Разработка технологии ремонта обмотки собственных нужд трансформатора электровоза ЭП-1

Остаточное давление в шкафу понижают до минимально возможного, например до 0,5--1,& кПа (5--10 мм рт. ст.), при этом из обмоток начинает удаляться влага. Каждый час в журнале фиксируется давление пара в сети, температура и остаточное давление в шкафу, а также количество конденсата, выделившегося в течение 1 ч. Продолжение сушки зависит от состояния и параметров обмотки, режима работы шкафа и составляет обычно 12--30 ч. Сушку прекращают в случае прекращения выделения влаги в течение 3 ч. Рекомендуется проводить два цикла технологической обработки обмоток мощных высоковольтных трансформаторов, так как при повторной сушке кроме уменьшения высоты обмотки (повторная усадка изоляции) уменьшаются также упругие свойства электроизоляционного картона (рис. 4), вследствие чего замедляется «рост» обмоток.

Обмотки, изготовленные по такой технологии, не дают такого ощутимого увеличения осевого размера после их распрессовки и незначительно уменьшают свой осевой размер после сушки активной части трансформатора. На трансформаторных заводах существует несколько технологических процессов обработки обмоток. В каждом отдельном случае для обмотки указывается конкретно технология ее обработки. Обмотки, подвергающиеся пропитке, должны пройти следующие операции: стяжка, отделка, прессовка, сушка, повторная отделка, пропитка, запекание.

В связи с тем что пропитка лаком и запекание обмоток приводят к снижению их электрической прочности при незначительном повышении механической прочности изоляции, а также расходу дополнительных материалов, увеличению трудоемкости и удлинению производственного цикла, принят в основном вариант технологии изготовления обмоток силовых масляных трансформаторов без пропитки лаком. При этом в процессе их изготовления; особое внимание уделяется плотной намотке витков, а также стабилизации осевого размера обмотки и каналов. Технология пропитки и запекания обмоток приведена в литературе.

После сушки и прессовки обмоток производят демонтаж оснастки, так как технологическая оснастка в виде шаблонов, деревянных реек и стяжных плит со шпильками не должна попадать на участок сборки трансформаторов, куда доставляют комплекты обмоток после окончания их изготовления. Поэтому приходится обмотку распрессовывать, снимать верхнюю прессующую плиту и с помощью крана удалять шаблоны (а иногда сначала удаляют все деревянные планки, а затем шаблон), после чего обмотку снова стягивают. Удаление шаблона иногда производят через отверстия в верхней плите, не снимая ее.

Для осмотра внутренней поверхности обмотку, стянутую в плитах, ставят на вращающийся стол, как показано на рис. 1, е. На специально оборудованном месте можно производить осмотр обмотки по всей высоте, находясь внутри ее. После проверки и оформления карты пооперационного обмера на обмотку надевают защитный чехол и отправляют на сборку.

5.2 Технология намотки обмоток

Технология намотки обмоток имеет специфические особенности, резко отличающие ее от .производства других узлов и деталей трансформатора. Технологические процессы производства обмоток и изоляции трансформаторов требуют большего внимания и должны непрерывно совершенствоваться. С одной стороны, обмотки и изоляция являются наиболее ответственными и трудно контролируемыми в процессе изготовления узлами конструкции, а с другой применимые в настоящее время основные материалы не обладают достаточной стабильностью свойств. Поэтому следует уделить особое внимание вопросам технологии входного контроля и первичной обработке материалов.

Как было уже сказано в гл. I, к обмоткам предъявляется ряд требований: высокая электрическая и механическая прочность, необходимая нагревостойкость и влагостойкость, технологичность изготовления и др. С повышением напряжения и мощности трансформаторов эти требования становятся более жесткими.

Обмоточное производство при значительной материалоемкости и высокой стоимости материалов является весьма трудоемким. В себестоимости трансформаторов стоимость материалов составляет до 80%, из них стоимость материалов обмоток и изоляции составляет 50-- 60%. Трудоемкость обмоточно-изоляционных работ составляет 40--65% общей трудоемкости трансформатора, повышаясь с увеличением напряжения. Трудоемкость обмоточно-изоляционных работ по сравнению с трудоемкостью остальных производств за последние 8 лет выросла в 1,5 раза. Это объясняется опережением механизации и автоматизации изготовления механических деталей и увеличением сложности конструкции обмоток. Поэтому вопросы широкой комплексной механизации производственных процессов обмоточно-изоляционного производства стоят сейчас особенно остро.

