✆ 8-800-101-21-19
Заказать обратный звонок
ЗАКАЗАТЬ ЗВОНОК
Или вы можете позвонить нам сами
+7 904 326 7696
Экспертиза повреждения
сухого трансформатора ТСЛ-1600/6-У3
Описание процесса исследования в рамках независимой электротехнической экспертизы
Несудебная экспертиза
Эксперты: Ушаков С.Ю., Шерстобитов Ю.В.
ПРОБЛЕМА
При вводе трансформатора ТСЛ-1600/6-У3 в эксплуатацию произошло отключение выключателя в ячейке вышестоящей РТП. Защиты трансформатора и ввода не отработали. Визуальный осмотр трансформатора показал повреждение изоляции обмоток ВН по всем трем фазам, что выразилось в наличии диагональных трещин наружного слоя изоляции по всей высоте обмоток ВН .
При вводе трансформатора ТСЛ-1600/6-У3 в эксплуатацию произошло отключение выключателя в ячейке вышестоящей РТП. Защиты трансформатора и ввода не отработали. Визуальный осмотр трансформатора показал повреждение изоляции обмоток ВН по всем трем фазам, что выразилось в наличии диагональных трещин наружного слоя изоляции по всей высоте обмоток ВН .
ПОСТАВЛЕННЫЕ НА ЭКСПЕРТИЗУ ВОПРОСЫ
- 1Определить причину выхода из строя представленного на исследование электротехнического оборудования: заводской брак / некачественный монтаж / ненадлежащая эксплуатация (и/или обслуживание)/ некачественная электрическая энергия/ действие непреодолимых сил/ или иное?
- 2Установить и указать на ответственных лиц, если такие имеются, за выход из строя представленного на исследование электротехнического оборудования.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Органолептический
Инструментальный
Аналитический
ТЕОРИЯ
Для понимания последующего исследования приведем необходимый вводный материал, связанный с объектом исследования.
Трансформатор – это электротехническое устройство, назначением которого является преобразование переменного напряжения и силы тока до необходимой величины посредством эффекта электромагнитной индукции.
Согласно ГОСТ 16110-82 к силовым трансформаторам относятся трансформаторы трехфазные и многофазные мощностью 6,3 кВ·А и более, однофазные мощностью 5 кВ·А и более.
Применение силовых трансформаторов обусловлено стремлением к снижению потерь электрической энергии при ее передаче по электрическим линиям на большие расстояния, которые, как известно, тем меньше, чем выше уровень напряжения в этих линиях. Учитывая этот факт, электроэнергию от генераторов изначально направляют на трансформаторную подстанцию, где увеличивают амплитуду напряжения. Электроэнергия по высоковольтным линиям передач достигает второй – удаленной подстанции, где другой силовой трансформатор понижает напряжение до необходимого уровня и распределяет электроэнергию между потребителями.
Любой трансформатор состоит их магнитопровода (сердечника), обмоток, системы охлаждения, регулирующих и контролирующих устройств.
Обмотки – это катушки, которые наматываются из проводящего металла на сердечник. В этих целях чаще всего используют медь или алюминий. Под нагрузкой на первичную обмотку подается напряжение. Ток, протекая в обмотке, приводит к возникновению магнитного потока в сердечнике. В результате во второй обмотке также возникает напряжение. А его величина зависит от количества витков проволоки на первичной и вторичной обмотке.
Магнитопровод или сердечник трансформатора позволяет более эффективно преобразовывать напряжение, уменьшая при этом потери. Для изготовления сердечников используют специальную ферромагнитную сталь.
Важной частью любого силового трансформатора является система охлаждения, потому что под нагрузкой рабочая часть трансформатора (катушки и магнитопровод) сильно нагревается. Охлаждают трансформаторы обычно воздухом или маслом. Соответственно по способу охлаждения выделяют типы силовых трансформаторов: сухие и масляные.
Сухие трансформаторы мощностью до 2500 кВт охлаждаются путем естественной циркуляции воздуха.
Принципиальная конструкция сухого трансформатора приведена на рисунке 1.
Трансформатор – это электротехническое устройство, назначением которого является преобразование переменного напряжения и силы тока до необходимой величины посредством эффекта электромагнитной индукции.
Согласно ГОСТ 16110-82 к силовым трансформаторам относятся трансформаторы трехфазные и многофазные мощностью 6,3 кВ·А и более, однофазные мощностью 5 кВ·А и более.
