Ремонт и модернизация трансформаторов: особенности проведения и современные подходы

Ремонт и модернизация трансформаторов являются незаменимыми работами, которые гарантируют безаварийность и правильность эксплуатации силового оборудования. Процесс осуществляется в строгом регламенте, требует предварительной подготовки и понимания нюансов. В этой статье рассмотрим особенности проведения, этапность, нюансы модернизации и затронем современные подходы к выполнению поставленных задач.

Основные виды ремонтных работ на трансформаторе

В современной практике выделяют 3 основных вида проведения ремонтных работ на трансформаторах:

1. Восстановительный ремонт. Предполагает восстановление отдельных элементов оборудования путем замены на новые. Требуется из-за изношенности или при наличии очевидных дефектов. Конструкция в этом случае остается в заводском исполнении.
2. Реконструкция. Данный вид связывается с заменой определенной части трансформатора при сохранении основных характеристик и параметров. В эту категорию попадает изменение конструкции прессовки обмоток, изменение формы последней, использование прессующих болтов или нажимных колец.
3. Модернизация. Заключается в изменении конструкции, что также корректирует основные технические параметры (мощность, ток, напряжение). К отдельным частям относятся обмотки, ввода, отводы и так далее.

Важно отметить, что реконструкция и модернизация предполагает работу вне заводских стен при капитальном ремонте.

Основные требования, предъявляемые к трансформаторам

Вне зависимости от вида проводимых ремонтных работ, существует целый ряд требований, которые важно соблюдать. Среди наиболее важных выделяются:

1. Электрическая прочность. Любой трансформатор должен выдерживать кратковременные перенапряжения и перегрузку. Степень воздействия зависит от значения и продолжительности действия. Различают коммутационные и атмосферные (изменение температуры, грозовая активность) перенапряжения. Для проверки соответствия изоляции изготовленного трансформатора следует проводить испытания повышенным напряжением. Если выполняется восстановление, то выполняются только контрольные испытания. Не менее важно проводить оценку среды, в которую помещены обмотки, что также влияет на возможность выдерживать перенапряжение.
2. Термическая стойкость. Изоляционные материалы в трансформаторах быстро разрушаются при длительном воздействию температур выше 100 градусов Цельсия. Чем выше эксплуатационная температура обмоток, тем интенсивней происходит старение изоляции. У термически стойкого трансформатора ни одна часть не должна перегреваться сверх допустимых норм при номинальном режиме работы. Также в течение всего срока службы должен выдерживать ток короткого замыкания.
3. Электродинамическая стойкость. Механические усилия в обмотке возникают из-за воздействия тока. В концентрических при взаимодействии электрического и магнитного поля возникают осевые усилия, которые стремятся сжать обмотки. Наиболее чувствительно подобное явление проявляется при коротких замыканиях. Электродинамическая стойкость связана с предотвращением деформации от этих процессов при КЗ.

Также существуют особые требования, к примеру, возможность параллельной работы.

Этапы выполнения

Прежде чем приступить к разборке оборудования, важно выяснить особенности эксплуатации, ознакомиться с технической документацией. Обязательно поднимается вопрос относительно более ранних дефектов, проблемах, какому ремонту и реконструкции подвергался трансформатор. Собранная информация следует проанализировать, после чего составить последовательность дальнейшего восстановления. После проводится тщательный внешний осмотр как в целом, так и отдельных составных элементов. Составляется ведомость дефектировки, где также указываются физические повреждения, наличие коррозии, состояние уплотнителей и деталей.

У трансформаторов, которые регулируются под нагрузкой (наличие РПН) осматривают приводной механизм. Для оценки состояния последнего положения прогоняют в прямом и обратном направлении. При осмотре приборов защиты специалисты обязаны обратить внимание на газовое реле, термометр, термометрический сигнализатор. Оценка состояния охлаждающих устройств предполагает обследование двигателей и вентиляторов.

Для определения состояния силового оборудования важно провести предварительные испытания, что поможет выявить проблемы со старением или износом изоляции. На следующем этапе производится демонтаж и осмотр приборов, высоковольтных вводов, газового реле, расширителя, охлаждающих устройств и так далее. Наиболее сложный этап связывается с подъемом активной части. При осмотре особое внимание уделяются магнитопроводу, обмоткам и изоляции, элементам переключающих устройств, отводам. После этого осуществляется ремонт или модернизация оборудования, обратная сборка и испытания.

