Трансформаторы тока серии ТФУМ

Результаты осмотра трансформаторов тока (ТТ) 330 кВ с U -образной обмоткой (рис.3-25) показали, что основные причины их повреждения обусловлены:

- пробоем изоляции первичной обмотки в нижней U -образной ее части.

Пробои носили тепловой характер, происходили в летний период года и связаны с недостаточным режимом сушки бумажно-масляной изоляции или увлажнениями ее в процессе эксплуатации;

- перекрытием поверхности бумажно-масляной изоляции, происходящим в результате неравномерного наложения лент бумаги или смешения бумажной основы и уравнительных обкладок в первичной обмотке;

- пробоем изоляции обмотки в результате воздействия на нее в процессе эксплуатации электродинамических усилий.

 

 

Рис.3-25. Конструкция трансформатора тока ТФКН-330:

1 - вывод Л₁ первичной обмотки; 2 - трансформаторное масло; 3 - фарфоровая покрышка;

4 - изоляционная распорка; 5 - первичная обмотка; 6 - ленточный сердечник с вторичной обмоткой; 7 - распорка; 8 - бак; 9 - вывод Л₂ первичной обмотки; 10 - локальный нагрев на поверхности фарфоровой покрышки при местном ухудшении состояния бумажно-масляной изоляции

 

Анализ статистики повреждений ТТ показал, что ежегодно в энергосистемах происходит 5-6 тяжелых аварий с полным разрушением ТТ. Повреждаемость ТТ зависит от срока их службы (табл.3-10).

 

Таблица 3-10

 

Длительность эксплуатации, лет	До 5	6-10	11-15	16-18	19-20	Более 20
Количество ТТ

 

Возникновение и развитие дефекта в изоляции ТТ ТФУМ-330, ТФКН-330 обусловлено конструктивным выполнением его U -обмотки. Она выполнена в виде петли из гибкого многожильного провода, изолированного многослойной бумажной изоляцией, разделенной на слои конденсаторными обкладками. Под действием токов к.з. в обмотке возникают электродинамические усилия, стремящиеся "разогнуть" петлю обмотки.

Проводившиеся в НИЦ ВВА испытания двух ТТ ТФКН-330 на динамическую стойкость при снятой фарфоровой покрышке (рис.3-26) с киносъемкой протекающих механических процессов показали, что по мере увеличения значения тока к.з., протекающего через трансформатор, имеют место необратимые процессы в механическом креплении его обмоток (табл.3-11).

 

 

Рис.3-26. Общий вид первичной обмотки трансформатора тока ТФКН-330 после испытаний на электродинамическую стойкость к токам к.з.

 

Таблица 3-11

 

Результаты испытания трансформаторов тока ТФКН-330 на электродинамическую стойкость
1) Im - наибольшее амплитудное значение тока к.з. (Imнорм = 198 кА) Токр = 8¸12 °С 2) Ig - начальное действующее значение периодической составляющей тока к.з. (Igнорм = 80 кА в течение 0,1 с)
№ п.п.	Ток к.з. Im	кА Ig	Результаты осмотра внутренней изоляции обмотки ТТ
Первый трансформатор тока ТФКН
			Без замечаний
			Обрыв 8 ниток первого верхнего бандажа
			Упругая деформация 35-40 мм в каждую сторону в верхней части обмотки, обрыв дополнительно 4 ниток первого бандажа
			Упругая деформация обмотки по 8 мм в каждую сторону
			Упругая деформация 35-40 мм в каждую сторону в верхней части обмотки, обрыв 7 ниток второго сверху бандажа
			Упругая деформация 80-90 мм в каждую сторону в верхней части обмотки, обрыв всех ниток первого и дополнительно обрыв 6 ниток второго бандажа, разрушение "клицы" у выводов секций первичной обмотки
Второй трансформатор тока ТФКН
		25,5	Упругая деформация 6 мм в каждую сторону в верхней части обмотки
	80,6	40,0	Упругая деформация 12 мм в каждую сторону в верхней части обмотки
	99,5	44,5	Упругая деформация 20 мм в каждую сторону в верхней части обмотки, остаточная деформация после опыта составила по 2 мм в каждую сторону
	145,0	68,0	Упругая деформация около 40 мм в каждую сторону в верхней части обмотки, обрыв всех ниток первого и второго бандажей

 

По результатам проведенных экспериментов были сделаны следующие выводы:

- при неоднократном (3-4 раза) воздействии токов к.з., наибольшее амплитудное значение которых составляет 80% и более от нормативных значений, происходит постепенный рост упругой деформации первичной обмотки, сопровождающийся обрывом бандажей, разрушением крепежной клицы и нарушением плотности намотки бумажной изоляции;

- упругая деформация первичной обмотки при испытаниях достигает 80-90 мм (при зазоре между внутренней поверхностью покрышки и первичной обмоткой - 50-60 мм);

- при нарушении плотности бумажной изоляции (в результате смятия бумаги) при динамическом воздействии на нее проводов обмотки возможны разрыв бумажной оплетки и фольги, изменения напряженности электрического поля с повышением его градиентов на отдельных участках до недопустимо высоких значений, возникновение частичных разрядов, образование газовых включений и т.п., и в итоге - электрический пробой главной изоляции ТТ.

Проведенные эксперименты и опыт эксплуатации ТТ/ТФУМ (ТФКН)-330 показывают, что их работоспособность зависит не только от длительности эксплуатации, но и от ее условий, прежде всего от количества и значений токов к.з., протекавших через первичную обмотку.

Исследования, проведенные в Ленэнерго, показали, что между увеличением tgd основной изоляции обмоток ТТ и значениями температур на поверхности фарфоровых покрышек ТТ имеется зависимость.

По расчетам, в среднем увеличение tgd основной изоляции ТТ на 1% приводит к росту температуры на 0,1 °С.

Контроль tgd под рабочим напряжением ТТ ТФУМ-330 и проведение измерения температур на поверхности фарфоровых покрышек с помощью тепловизора подтвердили идентичность результатов (табл.3-12).

 

Таблица 3-12

 

Условный № ТТ
Температура на поверхности фарфоровой покрышки, °С	0,2	0,1	0,1	0,5
tgd, %	основной изоляции	1,6	0,8	1,2
	последних слоев изоляции	2,1	1,4	1,7	4,6

 

Распределение температур в ТТ при номинальной нагрузке следующее: в нижней части петли обмотки - 36 °С, в средней части - 23 °С, во вторичных обмотках - 26 °С.

Поскольку температура в нижней и средней частях обмотки является наивысшей, тепловая стойкость бумажно-масляной изоляции ТТ определяется именно этими участками обмотки.