Применение силовых трансформаторов обусловлено стремлением к снижению потерь электрической энергии при ее передаче по электрическим линиям на большие расстояния, которые, как известно, тем меньше, чем выше уровень напряжения в этих линиях. Учитывая этот факт, электроэнергию от генераторов изначально направляют на трансформаторную подстанцию, где увеличивают амплитуду напряжения. Электроэнергия по высоковольтным линиям передач достигает второй – удаленной подстанции, где другой силовой трансформатор понижает напряжение до необходимого уровня и распределяет электроэнергию между потребителями.
Любой трансформатор состоит их магнитопровода (сердечника), обмоток, системы охлаждения, регулирующих и контролирующих устройств.
Обмотки – это катушки, которые наматываются из проводящего металла на сердечник. В этих целях чаще всего используют медь или алюминий. Под нагрузкой на первичную обмотку подается напряжение. Ток, протекая в обмотке, приводит к возникновению магнитного потока в сердечнике. В результате во второй обмотке также возникает напряжение. А его величина зависит от количества витков проволоки на первичной и вторичной обмотке.
Магнитопровод или сердечник трансформатора позволяет более эффективно преобразовывать напряжение, уменьшая при этом потери. Для изготовления сердечников используют специальную ферромагнитную сталь.
Важной частью любого силового трансформатора является система охлаждения, потому что под нагрузкой рабочая часть трансформатора (катушки и магнитопровод) сильно нагревается. Охлаждают трансформаторы обычно воздухом или маслом. Соответственно по способу охлаждения выделяют типы силовых трансформаторов: сухие и масляные.
Сухие трансформаторы мощностью до 2500 кВт охлаждаются путем естественной циркуляции воздуха.
Принципиальная конструкция сухого трансформатора приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Конструкция сухого трансформатора
Поскольку воздух в сравнении с маслом имеет значительно более низкие изоляционные свойства, обмотки сухих трансформаторов имеют усиленную изоляцию. При этом конструктивно различают сухие трансформаторы с открытой намоткой, монолитной и литой изоляцией. Два последних типа отличаются более низкой способностью к отводу тепла, что обуславливает необходимость применения для таких обмоток проводников с большим сечением.
Среди основных причин повреждений силовых трансформаторов можно выделить следующие: нарушение действующих правил эксплуатации, аварийные и ненормированные 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.
Аварии в обмотках происходят в основном из-за старения и износа изоляции. Износ изоляции может произойти из-за длительной эксплуатации трансформатора, однако наблюдается и преждевременный износ, который является результатом частых перегрузок или недостаточно интенсивного охлаждения при номинальной нагрузке.
Витковые замыкания в обмотках возникают при разрушении изоляции обмотки вследствие деформации обмоток при КЗ, толчка нагрузки, различного рода перенапряжениях в аварийных режимах.
Как показывает практика, обмотки – это самая уязвимая часть трансформаторов, часто выходящая из строя. Наиболее распространенные повреждения обмоток, кроме перечисленных выше, – замыкание на корпус, междусекционные пробои, электродинамические разрушения, обрыв цепи.
Перечисленные повреждения происходят наиболее часто при сроке работы трансформатора выше 15 лет.
Изоляция разрушается также при длительных перегрузках трансформатора, сопровождаемых перегревом обмоток (около 105°С).
При сквозных токах КЗ 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.
Среди основных причин повреждений силовых трансформаторов можно выделить следующие: нарушение действующих правил эксплуатации, аварийные и ненормированные 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.
Аварии в обмотках происходят в основном из-за старения и износа изоляции. Износ изоляции может произойти из-за длительной эксплуатации трансформатора, однако наблюдается и преждевременный износ, который является результатом частых перегрузок или недостаточно интенсивного охлаждения при номинальной нагрузке.
Витковые замыкания в обмотках возникают при разрушении изоляции обмотки вследствие деформации обмоток при КЗ, толчка нагрузки, различного рода перенапряжениях в аварийных режимах.
Как показывает практика, обмотки – это самая уязвимая часть трансформаторов, часто выходящая из строя. Наиболее распространенные повреждения обмоток, кроме перечисленных выше, – замыкание на корпус, междусекционные пробои, электродинамические разрушения, обрыв цепи.
Перечисленные повреждения происходят наиболее часто при сроке работы трансформатора выше 15 лет.
Изоляция разрушается также при длительных перегрузках трансформатора, сопровождаемых перегревом обмоток (около 105°С).
При сквозных токах КЗ 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.
