în fig. 10.1 este prezentată o vedere laterală a unu transformator de putere.
Principalele elemente constructive ale transformatoarelor şi autotransformatoarelor sunt: circuitul magnetic (miezul), înfăşurările, cuva şi capacul, conservatorul, comutatorul pentru reglajul tensiunii, izolatoarele de trecere, instalaţiile de răcire, releele de gaze şi alte accesorii.
Fig. 10.1. Transformator dc putere - vedere laterală: 1-cuva transformatorului; 2-roată de cărucior; 3- radiator; 4-conservator; 5-supapă dc siguranţă; 6-suporl conservator; 7-suport cric; S-robinet dc golire; 9-robinet dc filtrare; 10-dispozitiv dc acţionare; 1 l-izolator nul; 12-culia cu contactoare; 13-izolator dc ÎT; 14-izolator de JT; 15-izolator de JT; 16-fanion izolator de JT; 17-robinet de golire; 18-bomăde punere la pământ; 19-gresor; 20-robinet radiator; 21 -filtru dc aer; 22-releu Buchholz; 23-robinet izolare conservator; 24-nivel dc ulei.
10.2. Soluţii constructive pentru montarea transformatoarelor de putere
O staţie de transformare este formată din două sau mai multe instalaţii electrice de distribuţie şi unul sau mai multe transformatoare de putere de interconexiune.
Numărul instalaţiilor de distribuţie este egal cu numărul nivelelor de tensiune din circuitele primare ale staţiei (de exemplu o staţie de transformare de 220/110/6 kV are trei instalaţii de distribuţie, una de 220 kV, a doua de 110 kV şi a treia de 6 kV).
Transformatoarele de forţă de interconexiune realizează legăturile electrice între instalaţiile de distribuţie şi transformă parametrii energiei electrice tranzitate.
Intr-o staţie de transformare sunt obişnuit unul sau două transformatoare de interconexiune. Dacă staţia de transformare are două nivele de tensiune, transformatoarele de forţă sunt cu două înfăşurări. Dacă staţia are trei nivele de tensiune, transformatoarele de interconexiune sunt obişnuit cu trei înfăşurări dar pot fi utilizate şi mai multe transformatoare cu două înfăşurări; soluţia optimă depinde de tranzitul de putere între diferitele tensiuni, siguranţa în exploatare, etapizarea instalaţiei, etc.
Dacă staţia are mai mult de trei nivele de tensiune, de exemplu 220/110/20/6 kV, se folosesc alte transformatoare pentru legătura cu cea de a patra instalaţie de distribuţie (de exemplu de 110/20 kV pentru alimentarea instalaţiei de distribuţie de 20 kV de la care sunt racordate liniile electrice aeriene de electrificare rurală de 20 kV).
Transformatoarele de forţă pot fi montate în exterior sau dacă nu este posibil se montează în interiorul unei clădiri (ce poate fi comună cu instalaţia de distribuţie de medie tensiune). Obişnuit nu se montează în interior transformatoare cu o putere mai mare de câţiva zeci de MVA.
10.2.1. Montarea transformatoarelor de putere în exterior
Transformatoarele de putere se montează obişnuit în aer liber şi sunt echipate cu izolatoarele necesare nivelelor de tensiune şi funcţionării în mediul exterior. Se montează în exterior deoarece au în cuvă cantităţi mari de ulei, deci prezintă pericol mare de incendiu.
Pentru reducerea pericolului de incendiere soluţiile constructive prevăd separări antifoc între două transformatoare alăturate pentru ca un eventual incendiu la un transformator să nu se transmită şi la transformatorul alăturat, precum şi sisteme de evacuare a uleiului. O altă soluţie este montarea transformatoarelor la distanţe relativ mari (de peste 15 m) între ele precum şi între ele şi bobine în ulei; de asemenea trebuie ca transformatoarele de forţă să fie amplasate la distanţe relativ mari de restul instalaţiilor de distribuţie.
Dacă transformatoarele au puteri mari, de peste 40 MVA şi sunt amplasate la distanţe reduse (sub 15 m) se realizează separări antifoc (pereţi) din materiale incombustibile, pereţi ce trebuie să depăşească cu cel puţin 1 m de fiecare parte gabaritul transformatorului şi să aibă înălţimea cel puţin egală cu a punctului cel mai înalt al său. Aceşti pereţi pot fi folosiţi şi pentru susţinerea de aparate sau conductoare aferente transformatorului. Dacă transformatoarele sunt prevăzute cu instalaţii fixe de stins incendiul, pereţii antifoc pot lipsi.
Instalaţiile de stingere a incendiului pot fi cu bioxid de carbon, cu apă pulverizată sau funcţionează pe principiul golire-spălare. Instalaţiile de stingere a incendiului se bazează în principal pe izolarea de aer a uleiului aprins.