Некоторые технические моменты тесно переплетаются с монтажом нового трансформатора.

Основные направления модернизации трансформаторов

Существует несколько способов проведения модернизации силового оборудования:

1. Изготовление обмоток. Для трансформаторов средних и больших мощностей выполняется перемотка обмоток. В зависимости от класса напряжения, а также от потребности в результате, последнее осуществляется по типу винтовая, непрерывная или дисковая. Для высоковольтных выше 220 кВ применяется переплетенная.
2. Ремонт магнитопровода или полная его замена. При ремонтных работах иногда возникает потребность в восстановлении или модернизации магнитопровода. Последнее осуществляется строго на заводах и поставляется на место проведения рабочего процесса. Для повышения стойкости к высоким температурам применяется жаростойкое изоляционное покрытие, а также специализированный лак.
3. Замена деталей изоляции. Часто для решения проблем требуется замена изоляционных материалов. Здесь используются изделия из электроизоляционного картона, реже из резины.
4. Изменение схемы регулирования через расположение регулировочных витков. Переключающие устройства устанавливаются на трансформаторах для регулировки напряжения оборудования. В процессе эксплуатации меняются режимы работы, мощность подключенных линий, абонентов, что часто требует расширения возможностей регулирования напряжения.

Основное внимание в данном вопросе следует уделить обмоткам, создающие основу корректировки параметров эксплуатации трансформатора.

Прочее о реконструкции и ремонте

Параллельно с ремонтом и сборкой активной части выполняется ревизия и подготовка к сборке всех наружных частей. Сюда относится система охлаждения, бак, расширитель, фильтры, воздухоосушитель. Сложность и цели определяются на стадии визуального осмотра. Поверхности очищаются, после чего подвергаются ремонту. Подвижные элементы смазываются техническим вазелином, меняются, статические ремонтируются через очистку, восстановление и нанесение защиты.

Сборка трансформатора после ремонта

Это наиболее сложная часть, которая требует перепроверки проделанной работы и тщательной сборки каждого отдельного элемента. Так как напряженность электрического поля высокая, любая грязь или ворсинки могут снизить электрическую прочность. Сборка выполняется в строгой последовательности по чертежам и другой технической документации. Не менее важно выдержать все электротехнические расстояния. Обычно процесс сборки выполняется следующим образом:

1. Подготовительный этап. Осматривается магнитопровод, его стыки, волнистость пластин. Далее оцениваются состояние изоляции, при необходимости проводится дополнительная очистка поверхностей от пыли, грязи или шлама.
2. Установка изоляции, подпрессовка обмоток. Операции предполагают установку нижней изоляции, подготовка магнитопровода к сборке, насадка и расклиновка внутренней обмотки, установка изоляции. После установки осуществляется подпрессовка.
3. На следующем этапе осуществляется монтаж устройств, которые прессуют обмотки, монтирование заземления и шихтовка верхнего ярма. При достаточном количестве персонала выполняется ревизия и монтажные работы для переключающих устройств.
4. На предпоследней стадии выполняется пайка отводов, а также проводятся контрольные испытания. Последнее осуществляется на определение виткового замыкания обмоток, на определение коэффициента трансформации, сопротивления.
5. В завершении производится опускание активной части и установка колокола. Также осуществляется сборка наружных элементов, их присоединение к силовому оборудованию, в том числе высоковольтных вводов. Перед включением также выполняют заливку бака маслом, осуществляется наружная окраска.

Включение выполняется оперативным персоналом при условии нахождения мастера, осуществляющего реконструкцию или модернизацию.

Современные подходы к ремонту силового оборудования

Современные тенденции снижают возможности для проведения обслуживания, ремонта и модернизации трансформаторов. Это связывается с переходом на комплектные решения, на которые даются соответствующие гарантии эксплуатации. По истечению гарантийного срока осуществляется замена технического средства на новое. Вместе с этим, на крупных узловых ПС, а также на потребительских подстанциях используются устройства старого типа, для которых применима представленная выше информация.