ПРОЦЕСС ИССЛЕДОВАНИЯ
Характеристика объекта исследования
Объектом настоящего исследования является трехфазный силовой трансформатор сухой с литыми обмотками ТСЛ-1600/6-У3.
В соответствии с паспортными данными трансформатор имеет следующие технические характеристики:
- номинальная мощность – 1600 кВА;
- номинальное напряжение обмотки ВН – 6 кВ ± 2×2,5%;
- номинальное напряжение обмотки НН – 0,4 кВ;
- номинальный ток обмотки ВН – 154 А;
- номинальный ток обмотки НН – 2309,4 А;
- напряжение короткого замыкания – 6,02%;
- потери холостого хода – 2480 Вт;
- потери короткого замыкания при 115 ℃ –15564,01 кВт;
- ток холостого хода – 0,357%;
- схема и группа соединения обмоток – ∆/Yн-11;
- частота питающей сети – 50 Гц;
- вид системы охлаждения – естественная;
- материал обмоток – алюминий;
- класс изоляции обмоток – F/F;
- степень защиты – IP00.
В соответствии с паспортными данными трансформатор имеет следующие технические характеристики:
- номинальная мощность – 1600 кВА;
- номинальное напряжение обмотки ВН – 6 кВ ± 2×2,5%;
- номинальное напряжение обмотки НН – 0,4 кВ;
- номинальный ток обмотки ВН – 154 А;
- номинальный ток обмотки НН – 2309,4 А;
- напряжение короткого замыкания – 6,02%;
- потери холостого хода – 2480 Вт;
- потери короткого замыкания при 115 ℃ –15564,01 кВт;
- ток холостого хода – 0,357%;
- схема и группа соединения обмоток – ∆/Yн-11;
- частота питающей сети – 50 Гц;
- вид системы охлаждения – естественная;
- материал обмоток – алюминий;
- класс изоляции обмоток – F/F;
- степень защиты – IP00.
Хронология событий
Согласно паспортным данным трансформатор ТСЛ-1600/6-У3 изготовлен в 2020 году.
По результатам приемосдаточных испытаний от 13.11.2020 г. «данные измерений и испытаний силового трансформатора соответствуют нормам НТД».
В соответствии со свидетельством о приемке от 16.11.2020 г. трансформатор ТСЛ-1600/6-У3 «соответствует техническим требованиям ТУ 27.11.43-001-90680205-2018, действующей технической документации и признан годным к эксплуатации».
Указанный трансформатор был поставлен Заказчику для его последующего монтажа и ввода в эксплуатацию на ТП-4. Информация о продаже, поставке и приемке (договор поставки, спецификации, акт приемки/передачи, акт выявленных дефектов и др.) в распоряжение экспертов не представлены, дата поставки неизвестна.
Монтаж трансформатора и его пусконаладочные испытания выполнялись подрядной организацией (договор подряда на экспертизу не представлен). В соответствии с протоколом испытаний трансформатора от 15.04.2022 г. по месту его монтажа трансформатор признан годным к эксплуатации.
Из пояснения Заказчика следует, что исполнительная документация по монтажу трансформатора и акт ввода трансформатора в эксплуатацию Подрядчиком не предоставлены, поскольку работы не были завершены.
Из пояснения также следует, что «При включении трансформатора №2 произошло отключение ВВ яч. 110 РТП-3. РУ 6 кВ ТП-4 было запитано от яч. 110, ввод 1-1 и СР. Защиты трансформатора №2 и ввода 1-1 не отработали». Так же отмечается, что в ходе проведения контроля за производством работы было обнаружено повреждение оборудования.
В соответствии пояснением Заказчика защита в РТП-3 сработала около 11:00 по местному времени 15 апреля 2022 г. вакуумный выключатель яч. 110 РТП-3 отключился токовой отсечкой при токе 840А.
Из представленных на экспертизу фотографий трансформатора ТСЛ-1600/6-У3 следует, что повреждена изоляция обмоток ВН по всем трем фазам, что выражается в наличии диагональных трещин наружного слоя изоляции по всей высоте обмоток ВН (рисунок 2).
По результатам приемосдаточных испытаний от 13.11.2020 г. «данные измерений и испытаний силового трансформатора соответствуют нормам НТД».
В соответствии со свидетельством о приемке от 16.11.2020 г. трансформатор ТСЛ-1600/6-У3 «соответствует техническим требованиям ТУ 27.11.43-001-90680205-2018, действующей технической документации и признан годным к эксплуатации».