Instalaţiile cu apă pulverizată trimit automat la intrarea în funcţie spre transformator o mare cantitate de apă pulverizată, picăturile au o suprafaţă mare de contact cu mediul şi astfel se absoarbe din uleiul incendiat o mare cantitate de căldură şi în plus se formează o pătură de vapori de apă ce împiedică pătrunderea aerului spre flacără. Repunerea în funcţie a transformatorului după stingerea incendiului se face tară dificultăţi, iar funcţionarea instalaţiei este fără pericol atât pentru personalul de exploatare cât şi pentru transformator.
Instalaţiile ce funcţionează pe principiul golire-spălare la intrarea în funcţie golesc parţial cuva transformatorului, insuflă un jet de azot sub presiune în cuvă, uleiul rece de la baza cuvei este împins la partea sa superioară unde se formează o pătură de azot şi astfel scade temperatura uleiului din zona de flacără sub temperatura sa de aprindere şi se izolează uleiul de aer. După funcţionarea instalaţiei nu se poate imediat repune transformatorul în serviciu şi ca urmare nu se face automatizarea funcţionării instalaţiei. Acest tip de instalaţie se foloseşte şi la transformatoarele montate în interior.
Instalaţiile cu bioxid de carbon la intrarea în funcţie izolează cu bioxid de carbon (gaz ce împiedică izolarea transformatorului aprins de aer) ca urmare instalaţia de acest tip poate fi folosită numai la transformatoare montate în interior, într-o încăpere separată unde se poate înlocui repede aerul din încăpere cu CO2.
Transformatoarele de forţă sunt foarte grele şi ca urmare trebuie aşezate pe şine de cale ferată cu rolele calate, şine îngropate în grinzile de beton ale unei fundaţii independente (pentru a nu se transmite vibraţii). Legăturile bornelor transformatoarelor de putere ale staţiilor de înaltă şi foarte înaltă tensiune/medie tensiune (IT/MT sau FIT/MT) se face obişnuit prin conductoare flexibile pe partea de IT (FIT) cu instalaţia de distribuţie corespunzătoare nivelului de tensiune (IT sau FIT) şi cu bare rigide pe partea de MT.
10.2.2. Montarea transformatoarelor de putere în interior
Montarea în interior a transformatoarelor de mare putere cere o soluţie complicată şi scumpă datorită necesităţii evacuării căldurii degajate în timpul funcţionării transformatoarelor, măsurile de prevenire, combatere şi limitare ale efectelor eventualelor incendii şi măsurile necesare de împiedicare a propagării zgomotelor şi vibraţiilor, şi ca urmare obişnuit se montează în interior numai transformatoarele cu puteri de cel mult câţiva MV A.
Montarea în interior a transformatoarelor cu puteri mari, se face numai când nu este posibilă montarea lor în exterior din diferite motive cum sunt poluarea intensă, condiţii de sistematizare sau distanţă prea mare între instalaţia de medie tensiune, interioară şi cea de înaltă tensiune de tip exterior (de exemplu CHE Argeş unde transformatoarele sunt montate în subteran lângă sala maşinilor şi datorită lipsei de spaţiu, greutăţilor de transport şi de introducere în subteran s-au folosit 7 transformatoare monofazate, din care unul de rezervă, iar celelalte 6 legate convenabil, formează două grupuri ce corespund da două transformatoare trifazate de MT/IT.
Transformatoarele cu puteri mici (până la câţiva MV A) ce se montează în interior, sunt de obicei de construcţie normală, deci pentru funcţionare în exterior.
Transformatoarele de putere medie pot fi prevăzute şi cu radiatoare aer-ulei separate.
Transformatoarele de mare putere montate în interior sunt prevăzute obişnuit cu instalaţie de răcire forţată (când ventilaţia naturală nu este satisfăcătoare). Răcirea forţată se realizează cu ajutorul unor radiatoare aer-ulei sau apă-ulei.
Măsurile de prevenire, combatere şi limitare ale efectelor eventualelor incendii la transformatoarele de putere montate în interior, se bazează pe montarea fiecărui transformator într-o boxă separată, prevăzută cu porţi metalice spre exterior, dimensionate pentru a putea introduce sau scoate transformatorul. Restul măsurilor sunt asemănătoare cu cele din cazul montării transformatoarelor de putere în exterior.
