Почему гудят силовые трансформаторы. Причины и нормы

Сегодня мы хотим затронуть важный, но часто упускаемый из виду аспект эксплуатации силовых трансформаторов – уровень шума и характер гудения. Этот параметр, на первый взгляд, кажущийся незначительным, на самом деле может служить индикатором состояния оборудования и сигнализировать о потенциальных проблемах.

В данной статье мы, опираясь на требования нормативных документов и наш многолетний опыт в сфере электроэнергетики, подробно рассмотрим критерии оценки гудения силовых трансформаторов. На примере трансформатора ТМ(ТаМ) мощностью 1000 кВА и напряжением 10/0,5 кВ, мы продемонстрируем, как определить, соответствует ли уровень шума оборудования нормативным значениям. Вам будет предложено самостоятельно оценить характер гудения трансформатора и сделать вывод о его исправности.

Согласно нормативной документации, а именно “Инструкции по эксплуатации силовых трансформаторов” (с изменениями и дополнениями, утвержденными в соответствии с действующим законодательством), характер гудения исправного трансформатора должен быть ровным и умеренным, без каких-либо аномальных звуков, таких как резкие шумы, трески, дребезжания или жужжания. Любое отклонение от этого стандарта требует пристального внимания и проведения диагностики.

В соответствии с Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП), пункт 2.1.41, в случае обнаружения сильного неравномерного шума и потрескивания внутри бака трансформатора, оборудование должно быть немедленно выведено из работы. Это требование обусловлено высоким риском развития аварийной ситуации и необходимостью предотвращения дальнейших повреждений.

При оценке уровня шума и гудения силовых трансформаторов также необходимо учитывать требования ГОСТ 12.1.003-83 “Система стандартов безопасности труда. Шум. Общие требования безопасности” и ГОСТ 30698-2000 “Трансформаторы силовые. Шум. Методы измерения”. Эти стандарты устанавливают предельно допустимые уровни шума на рабочих местах и регламентируют методы измерения шума, производимого трансформаторами.

Существует множество факторов, способных повлиять на характер гудения трансформатора. Далее мы рассмотрим наиболее распространенные причины повышенного уровня шума, которые могут быть выявлены как в процессе визуального осмотра, так и при проведении комплексной диагностики оборудования. Мы расскажем вам, как правильно идентифицировать эти причины и какие меры необходимо предпринять для устранения неисправностей, опираясь на многолетний опыт нашей компании в обслуживании и ремонте электротехнического оборудования.

Причины и их устранение

Как ведущая электротехническая компания, мы уделяем особое внимание надежной и бесперебойной работе трансформаторного оборудования, являющегося ключевым элементом любой энергетической системы. В процессе эксплуатации трансформаторов нередко возникают неисправности, проявляющиеся в виде аномального гудения. Наши специалисты на практике сталкиваются с двумя наиболее распространенными причинами этого явления: ослабление болтовых соединений и отклонение питающего напряжения от номинального значения.

Ослабление крепежа

Первая причина, ослабление крепежных элементов крышки трансформатора, расширителя, выхлопной трубы и других компонентов, требует незамедлительного вмешательства. Согласно требованиям [ГОСТ Р 52719-2007 “Трансформаторы силовые. Общие технические условия”], надежность механических соединений является одним из важнейших факторов, обеспечивающих долговечность и безопасную эксплуатацию трансформатора. Для устранения гудения, вызванного ослаблением болтов, необходимо произвести отключение трансформатора от сети с последующей тщательной протяжкой всех ослабленных крепежных элементов с контролируемым моментом затяжки, указанным в технической документации на трансформатор. Это позволит восстановить механическую прочность конструкции и устранить вибрации, приводящие к возникновению посторонних шумов.

Изменение напряжения

Второй распространенной причиной гудения трансформатора является отклонение питающего напряжения от номинального значения, предусмотренного [ГОСТ 29322-2014 “Напряжения стандартные”]. В случае повышенного уровня питающего напряжения необходимо оперативно отреагировать, отключив трансформатор от сети и произведя переключение привода переключения без возбуждения (ПБВ) в соответствующее положение. Предположим, что изначально напряжение в сети составляет 10,0-10,2 кВ, а переключатель ПБВ установлен в среднем положении (II). Для обеспечения оптимальной работы трансформатора при напряжении 10,5 кВ и выше, переключатель ПБВ необходимо установить в положение (I), что позволит адаптировать коэффициент трансформации к изменившимся условиям. Важно отметить, что если напряжение в сети превысит 11 кВ, то корректировку необходимо производить уже на питающем трансформаторе, расположенном на главной понизительной подстанции (ГПП) предприятия или района, а не на рассматриваемом трансформаторе 10/0,5 кВ. Этот процесс может потребовать привлечения специализированных бригад, обладающих опытом работы с высоковольтным оборудованием. (ГОСТ 13109-97, ГОСТ 32144-2013).

Мы часто сталкиваемся с вопросами, касающимися нештатной работы силовых трансформаторов, в частности, с проблемой повышенного шума и гудения. Зачастую, источником этой проблемы являются факторы, влияющие на состояние магнитопровода и обмоток, а также режимы эксплуатации, не соответствующие проектным. Наша компания уделяет особое внимание диагностике и устранению таких неполадок, руководствуясь требованиями нормативно-технической документации, включая ГОСТ Р 52719-2007 “Трансформаторы силовые. Общие технические условия” и ПУЭ (Правила устройства электроустановок).