Указанный трансформатор был поставлен Заказчику для его последующего монтажа и ввода в эксплуатацию на ТП-4. Информация о продаже, поставке и приемке (договор поставки, спецификации, акт приемки/передачи, акт выявленных дефектов и др.) в распоряжение экспертов не представлены, дата поставки неизвестна.
Монтаж трансформатора и его пусконаладочные испытания выполнялись подрядной организацией (договор подряда на экспертизу не представлен). В соответствии с протоколом испытаний трансформатора от 15.04.2022 г. по месту его монтажа трансформатор признан годным к эксплуатации.
Из пояснения Заказчика следует, что исполнительная документация по монтажу трансформатора и акт ввода трансформатора в эксплуатацию Подрядчиком не предоставлены, поскольку работы не были завершены.
Из пояснения также следует, что «При включении трансформатора №2 произошло отключение ВВ яч. 110 РТП-3. РУ 6 кВ ТП-4 было запитано от яч. 110, ввод 1-1 и СР. Защиты трансформатора №2 и ввода 1-1 не отработали». Так же отмечается, что в ходе проведения контроля за производством работы было обнаружено повреждение оборудования.
В соответствии пояснением Заказчика защита в РТП-3 сработала около 11:00 по местному времени 15 апреля 2022 г. вакуумный выключатель яч. 110 РТП-3 отключился токовой отсечкой при токе 840А.
Из представленных на экспертизу фотографий трансформатора ТСЛ-1600/6-У3 следует, что повреждена изоляция обмоток ВН по всем трем фазам, что выражается в наличии диагональных трещин наружного слоя изоляции по всей высоте обмоток ВН (рисунок 2).
Рисунок 2 – Трещины на обмотках трансформатора
Исследование по поставленным вопросам
В соответствии с п.1.8.1 ПУЭ [3] электрооборудование до 500 кВ, вновь вводимое в эксплуатацию в энергосистемах и у потребителей, должно быть подвергнуто приемо-сдаточным испытаниям.
Согласно ГОСТ 16504-81 [4] под приемо-сдаточными испытаниями понимаются контрольные испытания продукции при приемочном контроле.
Под приемочным контролем понимается контроль продукции, по результатам которого принимается решение о ее пригодности к поставкам и (или) использованию.
В соответствии с п. 1.8.4. ПУЭ [3] заключение о пригодности оборудования к эксплуатации дается на основании рассмотрения результатов всех испытаний, относящихся к данной единице оборудования.
В соответствии с п. 1.8.5. ПУЭ [3] все измерения, испытания и опробования в соответствии с действующими директивными документами, инструкциями заводов-изготовителей и настоящими нормами, произведенные монтажным персоналом в процессе монтажа, а также наладочным персоналом непосредственно перед вводом электрооборудования в эксплуатацию, должны быть оформлены соответствующими актами и протоколами.
Правила проведения приемо-сдаточных испытаний трансформаторов при их вводе в эксплуатацию регламентируются ГОСТ Р 52719-2007 [5] и ГОСТ Р 54827-2011 [6].
В соответствии с п. 9.2.1 [5] и п.ДА.2.1 в приложении к [6] приемо-сдаточным испытаниям должен быть подвергнут каждый трансформатор.
В соответствии с п. 9.2.2 [4] и п.ДА.2.2 в приложении к [6] перед приемо-сдаточными испытаниями необходимо провести внешний осмотр трансформатора и проверку на соответствие рабочим чертежам.
Таким образом, перед проведением приемо-сдаточных испытаний перед вводом трансформатора ТСЛ-1600/6-У3 в эксплуатацию наладочным персоналом должен был быть проведен его внешний осмотр. При наличии очевидных трещин на внешней поверхности обмоток ВН всех трех фаз (см. рисунок 2) трансформатор не мог быть подвергнут испытаниям повышенным напряжением, так как данное испытание было чревато пробоем изоляции с более масштабными повреждениями трансформатора. Поскольку согласно протоколу от 15 апреля 2022 г. испытания трансформатора повышенным напряжением были проведены, и по результатам приемосдаточных испытаний трансформатор признан годным к эксплуатации, логичным является вывод о том, что на момент проведения приемо-сдаточных испытаний и сразу по их окончании трансформатор не имел повреждений обмоток, изображенных на рисунке 2.
Как следует из пояснения Заказчика на момент выявления повреждений трансформатора в ходе проведения контроля за производством работ монтажные и наладочные работы Подрядчиком не завершены.
