, при испытаниях сверхмощного блочного трансформатора ТЦ-666000/500 производства ОАО «Запорожтрансформатор» для Рогунской ГЭС, проведенных для проверки его соответствия требованиям ГОСТ 20243-88 в части стойкости при КЗ, перед седьмым наладочным опытом был проведен опыт намагничивания от сети 500 кВ с углом включения 165° длительностью 4 мин. Согласно этой методике перемагничивание трансформаторов проводилось однополярными токами от сети 500 кВ с использованием вентиля А1 током той же полярности, что и апериодическая составляющая предыдущего опыта КЗ (рис. 2). В последующем зачетном опыте полярность апериодической составляющей изменялась на противоположную. Такая методика опытов намагничивания и проведения последующих опытов КЗ с противоположной полярностью позволила избежать насыщения магнитопроводов промежуточных трансформаторов в схеме испытаний и вызванного этим явлением снижения ударной составляющей тока КЗ [11]. На рис. 3 приведены осциллограммы напряжений на трансформаторе типа ТДЦ-250000/220 в ходе первого зачетного опыта КЗ на фазе В.



Рис. 2. Схема испытаний на стойкость токам КЗ фаз А и С трансформатора типа ТЦ-666000/500; сетевые обмотки промежуточных трансформаторов типа ОДЦТРН-175000/400 соединены в параллель в автотрансформаторном режиме, вентильные обмотки – в параллель индуктивности

 Согласно ГОСТ 11677-85 при расчетах токов КЗ необходимо учитывать мощность КЗ сети. Например, для испытанного трансформатора типа ТДЦ-250000/220 предписанная ГОСТ мощность КЗ сети составляет 15 600 МВА. Это означает, что на­пряжение КЗ сети составляет:



Следовательно, необходимо обеспечить не только регламентированный ГОСТ ток КЗ, но и напряжение на входе трансформатора для обеспечения соответствующего значения магнитного потока в сердечнике трансформатора. Напряжение на испытуемом трансформаторе в опыте КЗ имеет большое значение для правильного воспроизведения значения магнитного потока. На осциллограмме рис. 3 напряжение на входе трансформатора составляет всего 0,79Uт.ном, что недостаточно, поэтому эффект насыщения сердечника в опыте КЗ не проявился в полной мере. В ходе электродинамических испытаний на стойкость к токам КЗ в ОАО «НИЦ ВВА» активная часть трансформаторов находится не в баке с маслом, как в условиях эксплуатации, и напряжение на входе трансформаторов уменьшается вдвое по отношению к номинальному. О насыщении сердечника трудно говорить в данном случае. Таким образом, при испытаниях на стойкость к токам КЗ надо обеспечивать не только требуемое значение тока, но и напряжения [12-14].

 

Рис. 3. Осциллограммы напряжений на трансформаторе типа ТДЦ-250000/220 в ходе первого зачетного опыта КЗ на фазе В

Анализ результатов испытаний после разборки трансформатора типа ТДЦ-250000/220 на заводе-изготовителе показал, что обмотки НН фаз А и С из провода с бумажной изоляцией между рядами не обладают достаточной радиальной стойкостью к токам КЗ. Характер остаточных деформаций на фазах А и С аналогичен и показывает, что потеря радиальной стойкости начинается при 85 % нормируемого значения ударного тока КЗ на фазе А и развивается при 100 % нормируемого ударного тока КЗ на фазе С. Испытания фазы В с обмоткой НН, изготовленной из того же провода со склейкой элементарных проводников и стеклолентой между рядами, показали значительное увеличение радиальной стойкости указанной обмотки, что подтверждается отсутствием радиальных деформаций в обмотке НН в опытах со значениями тока КЗ 72,9; 90,0; 97,1 и  107,4 %.

Проведенные испытания показали недостаточную прочность отдельных элементов прессующей конструкции из-за дефекта изготовления и конструкторской недоработки. Выявлено, что на всех фазах под прессующие винты установлены металлические пяты меньшей толщины, чем предусмотрено заводскими чертежами, прессующие винты смещены к наружному краю кольца.

