Причинами повреждения РПН являются нарушения в работе контакторов и переключателей, подгорание контактов контакторных устройств, заклинивание механизмов контакторов, потеря механической прочности стальными деталями и бумажно-бакелитовым валом, перекрытие внешнего промежутка защитного разрядника.

Повреждения отводов. Повреждения отводов от обмоток к переключающим устройствам и вводам в основном возникают из-за неудовлетворительного состояния паек контактных соединений, а также из-за приближения гибких отводов к стенкам баков, загрязнения масла механическими примесями, в том числе оксидами и частицами металла из систем охлаждения.

Повреждения вводов. Повреждения вводов 110 кВ и выше связаны, как правило, с увлажнением бумажной основы. Попадание влаги внутрь вводов может иметь место при некачественных уплотнениях или при доливке вводов трансформаторным маслом с пониженной диэлектрической плотностью.

Как правило, причиной повреждения фарфоровых вводов является нагрев контактов в резьбовых соединениях составных токоведущих шпилек или в месте подсоединения наружных шин.

Контроль за состоянием трансформаторов и обнаружение возникающих неисправностей, как правило, осуществляется по анализу газов, растворенных в масле.

Для обнаружения повреждений на ранних стадиях их возникновения, когда выделение газов сравнительно слабое, на практике широко применяют метод хроматографического анализа газов, растворенных в масле.

При повреждениях трансформаторов из-за высокотемпературных нагревов происходит разложение масла и твердой изоляции с последующим образованием легких углеводородов и газов, которые растворяются в масле и накапливаются в газовом реле трансформатора. Период накопления таких газов может быть длительным, а скопившийся газ может существенно отличаться от состава газа, отобранного вблизи места его выделения. Все это затрудняет диагностику повреждения на основе анализа газа, которая может оказаться по этой причине запоздалой.

В масляных трансформаторах могут возникать частичные разряды при наличии микропузырьков воздуха, например, в бумажно-масляной изоляции. Однако такое явление исключительно редко встречается на практике благодаря технологии вакуумирования при заливке масла.

Анализ пробы газа, растворенного в масле, кроме точной диагностики повреждения дает возможность наблюдения за его развитием до срабатывания газового реле, что может оказаться полезным для более правильной оценки характера и последствий повреждения.

В целях более ранней диагностики повреждений из трансформаторов 2 раза в год отбирают пробы масла для хроматографического анализа газов, растворенных в масле.

Отбор пробы производится в следующей последовательности:

очищают от загрязнений патрубок крана, предназначенный для отбора пробы;

надевают на патрубок резиновый шланг;

открывают кран и промывают шланг маслом из трансформатора;

конец шланга поднимают вверх для удаления пузырьков воздуха;

на конце шланга устанавливают зажим;

иглу шприца вкалывают в стенку шланга;

забирают масло в шприц и сливают масло через иглу для промывки шприца;

повторяют операцию заполнения шприца маслом;

заполненный маслом шприц вкалывают иглой в резиновую пробку и в таком виде отправляют в лабораторию.

В лаборатории проводится анализ масла с применением хроматографа ЛХМ-8МД. Результаты анализа сравниваются с обобщенными данными состава и концентрации газа, выделяющегося при различных видах повреждений трансформаторов. После этого выдается заключение об исправности трансформатора или повреждении и степени его опасности.

По составу растворенных в масле газов можно определить степень перегрева токопроводящих соединений и элементов конструкции трансформатора, частичных электрических разрядов в масле, перегрева и старения твердой изоляции трансформатора.

Из всего сказанного следует, что правильный выбор конструкции и параметров силовых трансформаторов для тех или иных ПС должен быть сделан еще на стадии проектирования с учетом того, что разные условия эксплуатации требуют разных конструктивных решений; следует поддерживать эти параметры в процессе эксплуатации с соблюдением приведенных выше указаний и рекомендаций и сохранять их за счет надлежащего качества ремонта.

При аварии на трансформаторах используют специальные защиты. Например, на рис. 2.4 показана одна из таких защит с использованием короткозамыкателей.

При аварии на трансформаторе одного из присоединений (Т1) установленная на нем защита подаст напряжение на катушку включения соответствующего короткозамыкателя SC1. Короткозамыкатель замкнет свои контакты, создав искусственное замыкание на землю. На это замыкание среагирует защита магистральной ЛЭП, в зоне действия которой находится ПС, и с помощью головного выключателя Q отключит всю подстанцию. Через небольшой промежуток времени сработает автоматическое повторное включение (АПВ) и включит головной выключатель. В бестоковую паузу сработает отделитель поврежденного трансформатора Е1 и отключит его от сети. Таким образом, не используя отдельный выключатель на каждое присоединение, возможно отключить поврежденный участок, сохранив ПС в работе.

Синхронная машина — это бесколлекторная машина переменного тока, у которой в установившемся режиме отношение частоты вращения ротора к частоте тока в цепи, подключенной к обмотке якоря, не зависит от нагрузки в области допустимых нагрузок (ГОСТ 27471-87).

Синхронный компенсатор (СК) — это синхронная машина, работающая без механической нагрузки, предназначенная для выдачи или потребления реактивной мощности (СТ МЭК 50(411)—73).

Энергосистема вырабатывает активную и реактивную энергию, между которыми имеется существенное различие.

Активная электроэнергия преобразуется в другие виды энергии (механическую, тепловую, световую и т. д.), необходимые для выполнения полезной работы.

Реактивная же энергия в другие виды энергии не переходит, а связана лишь с ее переносом от электрических полей к магнитным и обратно. Она создает условия, при которых активная энергия совершает работу, например, создает вращающие моменты в асинхронных двигателях, обеспечивает требуемое реактивное сопротивление в коротких цепях (например, при электросварке) и т. д.

Многие электроприемники наряду с активной мощностью потребляют и реактивную, причем у некоторых из них (например, у сварочных трансформаторов) доля потребления реактивной мощности превосходит долю потребления активной. Это вызывает дополнительные потери электроэнергии и напряжения в сети, ухудшает пропускную способность сетей и требует значительных затрат на компенсацию реактивной мощности.

С одной стороны, реактивная мощность необходима потребителям электрической энергии, например, приводным асинхронным двигателям (для создания вращающего момента на их валу), сварочным трансформаторам (для получения крутопадающей внешней характеристики вторичного контура сварочного трансформатора с целью стабилизации сварочного тока), люминесцентным светильникам, реакторам и др.

С другой стороны, для обеспечения надлежащих технико-экономических показателей работы электрических сетей и повышения их пропускной способности величину реактивной мощности стремятся снизить за счет ее компенсации.

Передача реактивной мощности связана с потерями энергии (активной и реактивной) практически во всех элементах электросети: в ЛЭП, трансформаторах и распределительных сетях.

СК являются экономичным регулируемым источником реактивной мощности в энергосистемах, особенно на ПС дальних ЛЭП высоких и сверхвысоких напряжений. С помощью СК в зависимости от изменения нагрузок регулируют напряжение на шинах приемной и промежуточных ПС, компенсируют потоки реактивной мощности по линиям и обеспечивают повышение их пропускной способности. Кроме того, СК поддерживают динамическую устойчивость энергосистем при КЗ.