Из того же пояснения следует, что при включении трансформатора №2 произошло отключение ВВ яч.110 РТП-3. Из чего можно сделать вывод о том, что после проведения пусконаладочных испытаний трансформатора было осуществлено опробование его включения под рабочее напряжение. При этом на момент включения трансформатора Т-2 трансформатор Т-1 был отключен, автоматические выключатели 0,4 кВ ввода 1, ввода 2 и секционный выключатель отключены. То есть трансформатор включался в работу без нагрузки.
Таким образом, наиболее вероятно повреждение обмоток ВН трансформатора в виде трещин на поверхности литой изоляции появилось в ходе опробования включения трансформатора под рабочее напряжение.
Согласно пояснению Заказчика «вакуумный выключатель яч. 110 РТП-3 отключился токовой отсечкой при токе 840А». Таким образом имело место короткое замыкание, при этом «защиты трансформатора №2 и ввода 1-1 не отработали». Вероятно, данные защиты не были введены в работу, что является грубым нарушением правил эксплуатации.
Известно [7], что токи коротких замыканий приводят к возникновению больших электродинамических сил и нагреву обмоток трансформатора. Силовые трансформаторы должны быть спроектированы и изготовлены так [8], чтобы выдерживать без повреждений при внешних коротких замыканиях на любом регулировочном ответвлении обмоток, соответствующих режимам работы трансформатора, как электродинамические (механические), так и термические воздействия при нормированном токе КЗ. Стойкость при КЗ обеспечивается расчетами, проверяется и подтверждается испытаниями (в паспортных данных трансформатора ТСЛ-1600/6-У3 информация об испытаниях на стойкость при КЗ не содержится). Как правило, если это не оговорено специально, расчеты и испытания должны соответствовать наиболее опасному внешнему КЗ на вводах трансформатора (обычно – это трехфазные КЗ).
Расчет электродинамической стойкости при КЗ начинается с расчета тока КЗ в установившемся, а затем в переходном режиме КЗ. В соответствии с ГОСТ 11677-85 [9] наибольший установившийся ток короткого замыкания в двухобмоточных режимах для трехфазных трансформаторов определяют следующим образом:
Согласно ГОСТ 16504-81 [4] под приемо-сдаточными испытаниями понимаются контрольные испытания продукции при приемочном контроле.
Под приемочным контролем понимается контроль продукции, по результатам которого принимается решение о ее пригодности к поставкам и (или) использованию.
В соответствии с п. 1.8.4. ПУЭ [3] заключение о пригодности оборудования к эксплуатации дается на основании рассмотрения результатов всех испытаний, относящихся к данной единице оборудования.
В соответствии с п. 1.8.5. ПУЭ [3] все измерения, испытания и опробования в соответствии с действующими директивными документами, инструкциями заводов-изготовителей и настоящими нормами, произведенные монтажным персоналом в процессе монтажа, а также наладочным персоналом непосредственно перед вводом электрооборудования в эксплуатацию, должны быть оформлены соответствующими актами и протоколами.
Правила проведения приемо-сдаточных испытаний трансформаторов при их вводе в эксплуатацию регламентируются ГОСТ Р 52719-2007 [5] и ГОСТ Р 54827-2011 [6].
В соответствии с п. 9.2.1 [5] и п.ДА.2.1 в приложении к [6] приемо-сдаточным испытаниям должен быть подвергнут каждый трансформатор.
В соответствии с п. 9.2.2 [4] и п.ДА.2.2 в приложении к [6] перед приемо-сдаточными испытаниями необходимо провести внешний осмотр трансформатора и проверку на соответствие рабочим чертежам.
Таким образом, перед проведением приемо-сдаточных испытаний перед вводом трансформатора ТСЛ-1600/6-У3 в эксплуатацию наладочным персоналом должен был быть проведен его внешний осмотр. При наличии очевидных трещин на внешней поверхности обмоток ВН всех трех фаз (см. рисунок 2) трансформатор не мог быть подвергнут испытаниям повышенным напряжением, так как данное испытание было чревато пробоем изоляции с более масштабными повреждениями трансформатора. Поскольку согласно протоколу от 15 апреля 2022 г. испытания трансформатора повышенным напряжением были проведены, и по результатам приемосдаточных испытаний трансформатор признан годным к эксплуатации, логичным является вывод о том, что на момент проведения приемо-сдаточных испытаний и сразу по их окончании трансформатор не имел повреждений обмоток, изображенных на рисунке 2.