По результатам испытаний рекомендовано:

- применить во всех обмотках НН трансформатора ТДЦ-250000/220 склеенный транспонированный провод;

- в прессующей системе обеспечить крепление кронштейнов с винтами от выпадания при потере прессовки;

- увеличить диаметр винтов и опорную площадь пят;

- проконтролировать правильность расположения прессующих винтов относительно среднего диаметра прессующего кольца;

- сместить вниз обмотку НН на расстояние, обеспечивающее симметричное расположение обмоток НН и ВН для снижения осевых сил на кольцо обмотки НН;

- усилить болты крепления отводов обмотки НН.

При выполнении указанных рекомендаций трансформатор соответствует требованиям ГОСТ 11677-83 в части стойкости при  КЗ [2, 3].

Электродинамические испытания ТРО на МИС являются ответственными, и в случае возникновения ненормированных режимов в схеме МИС вероятный ущерб из-за повреждения электрооборудования испытательной схемы и самого испытуемого трансформатора может быть существенным.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лурье А.И., Мильман Л.И., Шлегель О.А., Червяков В.А. Результаты испытаний трансформатора ТДТН-25000/110 на стойкость при КЗ. – Электротехника, 1987, № 4.
   
2. Хренников А.Ю., Шлегель О.А., Бойченко Н.Г. Динамические испытания трансформатора мощностью 250 МВ·А на стенде г. Тольятти. – Тезисы доклада на VIII Всесоюзной научно-технической конф. по трансформаторостроению, 12-14 сентября 1990 г., г. Запорожье. – М.: Информэлектро, 1991.
   
3. Хренников А.Ю. Основные причины повреждения обмоток силовых трансформаторов при коротких замыканиях. – Электричество, 2006, № 7.
   
4. Дробышевский А.А., Левицкая Е.И. Количественная оценка результатов импульсного дефектографирования обмоток силовых трансформаторов. – Электротехника, 1990, № 5.
   
5. Хренников А.Ю., Киков О.М. Диагностика силовых трансформаторов в Самараэнерго методом низковольтных импульсов. – Электрические станции, 2003, № 11.
   
6. Хренников А.Ю., Шлегель О.А. Контроль изменения индуктивного сопротивления трансформатора для определения повреждений в обмотках. – Энергетик, 2004, № 2.
   
7. Хренников А.Ю. Опыт обнаружения остаточных деформаций обмоток силовых трансформаторов. – Энергетик, 2003, № 7.
   
8. Хренников А.Ю., Рубцов А.В., Передельский В.А. и др. О повреждениях обмоток силовых трансформаторов и диагостике их геометрии методом низковольтных импульсов. – ЭЛЕКТРО, 2004, № 5.
   
9. Хренников А.Ю., Киков О.М., Передельский В.А. и др. Применение метода низковольтных импульсов для диагностики состояния силовых трансформаторов. – Энергетик, 2005, № 9.
   
10. Хренников А.Ю., Рубцов А.В., Передельский В.А. и др. Анализ повреждаемости обмоток силовых трансформаторов при коротких замыканиях. – Энергетик, 2005, № 11.
    
11. Хренников А.Ю., Шифрин Л.Н. Сверхмощный трансформатор типа ТЦ-666000/500 – конструктивные решения, испытания на стойкость к токам короткого замыкания, расчеты токов КЗ. – ЭЛЕКТРО, 2005, № 5.
    
12. Александров Г.Н. Особенности магнитного поля трансформатора под нагрузкой. – Электричество, 2003, № 5.
    
13. Александров Г.Н. Режимы работы трансформаторов: Учебное пособие. – СПб: Центр подготовки кадров энергетики, 2005.
    
14. Шакиров М.А. Анализ неравномерности распределения магнитных нагрузок и потерь в трансформаторах на основе магнитоэлектрических схем замещения. – Электричество, 2005, № 11.
    

Источник:  ©  Хренников А.Ю. // Электричество. - 2007
Материал размещен на transform.ru: 29.01.2008 г.