Распределение обязанностей между оперативным и ремонтным персоналом МС РЗАИ предприятия электрических сетей (ПЭС) или электротехнической лаборатории (ЭТЛ) электростанций определяется местной инструкцией, составленной на основе типовой и общей инструкции с учетом специфики и способов обслуживания установки (с постоянным оперативным персоналом, без персонала, с персоналом только в дневное время суток и др.). Персоналом МС РЗАИ ПЭС или ЭТЛ электростанций проводятся все работы по проверке и настройке газового и других реле защиты как при новом включении, так и в процессе эксплуатации при проведении плановых проверок.
При наладке защит трансформатора персоналом специализированной наладочной организации все работы при новом включении выполняются этим персоналом при участии в завершающих проверках персонала МС РЗАИ или ЭТЛ.
Эксплуатационные проверки газовой защиты проводятся персоналом МС РЗАИ или ЭТЛ (плановые — в установленном объеме, а дополнительные — в объеме, определяемом назначением проверки).
Ремонтным персоналом ПЭС или электроцеха электростанции выполняются монтаж и установка трансформаторов с соблюдением его нужного наклона, монтаж двигателей насосов и вентиляторов системы охлаждения и монтаж газового реле.
Этот же персонал периодически проверяет исправность маслоуказательных стекол расширителей, чистоту сетки, закрывающей отверстие дыхательной трубки расширителя, исправность кранов в масляной системе трансформатора, отсутствие течи из бака трансформатора и устраняет возникшие неисправности.
Ремонтный персонал должен заранее предупреждать персонал МС РЗАИ или ЭТЛ о намечаемых работах на трансформаторе, влияющих на состояние или работу газовой защиты, с тем чтобы по окончании этих работ были выполнены необходимые проверки защиты.
Оперативный персонал при осмотре трансформаторов осматривает также газовые реле и все элементы защиты, обращая внимание на уровень масла в расширителях, на отсутствие течи масла, на отсутствие газа или воздуха в реле.
Обо всех замеченных неисправностях дежурный ставит в известность вышестоящий оперативный персонал, а если требуется, принимает меры против излишнего отключения трансформатора газовой защитой. При необходимости о неисправностях газовой защиты сообщается в МС РЗАИ или ЭТЛ.
Все перечисленные обязанности оперативного персонала распространяются и на персонал оперативно-выездных бригад (ОВБ), который должен также устранять выявленные незначительные неисправности, не требующие привлечения дополнительно специализированного ремонтного персонала.
Порядок выполнения операций с газовой защитой в нормальных условиях
В процессе эксплуатации проводятся некоторые работы на трансформаторе или возникают условия, при которых отключающий элемент газовой защиты во избежание излишнего срабатывания переводится действием на сигнал. Отключающий элемент газовой защиты должен переводиться действием на сигнал в следующих случаях:
– при очистке и регенерации масла и при всех работах в масляной системе трансформатора (например, при замене силикагеля в фильтре работающего трансформатора);
– при проверке газовой защиты;
– при неисправности газовой защиты;
– при неисправностях масляной системы или других элементов трансформатора, которые могут вызвать ложную работу газовой защиты;
– при доливке масла, если его уровень оказывался ниже газового реле;
– при временных взрывных работах вблизи места установки трансформатора.
Контроль за выделением воздуха из трансформатора. Включение в работу вновь смонтированного трансформатора, а также трансформатора после ремонта или длительного нахождения в резерве производится при включенной в работу газовой защите (с действием отключающего элемента на отключение трансформатора, а сигнального элемента на сигнал). После включения трансформатора оперативный персонал должен вести наблюдение за выделением воздуха из трансформатора.
После доливки масла в трансформатор и после длительного нахождения трансформатора в резерве оперативный персонал также должен вести сквозь смотровое стекло реле наблюдение за выделением воздуха из трансформатора и периодически выпускать его через кран в крышке реле, не дожидаясь работы последнего на сигнал.