Как следует из пояснения Заказчика на момент выявления повреждений трансформатора в ходе проведения контроля за производством работ монтажные и наладочные работы Подрядчиком не завершены.
Из того же пояснения следует, что при включении трансформатора №2 произошло отключение ВВ яч.110 РТП-3. Из чего можно сделать вывод о том, что после проведения пусконаладочных испытаний трансформатора было осуществлено опробование его включения под рабочее напряжение. При этом на момент включения трансформатора Т-2 трансформатор Т-1 был отключен, автоматические выключатели 0,4 кВ ввода 1, ввода 2 и секционный выключатель отключены. То есть трансформатор включался в работу без нагрузки.
Таким образом, наиболее вероятно повреждение обмоток ВН трансформатора в виде трещин на поверхности литой изоляции появилось в ходе опробования включения трансформатора под рабочее напряжение.
Согласно пояснению Заказчика «вакуумный выключатель яч. 110 РТП-3 отключился токовой отсечкой при токе 840А». Таким образом имело место короткое замыкание, при этом «защиты трансформатора №2 и ввода 1-1 не отработали». Вероятно, данные защиты не были введены в работу, что является грубым нарушением правил эксплуатации.
Известно [7], что токи коротких замыканий приводят к возникновению больших электродинамических сил и нагреву обмоток трансформатора. Силовые трансформаторы должны быть спроектированы и изготовлены так [8], чтобы выдерживать без повреждений при внешних коротких замыканиях на любом регулировочном ответвлении обмоток, соответствующих режимам работы трансформатора, как электродинамические (механические), так и термические воздействия при нормированном токе КЗ. Стойкость при КЗ обеспечивается расчетами, проверяется и подтверждается испытаниями (в паспортных данных трансформатора ТСЛ-1600/6-У3 информация об испытаниях на стойкость при КЗ не содержится). Как правило, если это не оговорено специально, расчеты и испытания должны соответствовать наиболее опасному внешнему КЗ на вводах трансформатора (обычно – это трехфазные КЗ).
Расчет электродинамической стойкости при КЗ начинается с расчета тока КЗ в установившемся, а затем в переходном режиме КЗ. В соответствии с ГОСТ 11677-85 [9] наибольший установившийся ток короткого замыкания в двухобмоточных режимах для трехфазных трансформаторов определяют следующим образом:
Сопротивление короткого замыкания трансформатора, Ом, определяют по формуле:
Коэффициент Куд.√2 зависит от соотношения реактивной и активной составляющих напряжения короткого замыкания трансформатора. Наименьшее значение данного коэффициента при равенстве активной и реактивной составляющих напряжения короткого замыкания составляет 1,51. Таким образом, наибольший ударный ток короткого замыкания для исследуемого трансформатора составляет не менее 2,557∙1,51=3,862 кА, что многократно превышает фактически зафиксированный ток короткого замыкания 840А.
В соответствии с расчетом уставок релейной защиты и автоматики ТП-4, время срабатывания токовой отсечки в яч. №110 РТП-3 составляет 0,01с. Таким образом, величина и продолжительность действия тока короткого замыкания не превышают предела динамической прочности трансформатора, следовательно, данное КЗ не должно было привести к повреждению изоляции обмоток. Растрескивания внешней поверхности литой изоляции обмоток ВН при относительно низком токе короткого замыкания в сравнении с расчетным ударным и установившимся токами КЗ может свидетельствовать о производственном браке, выразившемся в нарушении технологии изготовления литой изоляции обмоток.
Поскольку срабатывание токовой отсечки в ячейке №110 РТП-3 совпало с моментом включения трансформатора ТСЛ-1600/6-У3, очевидно, что причиной короткого замыкания явился сам трансформатор. При этом короткое замыкание вероятнее всего произошло либо в самом трансформаторе, либо на стороне НН.
В соответствии с протоколом испытания трансформатора от 28.04.2022, выполненного после выявления повреждения трансформатора, сопротивление изоляции обмоток соответствует норме, т.е. версия возникновения короткого замыкания в обмотках трансформатора исключается.
Следовательно, наиболее вероятной причиной возникновения короткого замыкания явилось замыкание на вводах 0,4 кВ, которое могло быть вызвано нарушениями со стороны пусконаладочного и/или эксплуатационного персонала при опробовании включения трансформатора в работу после проведения пусконаладочных испытаний (например, не снятое переносное заземление, не снятые соединения («закоротки») фаз обмоток после проведения пусконаладочных испытаний). Таким образом имело место сквозное короткое замыкание, расчетный ток которого в обмотке НН с учетом коэффициента трансформации составил около 12,6 кА. При этом ситуация усугубилась тем, что не сработали защиты трансформатора №2 и ввода №1-1 ТП-4, что, вероятно, обусловлено их неправильной настройкой (зона ответственности пусконаладочного персонала) или тем, что они находились в отключенном состоянии (зона ответственности эксплуатационного персонала).