Выпуск современных трансформаторов высоких напряжений при достигнутых масштабах производства требует значительного переоснащения основных технологических процессов. Централизованное изготовление и поставка основных видов нестандартного оборудования и оснащения им трансформаторостроительных заводов в значительной степени поможет типизировать и совершенствовать технологические процессы обмоточно-изоляционного производства.

В обмоточно-изоляционном производстве исключительно важное значение имеют чистота в цехе и точное выполнение технологических процессов. Пыль и грязь, попадающие на изоляцию, или отступление от установленных технологических регламентов резко снижают качество обмотки.

5.3 Ремонт обмоток

При ремонте проверяют качество прессовки обмоток, отсутствие или наличие их деформации или смещения по отношению к нормальному положению, исправность паек и оценивают состояние витковой изоляции: целость, механическую прочность и цвет. Ослабление прессовки легко обнаружить, если изоляционные прокладки и детали концевой изоляции попытаться перемещать рукой: при слабой прессовке они будут сдвигаться с места. У трансформаторов I и II габаритов обмотки подпрессовывают ярмовыми балками путем временного ослабления стяжных шпилек верхнего ярма и подтяжки гаек 2 вертикальных прессующих шпилек 4, стягивающих верхние ярмовые балки с нижними (рис. 5.3.1)

Рис. 5.3.1 Прессовка обмоток вертикальными шпильками и ярмовыми балками трансформаторов I и II габаритов:

1 -- контргайка, 2 -- гайка, 3, 7 -- ярмовые балки, 4 -- шпилька, 5 -- концевая изоляция, 6 -- обмотки

Рис. 5.3.2. Осевая прессовка обмоток стальными кольцами При значительном усыхании изоляции, неодинаковых осевых размерах обмоток ВН и НН и плохой прессовке внутренних обмоток в них закладывают дополнительную изоляцию в виде колец и прокладок и прессуют вертикальными шпильками.

Обмотки трансформаторов старых выпусков, не имеющих специальных прессующих устройств, подпрессовывают способом расклиновки. Он заключается в том, что в верхней части обмоток между уравнительной и ярмовой изоляциями забивают дополнительные изоляционные прокладки -- клинья, изготовленные из предварительно высушенного прессованного электрокартона или гетинакса. Расклинивают поочередно один ряд прокладок за другим, равномерно обходя обмотки по всей окружности.

Обмотки масляных трансформаторов III габарита и выше и сухих с воздушным охлаждением мощностью более 160 кВ-А прессуют стальными кольцами 1 (рис. 5.3.2) и нажимными винтами 5, ввинчиваемыми во втулки 4, приваренные к полкам 6 верхних ярмовых балок. Чтобы не получился короткозамкнутый виток, плоские стальные кольца имеют разрез (зазор), их укладывают на верхнюю концевую изоляцию 8 обмоток 9 каждого стержня. Количество и размер нажимных винтов зависят от мощности трансформатора и определяются расчетом. Для равномерной прессовки на каждое кольцо обычно устанавливают шесть винтов (по три на каждую сторону ярмовых балок). Если винтами непосредственно давить на кольцо, то зазор кольца через винты и ярмовые балки будет перекрыт и образуется короткозамкнутый контур (виток). Поэтому между кольцом и каждым прессующим винтом устанавливают изоляционную пяту 2 из текстолита, гетинакса, прессованного электрокартона или специального пластика. Для предохранения пяты от продавливания винтом в нее вставляют стальной башмак 3. Чтобы не произошло ослабления нажима винтов, затягивают гайки 7 до отказа.