Осмотр газовых реле, выпуск из них воздуха и отбор проб газа на работающих трансформаторах производятся со стационарных площадок и лестниц с соблюдением правил техники безопасности для работ вблизи токоведущих частей, находящихся под напряжением. Отбор проб газа из газового реле значительно облегчается, как уже отмечалось, при наличии устройства сниженного отбора. После ремонта трансформатора с выемкой магнитопровода из трансформатора выделяется воздух (как оставшийся между отдельными деталями и обмотками, так и получающийся при нагреве трансформаторного масла). Постепенно выделение воздуха прекращается. Поскольку интенсивность выделения воздуха зависит от температуры масла трансформатора, контроль за выделением воздуха может потребоваться в течение 2—3 суток. Так, например, при температуре масла 40°С и выше контроль должен вестись не менее 1 суток, при более низкой температуре масла выделение воздуха происходит медленнее, поэтому срок контроля нужно увеличить. Окончание контроля за трансформатором должно записываться в оперативном журнале.
При замене поврежденной фазы трансформаторной группы должны выполняться следующие операции с газовой защитой:
– если резервная фаза вводится в работу путем переключений в первичных цепях, то перед включением в работу трансформаторной группы газовая защита выведенной из работы фазы выводится из работы оперативным персоналом отключающим устройством (накладкой). Газовая защита резервной фазы подключается к действующим цепям защиты также с помощью переключающего устройства (накладки);
– если резервная фаза устанавливается на фундамент взамен выведенной из работы в ремонт, то подключение цепей газового реле резервной фазы производится персоналом МС РЗАИ или ЭТЛ, после чего газовая защита трансформаторной группы вводится в работу оперативным персоналом с помощью переключающего устройства (накладки).
Контроль за уровнем масла в расширителе трансформатора. Как указывалось выше, масло в расширителе трансформатора должно быть при всех режимах работы или выводе в резерв трансформатора и уровень его не должен выходить за допустимые пределы.
Нерегулярный контроль за уровнем масла в расширителе и несвоевременная доливка приводят к уходу масла из расширителя и к работе газовой защиты при значительном снижении температуры окружающего воздуха.
Для трансформаторов мощностью 5600—31500 кВА, изготовленных по ГОСТ 401-41, случаи отключения газовой защиты при резком похолодании происходили как из-за недостатков эксплуатации (несвоевременная доливка масла, засорение патрубков указателей уровня масла и т. п.), так и из-за неправильной оценки уровня масла в расширителях по имеющимся на них контрольных метках в связи со следующим. Предусмотренные этим ГОСТ контрольные метки уровня масла в расширителе соответствуют температуре масла +35, +15 и —35°С неработающего трансформатора (т. е. средней температуре всего объема масла), а проверка в процессе эксплуатации уровня масла в расширителе ведется на работающих трансформаторах, когда объем масла увеличивается против объема масла неработающего трансформатора. Поэтому на практике делается неправильный вывод о достаточности масла в расширителе, тогда как на неработающем трансформаторе его уровень оказался бы ниже соответствующей контрольной метки, т. е. ниже требуемого. В таких случаях резкое понижение температуры окружающего воздуха до температуры —35°С и ниже может привести к уходу масла из расширителя. Преднамеренное же завышение уровня масла создает опасность переполнения расширителя и выброса из него масла при кратковременных аварийных перегрузках трансформатора.
В связи со сказанным следует в дополнение к контрольным меткам уровня масла в расширителе по ГОСТ 401-41 нанести дополнительные метки с интервалом между ними, соответствующим изменению температуры масла в трансформаторе на 10°С (в диапазоне от —35 до +75°С).
На трансформаторах, эксплуатируемых в энергосистемах Севера, где бывает длительное снижение температуры окружающего воздуха ниже —35°С, рекомендуется:
– сместить контрольные метки на указателе уровня масла так, чтобы нижняя черта соответствовала минимальной температуре, характерной для места установки трансформатора;
– проверить достаточность объема расширителя для удержания в его пределах масла при изменении его температуры в действительных пределах;
– сливать часть масла в наиболее теплое время года, если объем расширителя окажется недостаточным.
Осмотр газовых реле
Осмотр газовых реле производится одновременно с осмотром трансформаторов без их отключения в сроки, предусмотренные ПТЭ:
– в установках с постоянным дежурством персонала или с местным персоналом: главных трансформаторов и основных трансформаторов собственных нужд — один раз в сутки, остальных трансформаторов — один раз в неделю;
– в установках без постоянного дежурства персонала — не реже одного раза в месяц, а в трансформаторных пунктах — не реже одного раза в 6 месяцев.
С учетом местных условий и состояния трансформаторов сроки осмотра могут изменяться по решению главного инженера предприятия.
