Схема технологического процесса ремонта трансформаторов
Принципиально схема технологического процесса ремонта трансформаторов отличается от аналогичной схемы ремонта электрических машин только наличием масляного хозяйства. Слив масла при разборке трансформатора, его испытание и химический анализ, при необходимости сушка его и регенерация дополняют процесс ремонта. Однако наличие масляного хозяйства повышает пожарную опасность и взрывоопасность ремонтного производства и требует усиленного внимания к вопросам техники безопасности.
Транспортировка трансформаторов. Прием трансформатора в ремонт
Погрузка трансформаторов на автомобили должна быть механизирована и вестись строго с соблюдением правил безопасности. Применяемые при этом механизмы, приспособления и инструменты должны быть исправны, проверены и соответствовать рабочей нагрузке.
При перемещении трансформатора по наклонному настилу применяют листовую или иного сечения сталь. Угол наклона трансформатора при погрузке не должен превышать 15°, тросы крепят за его верхнюю часть, чтобы избежать его опрокидывания. С обратной стороны трансформатора применяют оттяжку.
При подъеме и спуске трансформатора стропы подъемных механизмов крепят за скобы (рымы), приваренные к стенке бака. Нельзя поднимать трансформатор в сборе за кольца выемной (активной) части. При транспортировке на автомобилях трансформатор нужно крепить в кузове при помощи растяжек и деревянных клиньев. Наклон трансформатора при перевозке должен быть не более 15°. Выемную часть трансформатора поднимают только в том случае, если температура активной его части не более чем на 5° ниже температуры помещения, иначе влага, содержащаяся в теплом воздухе помещения, соприкасаясь с холодным сердечником трансформатора, будет конденсироваться на его поверхности. Это может сильно увлажнить сердечник, потребуется его сушить. Обычно трансформаторы мощностью до 1000 кВ-А достаточно выдержать в помещении до разборки в течение суток. Во избежание возможного увлажнения нежелательно надолго оставлять активную часть трансформатора (вне ремонта) на открытом воздухе помещения. При относительной влажности воздуха 50...60% длительность такого простоя не должна превышать 12...8 ч.
Каждому трансформатору присваивают ремонтный номер, на картонной бирке отмечают этот номер, тип трансформатора и необходимые данные.
Дефектация трансформаторов
В собранном виде трансформатор осматривают, определяют наличие и состояние термометров, пробивных предохранителей, пробок, крышек, воздухоосушителей и т. п., убеждаются в отсутствии течи масла, проверяют состояние вводов, отбирают пробу масла для его испытания на пробой и химический анализ. Затем сливают масло до уровня ниже уплотняющей прокладки крышки, начинают поднимать выемную часть, одновременно промывая ее струей масла (можно с забором из собственного бака и стоком в него же). При этом продолжают осмотр и дефектацию активной части.
Неисправности электрических цепей трансформаторов (обрыв, замыкание между цепями или цепями и корпусом и витковое замыкание) легко определить при помощи мегомметра или контрольной лампы, метода симметрии токов или напряжений и метода падения напряжения. Оценить же состояние изоляции отдельных узлов трансформаторов чрезвычайно трудно. Например, состояние электрокартона определяют на образцах, вырезанных из нескольких мест (ярма, секций и т. п.), сгибая образец пальцами сначала под прямым углом, а затем без сдавливания места сгиба до 180°. По наличию или отсутствию трещин и изломов судят о качестве изоляции.
Качество волокнистой изоляции можно определить также по характерным изломам и укорочению длины элементарного волокна, рассматривая образцы изоляции (например, изоляции витка) под микроскопом. Чем больше доля поврежденных волокон (по классификации от 5 до 80%), тем хуже состояние изоляции.