Рис. 5.3.3. Заземление прессующего кольца: 1 -- полка верхней ярмовой балки, 2 -- бобышка, 3, 4 -- стопорная или пружинная шайба, 5 -- болт, 6 -- шинка заземления, 7 -- прессующее кольцо, 8 -- обмотка

В трансформаторах напряжением 110 кВ и ниже обычно все обмотки, расположенные на стержне, прессуют одним общим кольцом, при напряжении 220 кВ и более применяют раздельную прессовку обмоток -- каждую обмотку прессуют своим кольцом. Кольца заземляют гибкой медной шинкой, соединяющей их с заземленной ярмовой балкой (рис. 8). В целях экономии металла и уменьшения потерь стальные кольца в трансформаторах небольшой мощности заменяют кольцами из изоляционного материала.

Осевую подпрессовку обмоток при ремонте выполняют в такой последовательности: ослабляют гайки, равномерно в перекрестном порядке до отказа завинчивают винты и заново затягивают гайки, подтягивают крепление заземляющих шинок. Предварительно их отсоединяют от ярмовых балок и измеряют сопротивление изоляции нажимных колец относительно ярмовых балок и магнитной системы. Далее осматривают витковую изоляцию и, если обнаруживают места повреждений, их изолируют предварительно высушенной лентой из лакоткани. Чтобы удобно было пропускать ленту между витками, крайние витки в месте подызолировки осторожно раздвигают электрокартонным клином. В случае повреждения изоляции в удаленной части катушки между витками закладывают электрокартонную полоску толщиной 0,3--0,5 мм. В месте, где изоляция витка восстановлена, на катушку накладывают бандаж из тафтяной ленты. Эту работу следует выполнять аккуратно, чтобы не повредить изоляцию соседних витков.

При осмотре обмоток необходимо оценить степень старения и механическую прочность изоляции витков. Изоляция считается хорошей, если она эластична, не ломается при изгибе под углом 90°, имеет светлый цвет. Если она хрупкая, ломается при изгибе, имеет темный цвет, ее считают неудовлетворительной. В этом случае необходим капитальный ремонт трансформатора с заменой обмоток на новые или перемоткой старых.

6 Текущий ремонт (ТР-1)

Текущий ремонт тягового трансформатора ОНДЦЭ-5700/25-У2 производить в соответствии с ”Техническим описанием и инструкцией по эксплуатации ВГЕИ.672424.001 ТО", согласованной с Департаментом локомотивного хозяйства МПС РФ.

При каждом ТР-1 осмотреть трансформаторы, реакторы, индуктивные шунты, дроссели (реакторы осмотреть, открыв щиты камер). Проверить состояние изоляционных поверхностей, катушек, магнитопроводов, резьбовых соединений в местах электрических контактов и шпилек, стягивающих маг- нитопровод. На сглаживающем реакторе РС-38 подтянуть прижимные болты катушек с моментом затяжки 4-5 КГСхм и гайки стяжных шпилек с моментом затяжки 13-15 КГСхм. Проверить крепление подводящих проводов и шин. Окрасить изоляционной эмалью места с поврежденным покрытием

Проверить состояние опорного изолятора дросселя помехоподавления. Удалить пыль и грязь с изолятора, изоляционных планок и катушки. Протереть загрязненную поверхность изолятора салфеткой, смоченной в растворителе, а затем сухой чистой салфеткой. При необходимости восстановить поврежденную поверхность планок электроизоляционной эмалью ГФ-92ХС (после очистки).

К эксплуатации не допускаются изоляторы, имеющие поврежденную поверхность или сколы свыше 10% длины пути возможного перекрытия напряжения. При повреждении фарфора выше нормы, изоляторы заменить. В зимнее время при осмотре дросселя помехоподавления удалить с него снег и лед.

6.1 Нормы сопротивления и испытательного напряжения изоляции электрических цепей и оборудования после текущего ремонта

Таблица 6.1

6.2 Нормы испытаний

Целью испытаний, проводимых в период ремонта, является проверка состояния трансформатора и качества ремонта. При капитальном ремонте без смены обмоток в объем испытаний входят:

химический анализ масла из бака трансформатора и вводов;

измерение сопротивления обмоток постоянному току при всех положениях переключателя ответвлений. Значение сопротивлений обмоток разных фаз не должны отличаться друг от друга более чем на 2 %;

измерение коэффициента трансформации на всех ответвлениях. Для трансформаторов с РПН разница коэффициентов трансформации не должна превышать значения ступени регулирования;

измерение сопротивления изоляции доступных стяжных шпилек, ярмовых балок и прессующих колец. Измерение выполняется мегаомметром. Значение сопротивления изоляции не нормируется, рекомендуемое значение не менее ЮМОм.