Ослабление прессовки

Одной из распространенных причин нежелательного гудения является ослабление прессовки пакета магнитопровода или нарушение стыков. В этом случае, под воздействием переменного электромагнитного поля, пластины магнитопровода начинают вибрировать с частотой поля, что приводит к возникновению сильного и неравномерного шума. Согласно действующим стандартам, такая ситуация требует незамедлительного вывода трансформатора из эксплуатации для проведения ремонтных работ. Специалисты нашей компании производят выемку активной части (в случае масляных трансформаторов) и тщательно протягивают все прессующие шпильки, обеспечивая плотную и равномерную стяжку пакета магнитопровода в соответствии с заводскими спецификациями и требованиями ГОСТ.

В некоторых случаях, источником шума может быть вибрация крайних листов магнитопровода. Для устранения этой проблемы, наши специалисты применяют расклинивание крайних листов с использованием диэлектрических материалов, например, электрокартона, соответствующего ГОСТ 2824-86 “Картон электроизоляционный. Общие технические условия”.

Режимы эксплуатации

Помимо технических неисправностей, повышенный шум может быть вызван несоблюдением режимов эксплуатации. Например, работа силового трансформатора в режиме перегрузки приводит к увеличению магнитной индукции в сердечнике, что, в свою очередь, усиливает вибрацию и шум. В соответствии с требованиями ПУЭ, необходимо немедленно снизить нагрузку на трансформатор, отключив менее ответственных потребителей. Аналогичная ситуация возникает при несимметричной нагрузке по фазам, что приводит к неравномерному распределению магнитного потока и увеличению вибрации. В этом случае, наши специалисты проводят перераспределение нагрузки по фазам, обеспечивая её максимально равномерное распределение.

Крайне опасными являются электрические разряды между обмоткой (или ее отводами) и корпусом трансформатора. Даже если это не приводит к пробою изоляции, такие разряды сопровождаются характерным потрескиванием и могут указывать на серьезные проблемы с изоляцией. Также, потрескивание может быть вызвано ослаблением или обрывом контакта заземления внутри трансформатора. В этих ситуациях необходим срочный вывод трансформатора в ремонт.

Как электротехническая компания, специализирующаяся на диагностике и обслуживании трансформаторного оборудования, мы предлагаем быстрые и эффективные методы оценки состояния силовых трансформаторов без необходимости их полного отключения от сети. В соответствии с требованиями ГОСТ Р 52719-2007 “Трансформаторы силовые. Общие технические условия”, поддержание оптимального режима работы трансформатора является залогом его долговечности и надежности энергоснабжения.

Оперативная оценка нагрузки трансформатора может быть проведена с использованием данных амперметра, подключенного к трансформаторам тока фидера 10 кВ. В данном случае, ток нагрузки составлял около 26 А, что существенно ниже номинального тока трансформатора (57,7 А), рассчитанного в соответствии с ГОСТ 14209-97 “Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки”. Это сразу исключает перегрузку трансформатора как причину возможных проблем. Аналогичную проверку можно провести и по низкой стороне трансформатора, используя амперметр на вводе сборных шин 500 В. Показания в 400 А также свидетельствовали об отсутствии перегруза.

Оценка несимметрии нагрузки, являющейся одним из критических параметров согласно ПУЭ (Правила устройства электроустановок), может быть проведена непосредственно на месте эксплуатации. В данном случае, отсутствие однофазных и двухфазных потребителей на секции, запитанных исключительно от трехфазных электродвигателей на линейное напряжение 500 В, с высокой вероятностью указывало на отсутствие несимметрии. Хотя для точной оценки требовалось бы использование электроизмерительных клещей в соответствии с требованиями ГОСТ 30804.4.7-2013 “Электромагнитная совместимость. Требования к аппаратуре, предназначенной для измерения, управления и лабораторного применения. Часть 4-7. Требования к помехоустойчивости и методы испытаний”.

Состояние питающего напряжения, важного параметра, подключенного к измерительным трансформаторам напряжения 3хЗНОЛ-06.10 сборной секции шин 10 кВ. Зафиксированное значение в 10,6 кВ свидетельствовало о соответствии напряжения норме.

Такой комплексный подход, основанный на использовании доступных средств измерений и знании нормативной базы, позволяет нашей компании оперативно оценивать состояние трансформаторного оборудования и принимать взвешенные решения по его дальнейшей эксплуатации и обслуживанию.

Выводы

В завершение статьи, мы предлагаем вам, уважаемые коллеги, провести небольшой экспертный анализ. Прослушайте запись характерного звука работающего силового трансформатора ТМ (или ТаМ) мощностью 1000 кВА и напряжением 10/0,5 кВ и поделитесь своим профессиональным мнением: является ли характер гудения нормативным, соответствующим требованиям ГОСТ 12.1.003-83 “ССБТ. Шум. Общие требования безопасности” и другим регламентирующим документам, или в нем присутствуют отклонения, указывающие на возможные проблемы. Регламентированное требованиями ГОСТ Р 59379-2021 “Менеджмент активов. Системы менеджмента. Требования”.

Электролаборатория в Москве и Московской области.