Сушка изоляции.

Увлажнение изоляции является одним из наиболее существенных факторов, снижающих электрическую прочность изоляции и ускоряющих процесс старения. Поэтому при обнаружении увлажнения выше допускаемого нормами, изоляция должна подвергаться сушке.

Согласно ПТЭ, генераторы вводятся в эксплуатацию после ремонта или изготовления без сушки изоляции. Сильное увлажнение может произойти при внештатных ситуациях: затоплении машины, при работе системы пожаротушения, при длительной течи в системе водяного охлаждения генератора или течи газоохладителей.

Сушка горячим воздухом состоит в том, что объект помещается в камеру, через которую воздуходувкой прогоняется воздух, предварительно нагретый до температуры около .

Сушка генераторов вентиляционными потерями, возникающими при трении воздуха в каналах и зазоре на холостом ходу машины, запрещается.

Можно сушить электрические машины и трансформаторы потерями в стали самих машин или трансформаторов, создавая в них магнитный поток или временной обмоткой, или используя обмотку объекта для его намагничивания. Равные скорости сушки при нагреве изоляции горячим воздухом и потерями в стали при одинаковой температуре поверхности изоляции и одинаковом парциальном давлении водяного пара в среде, в которой производится сушка, будут иметь место только до тех пор, пока не подсохнут внешние слои изоляции. Приток же влаги из внутренних слоев к наружным в случае подсушки воздуха потерями в стали будет интенсивнее, т. к. ему будут способствовать не только силы выравнивания влажности, но и направление потока тепла изнутри наружу. Следовательно, при прочих равных условиях сушка потерями в стали эффективнее сушки горячим воздухом.

Для сушки потерями в стали на статоре укладывается намагничивающая обмотка. При подаче на эту обмотку напряжения она создает мощный магнитный поток, вызывающий нагрев активной стали от перемагничивания и вихревых токов. Обмотка ротора, если она не сушится вместе со статором, как правило, сушится постоянным током или воздуходувками. В обоих случаях используется сушка при помощи воздуходувок как дополнительное мероприятие. Иногда используется для сушки метод трехфазного к.з.

О протекании сушки можно судить по результатам измерений сопротивления изоляции, коэффициента абсорбции, и т. д., и по количеству влаги, выделившейся в водосборнике при сушке изоляции под вакуумом.

Сушку можно считать законченной, когда показатели, по которым судят о протекании процесса сушки, длительное время, около 8-10 часов, остаются без изменения при неизменной температуре объекта, поддерживаемой во время сушки.

Во время сушки необходимо обеспечить пожарную безопасность оборудования.

Измерение сопротивления изоляции обмотки возбуждения генератора.

При помощи трех последовательных измерений вольтметром можно определить сопротивление изоляции цепи возбуждения синхронных машин при их вращении под нагрузкой (рис.7 а, б, в ).

Точка Х- ослабленный участок изоляции,

U₁- между кольцами,

U₂- между кольцом «+» и корпусом (землей),

U₃- между кольцом «-» и корпусом (землей).

Сопротивление изоляции определится из выражения:

.

При очень большом сопротивлении изоляции цепей ротора сумма близка к нулю ( ), при полном замыкании на землю эта сумма равна ( =0). Чем ближе место повреждения к какому-либо кольцу, тем меньше значение напряжения между ним и корпусом. Таким образом, измерение дает некоторые указания о месте расположения повреждения при условии, что внешние цепи имеют высокое сопротивление.

Схема измерений не позволяет различить, находится ослабленное место в обмотке ротора или во внешних цепях возбуждения. Эти цепи присоединены к кольцам параллельно обмотке ротора, и если ослабленный участок будет в их изоляции, то картина показаний вольтметра будет аналогичной. Измерение и подсчеты по последней формуле определяют сопротивление всей системы возбуждения.

Если измерения покажут значительное снижение сопротивления изоляции по сравнению с наблюдавшимся ранее, то генератор следует перевести на резервное возбуждение и повторить измерения. