Расчёт теплового режима силового трансформатора

Таблица 1 – Суточный график нагрузки

Часы	Нагрузка	Часы	Нагрузка	Часы	Нагрузка
1	0,69	9	1,29	17	0,78
2	0,72	10	1,13	18	0,83
3	0,77	11	0,98	19	0,89
4	0,85	12	0,92	20	0,92
5	0,96	13	0,86	21	0,9
6	1,15	14	0,8	22	0,85
7	1,3	15	0,75	23	0,8
8	1,33	16	0,75	24	0,69

Рисунок 1 – Суточный график нагрузки

Выделяем участок наибольшей перегрузки h’ = 5 часов (6-10 интервалы).

По оставшимся интервалам рассчитываем начальную нагрузку К₁ эквивалентного графика.

Таблица 2 – Интервалы нагрузки для определения К₁

1	1	0,69	0,476	0,476
2		0,72	0,518	0,518
3		0,77	0,593	0,593
4		0,85	0,723	0,723
5		0,96	0,922	0,922
11		0,98	0,960	0,960
12		0,92	0,846	0,846
13		0,86	0,740	0,740
14		0,8	0,640	0,640
15		0,75	0,563	0,563
16		0,75	0,563	0,563
17		0,78	0,608	0,608
18		0,83	0,689	0,689
19		0,89	0,792	0,792
20		0,92	0,846	0,846
21		0,9	0,810	0,810
22		0,85	0,723	0,723
23		0,8	0,640	0,640
24		0,69	0,476	0,476

Рассчитываем перегрузку К’₂ эквивалентного графика нагрузки.

Таблица 3 – Интервалы нагрузки для определения К’₂

6	1	1,15	1,323	1,323
7		1,3	1,690	1,690
8		1,33	1,769	1,769
9		1,29	1,664	1,664
10		1,13	1,277	1,277

Полученное значение сравниваем с .

Так как , то принимаем

Рисунок 2 – Двухступенчатый график нагрузки трансформатора

Расчет тепловых характеристик трансформатора

Определим эквивалентную температуру охлаждающей среды и постоянную времени нагрева трансформатора, примем температуру охлаждающей среды:

Параметры для ТРДНС - 25000/10:

Определим теплоёмкость трансформатора:

Приближенный расчет:

Превышение температуры верхних слоев масла над температурой охлаждающей среды при номинальной нагрузке для системы охлаждения трансформатора Д:

Коэффициенты x и y для системы охлаждения трансформатора Д:

Определим постоянную времени нагрева:

Произведем расчет температуры наиболее нагретой точки обмотки, для этого рассчитаем температуру в установившемся тепловом режиме для эквивалентной нагрузки К₁.

Сначала определим превышение температуры масла в верхних слоях над температурой охлаждающей среды:

Определим превышение температуры наиболее нагретой точки обмотки над температурой масла:

Температура наиболее нагретой точки обмотки в номинально режиме работы тр-ра:

Теперь рассчитаем температуру в установившемся тепловом режиме для эквивалентной нагрузки К₂:

Рассчитаем температуру наиболее нагретой точки в переходном тепловом режиме нагрева.

Рассчитаем температуру наиболее нагретой точки обмотки в переходном режиме снижения температуры.

Построим график изменения температуры масла и обмотки.

Температура масла в точках А и Б (начало и конец режима нагрузки К₂).

Определим интервалы времени для расчёта экспоненты нагрева масла.

Рассчитаем температуры в точках Б₁, Б₂, Б₃, Б₄, Б₅, Б₆, Б₇, И₁, И₂, И₃, И (процесс нагрева в режиме нагрузки К₂).

Рассчитаем температуры в точках В₁, В₂, В₃, В₄, В₅, В₆, В₇, В₈, В₉, В₁₀, К₁, К₂, К₃, К (процесс охлаждения в режиме нагрузки К₁).

Температура обмотки в точках Г и Д (конец режима нагрузки К₁ – начало режима нагрузки К₂).

Температура обмотки в точках Е и Ж (конец режима нагрузки К₂ – начало режима нагрузки К₁).

Кривая ДК повторяет кривую АБ с учётом превышения .

Кривая ЖЗ повторяет кривую БВ с учётом превышения .

По рассчитанным точкам построим график (рисунок 24).

Рисунок 3 – График теплового режима трансформатора

Расчёт износа изоляции

Участок графика с неизменной температурой примем за один интервал, равный

Базовая температура наиболее нагретой точки, при которой скорость расчётного износа витковой изоляции соответствует сроку службы трансформатора, условно принятого за единицу, и равная

Шестиградусное правило старения изоляции - температурный интервал, который означает, что при изменении температуры наиболее нагретой точки обмотки на каждые 6 относительный износ витковой изоляции и срок службы трансформатора изменяется в 2 раза. (

Таблица 4 – Определение износа изоляции

Интервал	,	,ч.	Fi	Суточный износ F
10.1-11.114	86.068	1.014	0.011	0.12
11.114-12.128	92.313	1.014	0.022
12.128-15.509	87.923	3.381	0.044
15.509-18.89	77.43	3.381	0.013
18.89-22.271	72.718	3.381	0.008
22.271-24	71.156	1.729	0.006
0-3.52	70.574	1.042	0.005
3.52-10.1	70.149	6.576	0.011

При данном суточном износе трансформатор оказался недогружен, то есть не использует свои возможности по полной. Необходимо дополнительно его нагрузить или при выборе трансформатора взять его меньшей мощности.

Расчет допустимых нагрузок и перегрузок

По значению коэффициента износа и следующим ограничениям можно определить вид графика нагрузки.

График нагрузки при не превышение приведенных ниже ограничений следует относить к графикам допустимых систематических нагрузок.

Рисунок 4 – Норма допустимых систематических нагрузок трансформаторов

Рисунок 5 – Норма допустимых аварийных перегрузок

Для системы охлаждения Д и температуры охлаждающей среды 10, значение допустимой нагрузки и аварийной перегрузки в [1, табл.1.36].

Ограничения по температуре:

• 

• 

В ходе определения допустимых нагрузок и перегрузок было выявлено, что график нагрузки ТСН (ТРДНС-25000/10) относится к графикам допустимых систематических нагрузок и работа ТСН при таком графике нагрузки допустима.