В некоторых случаях состояние изоляции оценивают по механической прочности, определяемой «поскабливанием» ногтем или ножом, и по степени ее потемнения. Однако хорошо пропитанная с предельной степенью старения изоляция часто не поддается соскабливанию, а при деформации обмотки, например, при сквозных коротких замыканиях целиком разрушается и отваливается от проводника. Свежая, но увлажненная изоляция может быть механически прочной, но иметь малое собственное сопротивление, а состарившаяся изоляция может иметь значительное сопротивление и твердость и даже механическую прочность.
Неслучайно в настоящее время для определения степени увлажнения изоляции трансформаторов применяют целый комплекс измерений: испытание на пробой и сокращенный химический анализ масла, измерение сопротивления изоляции R60 и определение коэффициента абсорбции R60/R15, измерение tgδ и абсорбционных характеристик.
Л. М. Рыбаков доказал, что в трансформаторах в различных режимах их работы всегда существует тепло- и массообмен между маслом и твердой изоляцией, а между некоторыми физико-химическими, механическими и диэлектрическими характеристиками существуют жесткие корреляционные связи. Теоретически доказано и экспериментально подтверждено, что наличие воды, количество водорастворимых кислот и tgδ — это в совокупности универсальный показатель состояния изоляционной системы трансформаторов: увлажнение, окисление, старение
Ремонт активной части
Ремонт активной части, помимо дефектации, включает в себя следующие работы: демонтаж крышки и отводов; расшихтовку верхнего ярма; съем обмоток и изоляции; ремонт магнитопровода; изготовление, установку изоляции, насадку и расклиновку обмоток; шихтовку верхнего ярма; опрессовку обмоток и ярма; пайку, изолирование и крепление отводов; межоперационный контроль. При ремонте трансформаторов необходимо стремиться как можно меньше разбирать активную часть, так как любая разборка не только увеличивает трудовые затраты, но и сопровождается разрушениями изоляции обмоток и стали сердечника, что ведет к снижению надежности трансформатора.
В распределительных трансформаторах в настоящее время нашли применение цилиндрические одно- и двухслойные обмотки на напряжение до 0,5 кВ и многослойные цилиндрические обмотки на напряжение до 35 кВ. Оба типа обмоток просты в производстве, но недостаточно прочны при воздействии на них осевых сжимающих усилий.
Следует учесть также, что с 50-х годов промышленность выпускает трансформаторы с сердечником из холоднокатаной стали и алюминиевыми обмотками. Поэтому, как правило, трансформаторы старых серий с горячекатаной сталью сердечника и бумажной изоляцией между его листами не рекомендуется применять, так как они имеют повышенные потери холостого хода. Речь прежде всего идет о ремонте трансформаторов с повреждением сердечника, а также медных обмоток. Ремонт трансформаторов, как и электрических машин, ведут в строгом соответствии с технологическими картами, в которых перечислены ремонтные операции и указаны приборы, инструмент и приспособления, необходимые для ремонта.
Сушка и пропитка обмоток
Примерно до 60-х годов электромашиностроительные заводы и ремонтные предприятия пропитывали обмотки трансформаторов. Затем учеными ВЭИ было доказано, что от пропитки электроизолирующие свойства обмоток улучшаются очень мало, и в целях упрощения технологии изготовления обмоток пропитка их лаками но рекомендовалась. В настоящее время почти все электромашиностроительные заводы не пропитывают обмотки трансформаторов.
Однако следует учесть, что пропитка обмоток улучшает механическую прочность обмоток. При обычной пропитке лак проникает в первые 2...3 слоя обмотки и частично цементирует ее. При использовании ультразвука при пропитке обмоток лак более глубоко проникает в изоляцию, заметно улучшаются характеристики изоляции и механическая прочность обмоток.
Сушить обмотки трансформатора нужно обязательно как при замене их новыми, так и после их ремонта. Это можно делать как в стационарных печах, так и на месте ремонта трансформаторов.