Transformatoarele de mare putere montate în interior, pentru a nu transmite vibraţiile magneto-stricţiunii circuitului magnetic care produce forţe magnetice la îmbinările tolelor (vibraţii ce pot duce la rezonanţa unor elemente ale construcţiilor apropiate), se montează pe fundaţii complet separate de orice element al clădirii, între ele şi fundaţiile lor se introduc straturi de materiale antivibrante (pâslă, cauciuc, plută, etc.) iar racordurile (conductoarele rigide şi conductele de ulei) se prevăd cu piese elastice. Vibraţiile deranjează personalul staţiilor şi chiar locuitorii clădirilor vecine şi pot avaria instalaţiile de protecţie prin relee, aparatele cu mecanisme fine, etc.
Transformatoarele de mare putere ce se montează în interior produc zgomote supărătoare şi ca urmare pentru reducerea zgomotelor se pot folosi transformatoare speciale. Aceste transformatoare speciale antifonate sunt scumpe, reducerea zgomotului este relativ limitată şi ca urmare nu sunt folosite decât în anumite cazuri. Pentru limitarea propagării zgomotelor, se montează în jurul transformatorului panouri fonoabsorbante demontabile.
10.3. Exploatarea transformatoarelor de putere
10.3.2. Protecţia uleiului de transformator
*
Siguranţa în funcţionare şi durata de viaţă a unui transformator depind în mare măsură de starea uleiului din cuva transformatorului. Proprietăţile fizice ale uleiului se modifică în decursul exploatării, uleiul îmbătrâneşte. Cele mai importante caracteristici ale uleiului din punct de vedere al exploatării sunt rigiditatea di electrică şi tangenta unghiului de pierderi.
Orice impuritate care pătrunde în ulei influenţează negativ rigiditatea lui dielectrică. Impurităţile din ulei pot fi solide, lichide sau gazoase. Impurităţile solide provin mai ales din procesul de fabricaţie al transformatorului, ele sunt particule de hârtie, lemn, rugină, vopsea, etc. Unele particule de impurităţi absorb umezeala, formează particule cu permitivitate ridicată, se grupează şi se orientează în direcţia câmpului electric, realizând punţi de străpungere prin ulei.
Dintre impurităţile gazoase şi lichide, importanţă deosebită prezintă oxigenul şi apa, care degradează uleiul şi acţionează defavorabil şi asupra izolaţiilor solide ale transformatorului.
Contactul, sub orice formă, dintre ulei şi aer duce la procesul de oxidare a uleiului.
Apa din ulei provine din umiditatea aerului din mediul înconjurător şi în urma proceselor de descompunere ale uleiului. Consecinţa imediată a creşterii umidităţii uleiului este micşorarea rigidităţii lui dielectrice. în acelaşi timp umiditatea micşorează rigiditatea dielectrică a izolaţiei de hârtie, accelerează pierderea calităţilor mecanice ale hârtiei, adică accelerează îmbătrânirea izolaţiei de hârtie.
Este necesară protejarea uleiului faţă de umiditatea şi oxigenul din aerul mediului înconjurător. Cea mai simplă protecţie este aplicarea conservatorului de ulei, prin care se realizează o suprafaţă de contact micşorată dintre ulei şi aer. Atât procesul de oxidare, cât şi procesul de absorbţie a umidităţii sunt favorizate de o temperatură mai ridicată. De aceea se urmăreşte menţinerea temperaturii uleiului din conservator la valori scăzute. în acest scop conservatorul se leagă cu cuva transformatorului printr-o ţeavă relativ subţire, care asigură răcirea uleiului, care datorită dilataţiei termice trece din cuvă în conservator.
Spaţiul de aer din conservator comunică cu exteriorul printr-o ţeavă pe care sunt filtre de oxigen şi de apă.
Un procedeu răspândit de încetinire a procesului de îmbătrânire a uleiului este introducerea în ulei a unor substanţe, denumite inhibitori, care împiedică direct desfăşurarea procesului chimic de oxidare a uleiului.
încă în procesul de fabricaţie al transformatorului trebuie să se aibă în vedere acţiunea catalitică a metalelor în procesul de oxidare a uleiului. De aceea, se prevăd metode de pasivizare a suprafeţelor metalice din transformator, cum ar fi acoperirea acestora cu un lac special.
Măsurile indicate de protecţie a uleiului de transformator încetinesc procesul de îmbătrânire a uleiului, dar nu îl elimină complet. Astfel se impun măsuri de control şi întreţinere a uleiului.
Periodic, se verifică aspectul (culoarea) uleiului, prezenţa cărbunelui în suspensie, prezenţa apei, punctul de inflamabilitate, aciditatea organică, impurităţile mecanice, rigiditatea dielectrică şi tangenta unghiului de pierderi.
întreţinerea uleiului de transformator înseamnă îndepărtarea impurităţilor, a produselor de oxidare şi a apei din ulei. Procedeele de întreţinere sunt: decantarea, filtrarea, centrifugarea, uscarea sau tratarea în vid a uleiului.
