Режимы работы силовых трансформаторов. Допустимые температуры. Допустимые нагрузки. Связь между режимом работы трансформатора и его ресурсом. Влияние теплового режима на ресурс работы трансформатора. Аварийные перегрузки. Контроль состояния трансформаторов. Лекция 6 Преобразовательное оборудование

2 2. Режимы работы, контроль технического состояния

Допустимые температуры Согласно нормам, принятым в РФ максимально допустимая температура охлаждающего воздуха принимается равной +35 °С, а охлаждающей воды +25 °C. Метод измерения температуры охлаждающей среды – термометром.

4 Максимально допустимые абсолютные температуры и превышения температуры отдельных частей трансформаторов в °С Место замера температуры Макс. допустимая температура Метод измерения Нормы РФНормы МЭК Охлаждающий воздух а)максимальная б) среднесуточная в) среднегодовая По термометру Охлаждающая вода 25 По термометру

5 Место замера температуры Макс. допустимая температура (Превышение температуры) Метод измерения Нормы РФНормы МЭК Медь обмоток а) масляные трансформато ры б) сухие трансформато ры в) трансформато ры с водяным охлаждением 105 (70) (60) 95 (55) 105 (65) По изменению сопротивлени я

6 Место замера температуры Макс. допустимая температура (Превышение температуры) Метод измерения Нормы РФНормы МЭК Сердечник (на поверхност и) 110 (75)- По термометру Трансформ аторное масло (в верхних слоях) 95 (60)90 (50) По термометру

7 В эксплуатации за наибольшую допустимую температуру верхних слоев масла принимается температура, имеющая место при длительной работе трансформатора с номинальной нагрузкой при температуре окружающего воздуха +35 °С. При этом температура масла не должна превышать 95 °С.

Допустимые нагрузки Срок службы изоляции (естественный износ) можно выразить следующей формулой: Z – срок службы изоляции в годах; А – постоянная, численно равная сроку службы изоляции при постоянной температуре 0 °С; – принимается равным 0,0865; – температура, при которой работает изоляция.

9 Зависимость срока службы изоляции трансформаторов Московского трансформаторного завода: при температуре 95 °С 20 лет; при 120 °С 2,2 года; при 145 °С 3 мес.

10 Исследования показывают, что повышение температуры, при которой работает изоляция на каждые 8 °С сокращает вдвое срок службы изоляции.

11 Срок службы трансформаторов колеблется в довольно широких пределах, от 20 до 35– 40 лет, в зависимости от графика нагрузки трансформатора. При номинальной мощности срок службы трансформатора не менее 18–20 лет.

12 В реальных условиях эксплуатации нагрузка никогда не бывает постоянной. Поэтому нагрузочная способность трансформатора, работающего с максимумом изменяющейся нагрузки, равным номинальной мощности, используется недостаточно. Нагрузочная способность трансформатора может быть использована значительно лучше, если максимум изменяющейся нагрузки превышает номинальную мощность.

13 Диаграмма нагрузочной способности масляных трансформаторов n – продолжительность максимума в часах k – кратность перегрузки S – коэффициент заполнения суточного графика нагрузки

14 При подсчете допустимой перегрузки по этой диаграмме износ изоляции составляет 80 % от естественного износа, имеющего место при непрерывной номинальной нагрузке.

15 Диаграмма нагрузочной способности сухих трансформаторов

16 Определение коэффициента заполнения суточного графика

17 Диаграммы применимы для трансформаторов, установленных на открытом воздухе, в местностях, где среднегодовая температура воздуха не превышает +5 °С (средняя полоса). Для трансформаторов, установленных в местностях, где среднегодовая температура воздуха отлична от +5 °С, допустимые значения коэффициента перегрузки k должны быть умножены на коэффициент А':

18 Кроме того, в часы, когда температура воздуха выше +35 °С (но не выше 45 °С), нагрузка трансформатора должна быть на ниже номинальной, независимо от значения коэффициента заполнения графика S.

19 Для отечественных трансформаторов с дутьевым охлаждением следует учитывать, что нагрузка при отключенном дутье должна быть не выше 70 % от номинальной нагрузки с дутьем.

20 Пример. Трансформатор 20 МВА установлен на открытом воздухе в районе, где среднегодовая температура коэффициент заполнения суточного графика число часов максимума трансформатор работает с включенным дутьем. Найти допустимый коэффициент перегрузки.

21 Решение. По диаграмме или допустимая перегрузка во время максимума равна 10 %, т. е. 20х1,09=22 МВА. при находим:

22 Иногда график нагрузки бывает неизвестен. В таких случаях для определения допустимых нагрузок можно воспользоваться табличными данными.

23 Нагрузка в долях от ном. k При перегревах верхних слоев масла непосредственно перед включение увеличенной нагрузки, равных 18 °С24 °С30 °С36 °С42 °С48 °С54 °С 1,0 Длительно 1,055:505:254:504:003:001:30-- 1,103:503:252:501:201:250:10-- 1,152:502:251:500:450:35-- 1,202:051:401:150:25-- 1,251:351:150:50-- 1,301:100:500:30-- 1,350:550:350:15-- 1,400:400:25-- Допустимая продолжительность работы в часах и минутах трансформаторов с естественным масляным или форсированным дутьевым охлаждением