Сушку можно проводить с применением вакуума (более совершенная сушка) и без него, при наличии естественной или искусственной вентиляции. Нагреватели в стационарных печах могут быть самыми различными: паровыми, индукционными, электрическими. Чаще всего применяются, электрические нагреватели, их обычно рассчитывают по эмпирическим формулам. Например,
где Рнаг, Sh — мощность нагревателя (кВт) и номинальная мощность трансформаторов, одновременно подвергаемых сушке, кВ-А.
Подачу вентилятора (м3/ч) определяют из расчета QB = 0,6 Ря при температуре печи около 100°С, температуре окружающего воздуха 10...15°С и объеме печи 2,5...3,5 м3.
Поверхность нагревателя определяют из выражения 
По этому же выражению выбирают материал нагревателя и получают все его остальные характеристики и мощность печи.
Сушку трансформатора в собственном баке можно выполнять горячим маслом с фильтрацией последнего, горячим воздухом от калорифера (воздуходувки), током короткого замыкания, потерями в баке (при помощи намагничивающей обмотки) и током нулевой последовательности. Последние два способа сушки получили наибольшее распространение. Они довольно подробно описаны в практикуме к лабораторным работам.
К прогрессивным способам относят сушку инфракрасным облучением. Ее можно вести с применением стационарной камеры с нагревателями и без нее, в помещении или на открытом воздухе. Нагрев осуществляют лампами инфракрасного излучения с зеркальным отражением, которые монтируют в переносные секции со всех сторон активной части трансформатора на расстоянии не менее 300 мм. Плотность энергии одной лампы составляет 0,3 Вт/см2, достигая для крупных ламп 0,4 Вт/см2. В трансформаторах I и II габаритов общая мощность ламп, необходимых для
сушки, колеблется от 6 до 12,6 кВт, продолжительность сушки — от 18 до 28 ч. При данном способе сушки влага движется от внутренних слоев к наружным, что ускоряет процесс сушки. Недостаток этого способа заключается в дефицитности и дороговизне инфракрасных ламп. При необходимости можно использовать лампы накаливания мощностью на 20% больше, но с подводом к ним напряжения питания на 10% ниже номинального.
Ремонт арматуры трансформатора
Ремонт армированных вводов, связанный с заменой и переармировкой фарфора, в последнее время, как правило, не проводят. При модернизации трансформаторов с конструктивным отделением активной части от крышки армированные вводы заменяют съемными.
Ремонт съемных вводов несложен, и требуется только обязательная смена уплотнений.
Заслуживает внимания модернизация расширителей: устройство съемного дна для возможности чисток внутренней поверхности расширителя; модернизация маслоуказателя (его герметизируют и соединяют сверху и снизу с внутренней полостью расширителя); замена трубы, соединяющей расширитель с баком трансформатора, если ее патрубок недостаточно выступает внутрь расширителя; установка воздухоосушителя (детали воздухоосушителя можно получить с трансформаторвстроительных заводов); перемаркировка уровней масла в расширителе.
При ремонте баков необходимо реконструировать крепление активной части в баке и установить термосифонный фильтр, если он отсутствовал.
Сборка трансформатора
При сушке активной части изоляции она «усыхает», поэтому ее обязательно подпрессовывают и при необходимости дополнительно расклинивают, а также подтягивают все резьбовые соединения отводов, переключателей и т. д. При проведении межоперационного контроля измеряют сопротивления изоляции, определяют коэффициент абсорбции, испытывают электрическую прочность изоляции стяжных шпилек относительно магнитопровода и ярмовых балок мегомметром на 2500 В, проверяют наличие заземления активной стали и всех ярмовых балок.
Масло желательно заливать в теплый бак.
После установки крышки и заливки активной части маслом монтируют все наружные узлы, в том числе расширитель, а затем через трубку в расширитель заливают масло до нормального уровня. Часто доливку масла совмещают с проверкой трансформатора на герметичность, созданием избыточного столба масла высотой 1,5 м в течение 3 ч.
Сорбент в воздухоосушитель засыпают на месте монтажа трансформатора перед его включением в сеть, так как сорбент может быть поврежден в процессе транспортировки трансформатора.