Порядок выполнения операций при работе газовой защиты
При работе газовой защиты на сигнал оперативный персонал определяет по устройствам сигнализации, на каком трансформаторе (фазе трансформаторной группы) сработала защита, сообщает об этом вышестоящему оперативному персоналу и без промедления осматривает трансформатор.
При обнаружении у осматриваемого трансформатора явных признаков повреждения (потрескивания, необычный гул, щелчки и другие признаки повреждения внутри бака) трансформатор должен немедленно отключаться с последующей проверкой газа на горючесть и отбором пробы газа для проведения химического анализа.
Нужно иметь в виду, что в трансформаторном масле растворяется около 8% воздуха. Газы, образующиеся при внутренних повреждениях трансформатора, вначале растворяются в масле, вытесняя из масла растворенный в нем воздух, и лишь на следующей стадии развития повреждения при дальнейшем разложении масла и твердой изоляции обмоток образуются газы, в том числе горючие.
Следовательно, в газовом реле трансформатора в начальной стадии повреждения может скапливаться воздух, поэтому отсутствие в реле горючих газов вовсе не свидетельствует о нормальном состоянии трансформатора.
После выпуска воздуха, скопившегося в газовом реле, требуются последующие отборы проб газа для анализа, так как при повторных пробах газ может оказаться горючим.
Если при осмотре явных признаков повреждения трансформатора не обнаружено, то нужно, осмотрев расширитель и газовое реле, проверить, что в расширителе имеется масло, и через смотровое стекло газового реле установить, что в реле имеется газ или воздух. Затем нужно отобрать пробу газа на горючесть и для химического анализа и проверить горючесть газа.
Если газ окажется горючим, то трансформатор должен быть немедленно отключен.
Если газ окажется негорючим, то вопрос об оставлении в работе или отключении трансформатора должен решаться по-разному для разных трансформаторов. В соответствии с указаниями должен быть установлен следующий порядок операций:
– трансформатор с обмоткой напряжением 330 кВ и выше при наличии газа в реле, хотя бы и негорючего, должен разгружаться и отключаться в случаях, когда это не вызывает недоотпуска электроэнергии потребителям. Это требование преследует цель предотвратить дальнейшее развитие повреждения наиболее мощных и дорогостоящих трансформаторов, поскольку в начальной стадии повреждения может выделяться и негорючий газ. Если же отключение такого трансформатора ведет к недоотпуску электроэнергии, то он может быть оставлен в работе на срок, устанавливаемый главным инженером энергоуправления. Решение о том, чтобы оставить трансформатор в работе, принимается им на основании результатов химического анализа газа;
– трансформатор с обмоткой напряжением 220 кВ и ниже может быть оставлен в работе, если газ в реле негорючий и признаков ненормальной работы при осмотре трансформатора не обнаружено. При этом нужно следить за интенсивностью дальнейшего выделения газа из трансформатора и повторять его проверку на горючесть по указанной причине.
Значительное снижение уровня масла в расширителе также приводит к работе защиты на сигнал. Если при этом течи в баке и других признаков ненормальной работы не обнаружено, то в трансформатор немедленно доливается масло специально обученным персоналом. При доливке масла через пробку в расширителе отключающий элемент газовой защиты остается включенным на отключение.
Если причиной работы газовой защиты на сигнал явилась течь масла из бака, то трансформатор должен быть разгружен и отключен в самое короткое время. Отключающий элемент газовой защиты при этом также должен оставаться включенным на отключение.
В случаях же, когда работа газовой защиты на сигнал не сопровождается какими-либо признаками ненормальной работы трансформатора и в реле отсутствует воздух или газ, нужно проверить изоляцию цепей защиты, поскольку наиболее вероятной причиной излишней (в частности, ложной) работы защиты было нарушение изоляции или целости цепей защиты и менее вероятной — неисправность самого газового реле.
Трансформатор при этом оставляется в работе, а газовая защита выводится из работы (с разрешения вышестоящего оперативного персонала) для ее проверки и устранения неисправности. О случившемся сообщается в МС РЗАИ или в ЭТЛ.
При работе газовой защиты на отключение трансформатора, оперативный персонал определяет по устройствам сигнализации, на каком трансформаторе (фазе трансформаторной группы) сработала защита, сообщает об этом вышестоящему оперативному персоналу и производит запись о работе сигнальных реле и световых табло.