24 Нагрузка в долях от ном. k При перегревах верхних слоев масла непосредственно перед включение увеличенной нагрузки, равных 18 °С24 °С30 °С36 °С42 °С48 °С54 °С 0,7 Длительно 0,7512:2011:4010:5510:008:407:004:00 0,807:407:006:205:254:203:000:50 0,855:305:004:203:352:401:30– 0,904:203:503:152:351:450:45– 0,953:252:552:251:451:080:15– 1,002:452:201:501:200:40–– 1,052:151:501:250:550:20–– Допустимая продолжительность работы в часах и минутах трансформаторов при отключенном дутье

25 Нагрузка в долях от ном. k При перегревах верхних слоев масла непосредственно перед включение увеличенной нагрузки, равных 18 °С24 °С30 °С36 °С42 °С48 °С54 °С 1,101:501:251:000:350:06–– 1,151:301:100:450:20––– 1,201:100:500:300:08––– 1,250:500:350:15–––– 1,300:350:20––––– Допустимая продолжительность работы в часах и минутах трансформаторов при отключенном дутье Продолжение

26 Таблицы справедливы для трансформаторов, установленных на открытом воздухе в местностях со среднегодовой температурой окружающего воздуха, равной +5 °С. Для трансформаторов, установленных в местностях со среднегодовой температурой воздуха, отличной от +5 °С, нагрузка в долях от номинальной, указанная в таблицах, должна быть умножена на коэффициент A'.

Аварийные перегрузки В условиях эксплуатации иногда возникает необходимость перегрузки трансформаторов сверх тех величин, которые приведены выше. В таких исключительных аварийных случаях, как например, выход из строя параллельно включенного трансформатора при отсутствии резерва, трансформаторы допускают кратковременные перегрузки, значения и продолжительность которых приведены в таблице.

28 Допустимые перегрузки для трансформаторов в аварийном режиме Нагрузка в долях номинальной, k Допустимая длительность перегрузки, мин 1,630 1,7515 2,07,5 2,43,5 3,01,5

Допустимая продолжительность короткого замыкания Согласно ГОСТ трансформаторы должны выдерживать без повреждений и остаточных деформаций внезапные короткие замыкания на зажимах вторичной обмотки при значениях установившегося ток короткого замыкания, не превышающего 25-кратного тока обмотки. Другими словами, напряжение короткого замыкания трансформатора должно быть не меньше 4 %.

30 Длительность протекания тока короткого замыкания в секундах не должно превышать определенного по формуле: где k – кратность установившегося тока короткого замыкания.

31 Допустимой длительности протекания тока короткого замыкания в зависимости от значения напряжения короткого замыкания Напряжение к. з., % Кратность установившего ся тока к. з. k Допустимая длительность протекания тока к. з., с 4,0251,45 5,0202,25 5,56,515,5 7,014,34,4 7,513,35,1 8,012,55,7 10,59,510,0

Допустимые колебания напряжения Когда подводимое к трансформатору напряжение равно или меньше номинального напряжения трансформатора, то в работе трансформатора не возникает осложнений. Если же напряжение выше номинального напряжения, то это превышение не должно превосходить определенного значения, в противном случае возникают осложнения в работе трансформатора.

33 Современные трансформаторы строятся с максимальной индукцией в стали порядка 14–15 кГс и сравнительно небольшое увеличение подводимого к трансформатору напряжения ведет к непропорционально большому увеличению индукции. А чем больше индукция в стали трансформатора, тем резче выступают в кривой напряжения высшие гармоника.

34 Так, если третья гармоника при 10 кГс равна 21,4 % основной синусоиды, то при 14 кГс она составляет 27,5 %, а при 20 кГс достигает 69,2 % основной синусоиды.

35 Подобным же образом при тех же значениях индукции пятая гармоника поднимается от 5,34 до 11,5 % и 35,5 % основной синусоиды. Ток холостого хода при этом чрезмерно возрастает, и высшие гармоники искажают основную синусоиду напряжения, причем амплитудное значение кривой напряжения увеличивается и сама кривая приобретает острый характер.

36 Определение формы кривой реактивной составляющей намагничивающего тока

Контроль за нагрузкой и температурой трансформатора Контроль за нагрузкой трансформаторов производится по амперметрам. В установках с постоянным дежурным персоналом запись показаний приборов производится каждый час, а при работе трансформаторов с перегрузкой – не реже чем каждые полчаса.

38 Важным элементом контроля за работой трансформатора, помимо контроля за нагрузкой, является также и контроль за температурой масла. У трансформаторов с дистанционным измерением температуры со щита управления (с термометрами сопротивления) запись температуры масла производится каждый час, у всех прочих трансформаторов – после очередного осмотра.

39 Для своевременного обнаружения неисправностей трансформаторов, все трансформаторы подвергаются периодическому внешнему осмотру (без отключения). Главные трансформаторы электростанций и подстанций и главные трансформаторы собственных нужд электростанций осматриваются не реже 1 раза в сутки, все остальные трансформаторы электростанций и подстанций – не реже 1 раза в 3 суток.

40 При внешнем осмотре трансформатора прежде всего проверяется уровень масла и цвет масла в масломерном стекле расширителя, а также в маслонаполненных изоляторах.

41 Одновременно проверяется целостность мембраны выхлопной трубы и отсутствие течи масла во всех местах уплотнений: под крышкой, изоляторами, переключателями, радиаторами, кранами.

42 Осматривается внешнее состояние изоляторов трансформаторов. При осмотре следует прислушиваться к гулу трансформатора. По изменению характера гула можно установить наличие неисправностей в трансформаторе: ослабление стяжки ярма, работу трансформатора при повышенном напряжении и др.

43