Dacă uleiul este pronunţat oxidat, el trebuie regenerat. Metodele de regenerare sunt similare cu metodele de rafinare ale uleiului. Prin ele se îndepărtează din ulei acizii, hidrocarburile nesaturate şi apa. La schimbarea uleiului trebuie luate măsuri de îndepărtare a produselor de oxidare ale uleiului din izolaţiile solide ale transformatorului.
O protecţie mult superioară a uleiului se realizează prin interpunerea între uleiul din transformator şi atmosferă a unei perne de azot. Astfel, se elimină procesul de oxidare a uleiului şi de asemenea, se elimină aproape complet şi procesul de absorbţie a umidităţii, ceea ce duce la mărimea considerabilă a duratei de viaţă a uleiului, precum şi a materialelor izolante solide ale înfăşurărilor şi deci a transformatorului.
O altă modalitate de eliminare a contactului dintre uleiul din transformator şi aerul din mediul înconjurător este separarea uleiului de aer în conservator printr-o membrană elastică, care urmăreşte variaţiile de volum ale uleiului. Sau, în cuva transformatorului umplută complet cu ulei se introduce un balon elastic, de asemenea umplut cu ulei. Balonul elastic comunică cu un expandor.
10.4. Mentenanţa transformatoarelor de putere
în SEN se află în exploatare (la nivelul anului 2003) un număr de 339 transformatoare şi autotransformatoare de putere nominală cuprinsă între 63 şi 440MVA şi cu tensiunile nominale cuprinse între 110 şi 750 kV. Marea majoritate dintre acestea au durata de funcţionare mai mare de 25 de ani, perioadă considerată ca fiind „durata de viaţă standard”.
La transformatoarele de putere punctele critice sunt:
a) înfăşurările:
scăderea parametrilor de izolaţie sub limitele minime admise ceea ce poate conduce la străpungerea izolaţiei la supratensiuni; slăbirea rezistenţei la eforturi electrodinamice.
b) trecerile izolate - se datorează calităţii inferioare a acestora;
c) sistemul de consolidare a înfăşurărilor realizat din materiale magnetice supraîncălzirea puternică a pieselor de presare (prezon-şaibă), ceea ce conduce la deformarea lor termică şi la degradarea termică a materialelor izolante;
d) comutatoarele cu reglaj sub sarcină;
e) circuitul magnetic - se datorează cantităţii relativ mari de impurităţi mecanice şi de umiditate din ulei care determină scăderea izolaţiei tolelor, a pachetelor de tole, a schelelor;
f) sistemul de răcire:
- reducerea capacităţii de răcire prin înfundarea canalelor de circulaţie a aerului sau uleiului.
în cursul exploatării transformatoarelor se execută următoarele lucrări de întreţinere curentă:
- înlocuiri de siguranţe la transformatoarele protejate prin siguranţe (înlocuirea se face cu transformatoarele deconectate de la reţea şi cu instalaţiile legate la pământ);
- măsurători de sarcină şi tensiune în conformitate cu reglementările în vigoare;
- dacă sub transformatoarele montate în exterior există pat de piatră, afanarea şi greblarea periodică a acestuia pentru a permite scurgerea şi depistarea scurgerii uleiului;
- verificarea fundaţiilor şi a îngrădirilor; punerea la punct a dispozitivelor de închidere şi încuiere;
- completarea cu cerneală a aparatelor înregistratoare;
- demontări şi montări de aparate de măsurat aparţinând instalaţiei transformatorului;
- înlocuirea silicagelului.
în cadrul activităţii de exploatare-întreţinere, în care se stabilesc lucrările care trebuie să readucă şi să menţină instalaţiile în starea tehnică prescrisă, pe lângă lucrările din activitatea de exploatare şi întreţinere curentă, un rol deosebit îl au lucrările din activitatea de revizii şi reparaţii (programare sau accidentale). Aceste lucrări sunt: revizia tehnică (RT), reparaţia curentă (RC), reparaţia capitală (RK).
2. Tipuri de scheme de circuite secundare
Comanda şi controlul aparatelor poate fi realizată la faţa locului, de la distanţă sau prin telecomandă. Comanda şi controlul la faţa locului se execută din imediata apropiere a aparatelor (de la cutiile de cleme de lângă aparate). Comanda şi controlul la distanţă se realizează prin conductoarele cablurilor de circuite secundare (cu secţiuni de 1,5 mm2 sau 2,5 mm2 Cu), la o distanţă limitată de căderile de tensiune din conductoare (deci de câteva sute de metri) din incinta centralei sau staţiei, din camerele de comandă sau cabinele de relee. Comanda şi controlul prin telecomandă (telemecanică) se foloseşte numai pentru distanţe
Trimiteți un comentariu