Далее, в соответствии с указаниями ПТЭ:
– в случае отключения трансформатора от защит, действие которых не связано с внутренними повреждениями трансформатора (например, от максимальной токовой защиты от сверхтоков сквозных к. з.), он может быть включен вновь без проверок;
– в случае отключения трансформатора защитами от внутренних повреждений, а именно газовой и дифференциальной, а также после неуспешного автоматического повторного включения (АПВ) трансформатор включают в работу только после осмотра, анализа газа из газового реле и устранения выявленных ненормальностей.
При отключении трансформатора с прекращением электроснабжения потребителей допускается одно повторное включение выключателем этого трансформатора, имеющего дифференциальную и газовую защиты, если отключение произошло от одной из этих защит без видимых внешних признаков повреждения трансформатора, а другая защита не работала.
Как и при работе газовой защиты на сигнал, после выпуска газа из реле, работавшего на отключение трансформатора, должна прекращаться сигнализация о работе защиты на отключение, а сигнальное и выходное реле должны возвращаться в исходное положение.
Если этого не происходит и выясняется, что газовая защита ложно работала на отключение неповрежденного трансформатора, оперативный персонал с разрешения вышестоящего оперативного персонала выводит из работы газовую защиту, а трансформатор вновь включает в работу.
О случившемся оперативный персонал сообщает в МС РЗАИ предприятия электросетей или в ЭТЛ электростанции.
Имевшие место в эксплуатации случаи нарушения указаний ПТЭ о недопустимости повторного включения трансформаторов, отключенных защитами от внутренних повреждений, без осмотра трансформаторов и проверки горючести выделяющегося газа приводили к весьма серьезному развитию повреждений трансформаторов (деформация бака и вспучивание крышки с выбросом и возгоранием разлившегося масла; сгорание контактных пластин с сопротивлениями переключающего устройства РПН трансформатора и др.). Поскольку включение трансформатора, отключенного защитами от внутренних повреждений, недопустимо без осмотра, выполняется запрет АПВ трансформатора при работе этих защит.
Взятие пробы газа из реле и выявление по его анализу вида повреждения трансформатора
Для отбора проб газа из газовых реле непосредственно или из устройства сниженного отбора и определения его горючести могут применяться следующие емкости:
– камера от волейбольного или футбольного мяча с пружинящими зажимами;
– газоотборник (рисунок 1), который может быть изготовлен на местах.
1 — цилиндр из органического стекла;
2 — поршень;
3 — край;
4 — наконечник.
Газоотборник
Емкость для отбора пробы газа должна быть не менее 450—500 см3, чтобы обеспечить достаточное для анализа количество газа, поскольку в емкость для газа попадает и некоторое количество масла. Газ, отобранный в резиновые емкости, не должен храниться в них более 1,5—2 ч.
Горючесть отобранного газа должна определяться сразу же в помещении. По результатам проверки на горючесть решается вопрос о том, оставлять ли в работе трансформатор или отключать его. Если газ не горит, то его химический анализ должен проводиться обязательно. Попытки определения повреждения трансформатора по цвету и запаху газа в реле нецелесообразны, так как окраска газа через некоторое время исчезает. Для первоначальной ориентировочной оценки случившегося можно все же иметь в виду, что при повреждении бумаги или электротехнического картона газ имеет бело-серый цвет, при повреждении деревянных деталей — желтый, а при повреждении масла — черный.
При отборе пробы газа из реле более удобно пользоваться специальным газоотборником.
Выявить наличие в газе водорода важно потому, что его присутствие свидетельствует о разложении трансформаторного масла под воздействием электрической дуги. Для проведения анализа рекомендуется использовать переносный автоматический газоанализатор ПГФ-2М1-ИЧА. Правила пользования газоанализатором приведены на табличке, прикрепленной к крышке прибора.
Если при экспресс-анализе будет обнаружен водород, то оставшийся газ направляется в химическую лабораторию для определения содержания в нем углекислого газа, кислорода, окиси углерода и других составляющих, по которым определяются причины и вид повреждения трансформатора.
Быстрое определение причины работы газовой защиты помогает решить, нужно ли выводить трансформатор из работы, а в настоящем может помочь при нахождении места повреждения.
Для того чтобы более оперативно принять необходимые меры в начальной стадии повреждения трансформатора, в Челябинскэнерго разработано, изготовлено и эксплуатируется автоматическое устройство для контроля горючести газа. Устройство пускается от сигнального контакта газового реле. Если газ оказывается горючим, то устройство действует на отключение трансформатора или на сигнал «газ горит», если газ негорючий — на сигнал «воздух».