Измерение характеристик изоляции.

Характеристики изоляции при капитальном ремонте измеряются дважды: до начала ремонта, как было сказано в § 8.3, и после окончания всех ремонтных работ. После капитального ремонта, проводимого без смены обмоток и изоляции, измеряется сопротивление изоляции обмоток трансформатора и определяется отношение Reo" /Ris" . Измерение выполняется мегаомметром на 2500 В. Показания мегаомметра отсчитывают через 15 и 60 с от начала вращения его рукоятки. Наименьшее допустимое значение сопротивления изоляции R&)" для масляных трансформаторов до

НО кВ при температуре 20 °С должно быть не менее 600 МОм, а отношение Rqo"IRi5" --не менее 1,3. Для трансформаторов на большее номинальное напряжение сопротивление не нормируется, но учитывается при комплексном рассмотрении результатов измерений.

Измеряется емкость обмоток при частоте 2 и 50 гЦ и определяется отношение С2/С50, а также отношение АС/С Для измерения указанных отношений применяются приборы ПКВ-7, ПК.В-8. Для трансформаторов с номинальным напряжением ПО--150 кВ при температуре 20 °С значение отношения С2/С5о должно быть менее 1,2 %, отношения А С/С-- менее 12%, а приращение отношений АС/С, измеренных в конце и начале ремонта и приведенных к одной температуре, -- менее 4 % *

При помощи моста переменного тока измеряется tg б обмоток трансформатора. Для трансформаторов с номинальным напряжением 110--150 кВ при температуре 20 °С значение tg б должно быть менее 2,5 %.

Характеристики изоляции за время капитального ремонта трансформатора могут изменяться по сравнению с характеристиками, измеренными до ремонта.

По результатам измерений делают заключение о состоянии и необходимости сушки изоляции. Считается возможным включение трансформаторов в работу без контрольной подсушки и сушки, если измерения по окончании ремонта покажут, что сопротивление изоляции Rw понизилось, но не более чем на 30 %, отношение С2/С50 возросло не более чем на 20 %, tg б возрос не более чем на 30 %, а отношение АС/С не более допустимых значений. Во всех остальных случаях изоляция подвергается сушке.

При капитальных ремонтах трансформаторов испытываются и их вводы: измеряется tg б вводов; сопротивление изоляции измерительной и последней обкладок вводов с бумажно-масляной изоляцией относительно соединительной втулки; проводится анализ масла, залитого в маслонаполненные вводы; проверяется качество их уплотнений путем создания избыточного давления масла.

7 Порядок выполнения технического обслуживания

Система планово-предупредительного ремонта электровозов:

Для поддержания электровозов в работоспособном состоянии и обеспечения надежной и безопасной их эксплуатации существует система технического обслуживания и ремонта электроподвижного состава. Она введена приказом МПС России от 30 декабря 1999 г. N ЦТ-725 и положением № 3р от 17.01.2005г.

Предусматривается проведение следующих видов технического обслуживания и текущего ремонта электровозов:

- технические обслуживания ТО-1, ТО-2, ТО-3 для предупреждения появления неисправностей, поддержания электровозов в работоспособном и надлежащем санитарно-гигиеническом состоянии, обеспечения бесперебойной, безаварийной работы и пожарной безопасности. Техническое обслуживание ТО-3 может быть упразднено начальником железной дороги по согласованию с Департаментом локомотивного хозяйства МПС России;

- техническое обслуживание ТО-4 для обточки бандажей колесных пар без выкатки их из-под электровоза при достижении оптимальных для данного участка эксплуатации или предельных величин проката и толщины гребней бандажей;

- техническое обслуживание ТО-5, выполняемое: в процессе подготовки электровоза для постановки в запас МПС России и длительного содержания в резерве железной дороги -ТО-5а; в процессе подготовки электровоза к отправке в недействующем состоянии в капитальный ремонт на заводы или в другие депо, в текущий ремонт в другие депо, передачи на баланс другим депо или передислокации- ТО-5б;