В соответствии с расчетом уставок релейной защиты и автоматики ТП-4, время срабатывания токовой отсечки в яч. №110 РТП-3 составляет 0,01с. Таким образом, величина и продолжительность действия тока короткого замыкания не превышают предела динамической прочности трансформатора, следовательно, данное КЗ не должно было привести к повреждению изоляции обмоток. Растрескивания внешней поверхности литой изоляции обмоток ВН при относительно низком токе короткого замыкания в сравнении с расчетным ударным и установившимся токами КЗ может свидетельствовать о производственном браке, выразившемся в нарушении технологии изготовления литой изоляции обмоток.
Поскольку срабатывание токовой отсечки в ячейке №110 РТП-3 совпало с моментом включения трансформатора ТСЛ-1600/6-У3, очевидно, что причиной короткого замыкания явился сам трансформатор. При этом короткое замыкание вероятнее всего произошло либо в самом трансформаторе, либо на стороне НН.
В соответствии с протоколом испытания трансформатора от 28.04.2022, выполненного после выявления повреждения трансформатора, сопротивление изоляции обмоток соответствует норме, т.е. версия возникновения короткого замыкания в обмотках трансформатора исключается.
Следовательно, наиболее вероятной причиной возникновения короткого замыкания явилось замыкание на вводах 0,4 кВ, которое могло быть вызвано нарушениями со стороны пусконаладочного и/или эксплуатационного персонала при опробовании включения трансформатора в работу после проведения пусконаладочных испытаний (например, не снятое переносное заземление, не снятые соединения («закоротки») фаз обмоток после проведения пусконаладочных испытаний). Таким образом имело место сквозное короткое замыкание, расчетный ток которого в обмотке НН с учетом коэффициента трансформации составил около 12,6 кА. При этом ситуация усугубилась тем, что не сработали защиты трансформатора №2 и ввода №1-1 ТП-4, что, вероятно, обусловлено их неправильной настройкой (зона ответственности пусконаладочного персонала) или тем, что они находились в отключенном состоянии (зона ответственности эксплуатационного персонала).
Поскольку растрескивание внешней поверхности литой изоляции обмоток ВН при относительно низком токе короткого замыкания в сравнении с расчетным ударным и установившимся токами КЗ может свидетельствовать о производственном браке, выразившемся в нарушении технологии изготовления литой изоляции обмоток. Следовательно, ответственным в данном случае является завод-изготовитель.
Причиной короткого замыкания, приведшего к повреждению изоляции обмоток ВН, наиболее вероятно, стало нарушение со стороны пусконаладочного и/или эксплуатационного персонала при опробовании включения трансформатора в работу после проведения пусконаладочных испытаний (например, не снятое переносное заземление, не снятые соединения («закоротки») фаз обмоток после проведения пусконаладочных испытаний). Ситуация усугубилась тем, что не сработали защиты трансформатора №2 и ввода №1-1 ТП-4, что, вероятно, обусловлено их неправильной настройкой (зона ответственности пусконаладочного персонала) или тем, что они находились в отключенном состоянии (зона ответственности эксплуатационного персонала).
При этом в отсутствии брака литой изоляции обмоток величина тока короткого замыкания 840 А не должна была привести к ее повреждению, таким образом производственный брак следует признать более весомым фактором, приведшим к повреждению трансформатора.
Причиной короткого замыкания, приведшего к повреждению изоляции обмоток ВН, наиболее вероятно, стало нарушение со стороны пусконаладочного и/или эксплуатационного персонала при опробовании включения трансформатора в работу после проведения пусконаладочных испытаний (например, не снятое переносное заземление, не снятые соединения («закоротки») фаз обмоток после проведения пусконаладочных испытаний). Ситуация усугубилась тем, что не сработали защиты трансформатора №2 и ввода №1-1 ТП-4, что, вероятно, обусловлено их неправильной настройкой (зона ответственности пусконаладочного персонала) или тем, что они находились в отключенном состоянии (зона ответственности эксплуатационного персонала).
