Нагрузочная способность трансформаторов - Электрическая часть электростанций
Различают допустимые нагрузки и допустимые перегрузки трансформатора. Если режим работы трансформатора не ускоряет старение изоляции и срок ее службы остается соответствующим номинальному режиму, режим допускается неограниченно долгим и называется допустимой длительной нагрузкой. Режим, вызывающий ускоренный износ и сокращение срока службы изоляции, называют перегрузкой. Если при перегрузке температура наиболее нагретой точки в трансформаторе не превосходит опасного значения, она считается допустимой. Совокупность всех допустимых нагрузок и перегрузок трансформатора определяет его нагрузочную способность. Допустимые перегрузки, разрешаемые Правилами технической эксплуатации, подразделяются на систематические и аварийные. При допустимой систематической перегрузке износ изоляции за определенный промежуток времени не превосходит расчетного, что достигается переменным режимом, при котором периоды перегрузки компенсируются предшествующей и последующей недогрузкой трансформатора. При определении допустимой систематической перегрузки должны быть учтены тепловая постоянная трансформатора (табл. 1-16), уровень начальной нагрузки, определяемый коэффициентом нагрузки кнагр = PIP п, (1-83) предполагаемая продолжительность перегрузки, тип охлаждения трансформатора и температура окружающей среды.
Таблица 1-16
Мощность трансформатора, кВ. А |
Тип охлаждения |
Тепловая постоянная, ч |
5—1000 |
м |
2,5 |
1000—6300 |
м |
3,5 |
6300—32 000 |
д |
2,5 |
40 000—63 000 |
д |
3,5 |
100 000—125 000 |
ДЦ (Ц) |
2,5 |
125 000 и выше |
ДЦ (Ц) |
3,5 |
(1-84)
Эквивалентная
допустимая нагрузка трансформатора,
вызывающая такие же потери, как и
действительная переменная нагрузка,
определяется по суточному графику
нагрузки трансформатора (рис. 1-54) согласно
выражению
Рис.
1-54. Построение эквивалентного графика
нагрузки трансформатора Ф — фактический
график нагрузки; Э — эквивалентный
график нагрузки; п — длительность
перегрузки; &нагр — коэффициент
нагрузки; площадь фигуры I —12 равна
площади прямоугольника абвг
где alt
а2 ап — различные уровни
нагрузки в долях номинального тока; тъ
т2, .., тп — продолжительность этих
нагрузок в часах.
При этом должна
быть учтена начальная эквивалентная
нагрузка, определенная по (1-84) за десять
часов, предшествующих максимуму
нагрузки.
При температуре окружающей
среды, отличающейся от принятой в
номинальных условиях (см. стр. 85), длительно
допустимая нагрузка трансформатора
должна быть изменена. В табл. 1-17 приведены
предельные нагрузки, вычисленные для
диапазона температуры от —10 до +40
°С.
Аварийные перегрузки вызывают
ускоренный износ изоляции и допускаются
крайне редко на короткое время в
исключительных случаях, например при
аварийном отключении одного из параллельно
работающих трансформаторов, когда
оставшиеся в работе
Таблица 1-17
Температура окружающей среды, °С |
—10 |
0 |
+ 10 |
+20 |
+30 |
+40 |
Допустимый коэффициент нагрузки; по ГОСТ 401—41 |
1,15 |
1,08 |
1 |
0,91 |
0,83 |
|
по ГОСТ 11677—75 |
1,22 |
1,15 |
1,08 |
1,00 |
0,91 |
0,83 |
Коэффициент нагрузки |
Допустимая продолжительность, мин |
||
по ГОСТ 11677 — 75 |
По ГОСТ 401—41 для установки |
||
открытой |
закрытой |
||
1,30 |
1,20 |
120 |
60 |
1,45 |
80 |
— |
— |
1,60 |
45 |
30 |
15 |
1,75 |
20 |
15 |
8 |
2,0 |
10 |
1,5 |
4 |
3,0 |
1,5 |
1,5 |
1 |
трансформаторы
должны временно принять повышенную
нагрузку. Допустимые значения и
продолжительность аварийной перегрузки
определяются в предположении, что перед
режимом перегрузки трансформатор был
нагружен номинальной мощностью при
номинальной температуре окружающей
среды. Допустимая продолжительность
перегрузки определяется по предельной
допускаемой температуре наиболее
нагретой точки в трансформаторе:
перегрузку снимают, когда эта температура
достигнет 140 °С. Дальнейшее повышение
температуры недопустимо, так как она
может достигнуть температуры воспламенения
паров масла'.
Допустимая продолжительность
аварийной перегрузки может быть
определена по выражению
(1-85)
где
Ттр — тепловая постоянная трансформатора;
@м. и — превышение температуры масла
над температурой воздуха в номинальном
режиме; 0М> к> у — то же в кратковременном
установившемся режиме перегрузки; ©0бм.
к. у — превышение температуры обмотки
над температурой масла в кратковременном
установившемся режиме перегрузки.
В
табл. 1-18 приведены данные о допускаемых
аварийных перегрузках для трансформаторов,
отвечающих ГОСТ 11677—75 и ГОСТ 401—41. Эта
таблица относится к трансформаторам
всех мощностей и ко всем типам
охлаждения.
Правилами технической
эксплуатации для трансформаторов,
выполненных по ГОСТ 401—41, разрешаются
такие же аварийные перегрузки, как и
для трансформаторов, выполненных после
1965 г., с учетом опыта эксплуатации и
большой мощности установленных
трансформаторов этих типов (более 500
ГВ-А). При пониженной предаварийной
нагрузке длительная аварийная перегрузка
может быть увеличена, например в ГОСТ
14209—69 имеется такое указание:
"...в аварийных случаях, если коэффициент начальной нагрузки не более 0,93, трансформаторы с системами охлаждения М, Д, ДЦ и Ц допускают в течение не более 5 сут перегрузку на 40 % сверх номинального тока на время максимума нагрузки общей продолжительностью не более 6 ч" Применяя это указание на практике, следует обязательно проверять режим трансформатора по допустимой предельной температуре. Например, при средней суточной температуре 10 °С при работе в продолжение б ч с коэффициентом перегрузки 3,4 каждый день по износу соответствует 8 сут работы в номинальном режиме, а при температуре 20 °С каждый день работы соответствует 40 сут работы с номинальной нагрузкой. В последнем случае температура наиболее нагретой точки превышает 140 °С и, следовательно, трансформатор подвергается риску возгорания. Поэтому при перегрузке трансформатора на 40 % необходимо в летнее время принимать меры, для добавочного охлаждения (смачивание бака водой, установка дополнительных радиаторов).