в процессе подготовки электровоза к эксплуатации после постройки, ремонта на заводах или в других депо, после передислокации-ТО-5в; в процессе подготовки электровоза к эксплуатации перед выдачей из запаса МПС России или РУД-ТО-5г;

- текущие ремонты ТР-1, ТР-2 и ТР-3 для поддержания работоспособности электровозов, восстановления основных эксплуатационных характеристик и обеспечения их стабильности в межремонтный период путем ревизии, ремонта, регулировки, испытаний и замены деталей, узлов, агрегатов.

- капитальные ремонты (КР-1 и КР-2) являются главным средством «оздоровления» электровозов и предусматривают восстановление несущих конструкций кузова, сложный ремонт рам тележек, колесных пар и редукторов, тяговых двигателей и вспомогательных машин, электрических аппаратов, кабелей и проводов, восстановление чертежных размеров деталей и т. д. Капитальные ремонты электровозов осуществляют на ремонтных заводах.

Ремонтный цикл включает последовательно повторяемые виды технического обслуживания и ремонта. Порядок их чередования определяется структурой ремонтного цикла.

Периодичность ремонта магистральных электровозов, т. е. пробеги между техническими обслуживаниями и ремонтами, а также нормы простоя электровозов при этом устанавливаются начальниками дорог с учетом конкретных эксплуатационных условий на основе нормативов приказа МПС (рис.7.0.1)

Рисунок 7.0.1 - Нормативы межремонтных пробегов в км

Нормы продолжительности технических обслуживаний ТО-4, ТО-5, текущих ремонтов ТР-1, ТР-2 и ТР-3 устанавливаются начальником железной дороги, исходя из технической оснащенности депо, рационального использования ремонтной базы, равномерной загрузки участков по ремонту, обеспечения высокого качества ремонта, проведения испытания и приемки электровозов после ремонта, а также с учетом выполнения установленной нормы деповского процента неисправных электровозов.

7.1 Организация ТО-2

При ТО-2 не реже одного раза в двое суток проверяют состояние основного оборудования и ходовых частей электровоза и устраняют выявленные при осмотре неисправности. Кроме того, выполняют работы, записанные локомотивными бригадами в журнале технического состояния электровоза в период между очередными видами технического обслуживания. О выполнении работ делают соответствующие отметки в журнале. При ТО-2 также проверяют устройства автоматической локомотивной сигнализации и поездной радиосвязи.

Размещение пунктов, выполняющих ТО-2, связано с протяженностью и конфигурацией участков обращения электровозов, интенсивностью эксплуатации и технической вооруженностью железнодорожных линий.

Наилучшим является расположение пунктов технического обслуживания (ПТО) на конечных станциях обслуживаемых линий. В таких случаях отпадает необходимость отцепки электровоза от поезда для выполнения технического обслуживания, так как оно осуществляется за время нахождения электровоза в пункте оборота и обычно совмещается с его экипировкой.

В зависимости от конкретных эксплуатационных условий ТО-2 выполняют с периодичностью 24-- 48 ч. Нормы работы электровозов между смежными техническими обслуживаниями устанавливаются приказом начальника дороги. В случаях когда полигон эксплуатации электровозов выходит за пределы одной дороги, периодичность ТО-2 согласовывается с начальниками соответствующих дорог. Простой электровоза на ТО-2 обычно бывает не менее 1 часа при трудоемкости 8-- 12 чел.-ч.

Для нормального функционирования пункта технического обслуживания ТО-2 крайне важно содержать неснижаемый запас материалов, деталей и узлов. В него включают болты, винты и шпильки ходовых размеров, простые и пружинные шайбы, шплинты, электроизоляционные покровные эмали холодной сушки НЦ-929, ГФ-98-ХС или ГФ-29-ХК, изоляционную ленту, бензин, шпагат, наждачную бумагу и стеклянное полотно. В запасе должны быть пружины и листовые рессоры, балансир рессорного подвешивания, тормозные колодки, форсунки песочницы, трубы к ним, скобы и наконечники труб, предохранительные скобы или тросики рычажных передач, подбивка моторно-осевых подшипников.