При этом в отсутствии брака литой изоляции обмоток величина тока короткого замыкания 840 А не должна была привести к ее повреждению, таким образом производственный брак следует признать более весомым фактором, приведшим к повреждению трансформатора.
Заключение
- 1На момент проведения приемо-сдаточных испытаний перед вводом трансформатора в эксплуатацию и сразу по их окончании трансформатор, вероятно, не имел повреждений обмоток, поскольку при наличии очевидных трещин на внешней поверхности обмоток ВН всех трех фаз трансформатор не мог быть подвергнут испытаниям повышенным напряжением, которые были выполнены в соответствии с протоколом №4-1 от 15 апреля 2022 г.
- 2Наиболее вероятно повреждение обмоток ВН трансформатора в виде трещин на поверхности литой изоляции возникло в ходе опробования включения трансформатора в работу.
- 3При опробовании включения трансформатора в работу сработал автоматический выключатель в ячейке №110 РТП-3 по токовой отсечке. При этом был зафиксирован ток 840 А. Защиты трансформатора №2 и ввода №1-1 РУ-6 кВ ТП-4 не сработали.
- 4Версия возникновения короткого замыкания в обмотках трансформатора исключается, поскольку в соответствии с протоколом испытания трансформатора №1 от 28.04.2022 сопротивление изоляции обмоток соответствует норме.
- 5
- 6
- 7Наибольший расчетный установившийся ток короткого замыкания для исследуемого трансформатора на основном ответвлении в соответствии с ГОСТ 11677-85 составляет 2,557 кА, расчетный ударный ток короткого замыкания – не менее 3,862 кА.
- 8Растрескивание внешней поверхности литой изоляции обмоток ВН при токе короткого замыкания (840 А) значительно меньшем расчетных токов КЗ ударного и установившегося режимов может свидетельствовать о производственном браке, выразившемся в нарушении технологии изготовления литой изоляции обмоток.
- 9В отсутствии брака литой изоляции обмоток величина тока короткого замыкания 840 А не должна была привести к ее повреждению, таким образом производственный брак следует признать более весомым фактором, приведшим к повреждению трансформатора.
ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ
- Вопрос №1Определить причину выхода из строя представленного на исследование электротехнического оборудования: заводской брак / некачественный монтаж / ненадлежащая эксплуатация (и/или обслуживание)/ некачественная электрическая энергия/ действие непреодолимых сил/ или иное?ОтветК повреждению трансформатора ТСЛ-1600/6-У3 привели следующие причины:
- короткое замыкание на вводах НН трансформатора, вероятно обусловленное нарушениями со стороны пусконаладочного и/или эксплуатационного персонала при опробовании включения трансформатора в работу после проведения пусконаладочных испытаний (например, не снятое переносное заземление, не снятые соединения («закоротки») фаз обмоток после проведения пусконаладочных испытаний);
- несрабатывание защит трансформатора №2 и ввода №1-1 РУ 6кВ ТП-4, вероятно обусловленное их неправильной наладкой, или тем, что они находились в отключенном состоянии;
- заниженная электродинамическая стойкость изоляции литых обмоток ВН, что может являться следствием нарушения технологии ее изготовления.
Таким образом, вышеприведенные причины могут быть отнесены к ошибкам при вводе оборудования в работу, а также к заводскому браку - Вопрос №2Установить и указать на ответственных лиц, если такие имеются, за выход из строя представленного на исследование электротехнического оборудованияОтветОтветственными за повреждение трансформатора являются пусконаладочный и эксплуатационный персонал, осуществлявший включение трансформатора в работу и отвечавший за наладку и ввод в работу защит трансформатора, а также, вероятно, завод-изготовитель.
Поскольку в отсутствии брака литой изоляции обмоток величина тока короткого замыкания 840 А не должна была привести к ее повреждению, производственный брак следует признать более весомым фактором, приведшим к повреждению трансформатора.
БОЛЬШЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ ЭКСПЕРТИЗ ТРАНСФОРМАТОРОВ
ДРУГИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ ЭКСПЕРТИЗЫ
Остались вопросы?
Получите бесплатную консультацию у профессионалов в области электротехники и теплотехники
Наши эксперты обладают большим опытом выполнения технических экспертиз различной степени сложности и, скорее всего,
уже сталкивались с Вашей проблемой. Мы уверены, что сможем Вам помочь в оказании квалифицированной экспертной помощи
уже сталкивались с Вашей проблемой. Мы уверены, что сможем Вам помочь в оказании квалифицированной экспертной помощи
Заказать экспертизу трансформатора