Нагрузочная способность силовых трансформаторов



Все об электростанциях


 


Нагрузочная способность силовых трансформаторов



При выборе мощности трансформаторов нельзя руководствоваться только их номинальной мощностью, так как в реальных условиях температура охлаждающей среды, условия установки трансформатора могут быть отличными от принятых. Нагрузка трансформатора меняется в течение суток, и если мощность выбрать по максимальной нагрузке, то в периоды спада ее трансформатор будет не загружен, т.е. недоиспользована его мощность. Опыт эксплуатации показывает, что трансформатор может работать часть суток с перегрузкой, если в другую часть суток его нагрузка меньше номинальной. Критерием различных режимов является износ изоляции трансформатора.

Нагрузочная способность трансформатора

Нагрузочная способность трансформатора - это совокупность допустимых нагрузок и перегрузок.

Допустимая нагрузка - это длительная нагрузка, при которой расчетный износ изоляции обмоток от нагрева не превосходит износ, соответствующий номинальному режиму работы.

Перегрузка трансформатора - режим, при котором расчетный износ изоляции обмоток превосходит износ, соответствующий поминальному режиму работы. Такой режим возникает, если нагрузка окажется больше номинальной мощности трансформатора или температура охлаждающей среды больше принятой расчетной.


Построение двухступенчатого графика по суточному графику нагрузки трансформатора

Рис.1. Построение двухступенчатого графика по
суточному графику нагрузки трансформатора


Допустимые систематические нагрузки

Допустимые систематические нагрузки трансформатора больше его номинальной мощности возможны за счет неравномерности нагрузки в течение суток. На рис.1 изображен суточный график нагрузки, из которого видно, что в ночные, утренние и дневные часы трансформатор недогружен, а во время вечернего максимума перегружен. При недогрузке износ изоляции мал, а во время перегрузки значительно увеличивается. Максимально допустимая систематическая нагрузка определяется при условии, что наибольшая температура обмотки +140°С, наибольшая температура масла в верхних слоях +95°С и износ изоляции за время максимальной нагрузки такой же, как при работе трансформатора при постоянной номинальной нагрузке, когда температура наиболее нагретой точки не превышает +98°С (ГОСТ 14209-85). Для подсчета допустимой систематической нагрузки действительный график преобразуется в двухступенчатый (см. рис.1).

Коэффициент начальной нагрузки эквивалентного графика определяется по выражению

где s1,s2,...,sm - значения нагрузки в интервалах Δt1, Δt2,...,Δtm.

Коэффициент максимальной нагрузки в интервале h=Δh1+Δh2+...+Δhp.

Если К'2≥0,9Kmax, то принимают К'22, если К'2< 0,9Кmax, то принимают К2=0,9Кmax.

Зная среднюю температуру охлаждающей среды за время действия графика (0oxт), систему охлаждения трансформатора (М, Д, ДЦ, Ц), по таблицам, приведенным в ГОСТ 14209-85 (для трансформаторов до 100 MBА), определяют допустимость относительной нагрузки К2 и ее продолжительность.

Нагрузка более 1,5Sном должна быть согласована с заводом-изготовителем. Нагрузка более 2,0Sном не допускается.

Аварийная перегрузка разрешается в аварийных случаях, например при выходе из строя параллельно включенного трансформатора.

Допустимая аварийная перегрузка определяется предельно допустимыми температурами обмотки (140°С для трансформаторов напряжением выше 110 кВ и 160°С для остальных трансформаторов) и температурой масла в верхних слоях (115°С). Аварийные перегрузки вызывают повышенный износ витковой изоляции, что может привести к сокращению нормированного срока службы трансформатора, если повышенный износ впоследствии не компенсирован нагрузкой с износом изоляции ниже нормального.

Значение допустимой аварийной перегрузки определяется по ГОСТ 14209-85 в зависимости от коэффициента начальной нагрузки К1, температуры охлаждающей среды во время возникновения аварийной перегрузки 0охл и длительности перегрузки. Максимальная аварийная перегрузка не должна превышать 2,0Sном.

При выборе трансформаторов, устанавливаемых на подстанциях, по условиям аварийных перегрузок можно воспользоваться табл.1.



Таблица 1

Допустимые аварийные перегрузки трансформаторов при
выборе их номинальной мощности для промышленных подстанций
при предшествующей нагрузке, не превышающей 0,8
(по ГОСТ 14209-85)

Допустимые аварийные перегрузки трансформаторов при выборе их номинальной мощности для промышленных подстанций при предшествующей нагрузке, не превышающей 0,8


Точный расчет максимально допустимых нагрузок и аварийных перегрузок, а также износ витковой изоляции производится на ЭВМ по вспомогательным схемам, приведенным в ГОСТ 14209-85.

Анализируя приведенные в ГОСТ 14209-85 таблицы допустимых аварийных перегрузок, можно сделать вывод, что трансформаторы с системами охлаждения М, Д, ДЦ и Ц при первоначальной нагрузке не более 0.9Sном допускают перегрузку на 40% в течение 6ч при температуре охлаждающего воздуха не более +20°С и 30% в течение 4ч при температуре охлаждающего воздуха +30°С.

Допустимые нагрузки и аварийные перегрузки для трансформаторов мощностью свыше 100 MBА устанавливаются в инструкциях по эксплуатации; для сухих трансформаторов и трансформаторов с негорючим жидким диэлектриком - в стандартах или технических условиях на конкретные типы трансформаторов (ГОСТ 11677-85).