8 Условия работы, слабые места, характерные повреждения и причины их возникновения

В процессе эксплуатации электровозов и электропоездов переменного тока в их силовых цепях могут возникать аварийные режимы, способные вызвать появление неисправностей в трансформаторах и реакторах. Так, при сквозном пробое плеча выпрямительной установки или выпрямительно-инверторного преобразователя вторичная обмотка трансформатора оказывается замкнутой накоротко и ток в ней резко возрастает. Это может вызвать повышенный нагрев токоведущих элементов и, как следствие, привести к снижению диэлектрических свойств масла и органической изоляции трансформаторов и реакторов. Резкое увеличение тока обусловит одновременно и появление механических перегрузок, под действием которых может ослабнуть крепление обмоток трансформатора. Резкое увеличение тока в цепи выпрямленного тока может привести к недопустимому нагреву обмоток индуктивных шунтов, что не только ухудшит диэлектрические свойства изоляции и ускорит ее старение, но и может привести к ее пробою.

В трубопроводах, радиаторах и в сварных швах бака трансформатора возможна течь масла. К течи масла могут привести и образовавшиеся неплотности в разъемных соединениях системы масляного охлаждения трансформатора из-за неудовлетворительного крепления фланцев, порчи резинового уплотнения, неплотности пробки для спуска воздуха у изоляторов первичной обмотки трансформатора, неудовлетворительного крепления нажимной гайки у изоляторов вторичной обмотки и болтов крышки трансформатора из-за трещин в фарфоровом корпусе изоляторов, повреждения резиновой прокладки между крышкой и баком, соединений трубопроводов, сварных швов, радиаторов системы охлаждения и т. д. В свою очередь от надежной работы системы масляного охлаждения зависит и состояние изоляции обмоток трансформаторов. В эксплуатации наблюдались случаи появления трещин в опорных узлах, повреждения резиновых прокладок, отслоения краски на внутренних поверхностях бака, повреждения манометра, термометра, обрыва меди обмоток, повреждения глазури фарфоровых изоляторов и возникновения у них сколов.

9. Заключение

В условиях широкой электрификации и высокой грузонапряженности отечественных железных дорог исключительно важное значение имеет обеспечение надежной поездной работы электровозов и электропоездов и повышение их технико-экономических показателей.

Непрерывное увеличение мощности, улучшение регулировочных свойств и снижение массы тяговых трансформаторов на единицу мощности привели к высокому использованию в них активных материалов.

Задачи перспективного тягового электромашиностроения будут вытекать из важнейших научно - технических проблем дальнейшего развития электровозостроения, как основы для полной реконструкции железнодорожного транспорта на основе его электрификации.

Важной задачей является найти способ уменьшения массы и габаритов трансформатора, и одновременно с этим повышение КПД.

10. Список использованной литературы

электровоз трансформатор обмотка

1. ЭП-1 “Руководство по эксплуатации” НЭВЗ (в 2х томах)

2. Тихомиров “Расчет трансформаторов”

3. Френкель Е.Б., Комолов В.Г., Файб С.И. Ремонт электрических машин электроподвижного состава и тепловозов. - М. : Транспорт, 1966. - 449 с.

4. Гемке Р.Г. Неисправности электрических машин. - Л. : Энергоатомиздат, 1989. - 336 с.

5. Гольтберг О.Д., Гурин Я.С., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин. - М. : Высш. шк., 1984. - 431 с.

6. Гиоев З.Г. Электрические машины и привод. - Ростов н/Д, 2008. - 104 с.

7. Мерещеряков В.В., Ченцов И.М. Пересчет электрических машин и таблицы обмоточных данных. - М. : Госэнергоиздат, 1950. - 176 с.

8. Находкин В.М., Яковлев Д.В., Черепашенец Р.Г. Ремонт электроподвижного состава.- М. : Транспорт, 1989. - 295 с.

9. Копылов И.П., Горяинов Ф.А., Клоков Б.К. Проектирование электрических машин. - М. : Энергия, 1980. - 496 с.

1. Размещено на www.allbest.ru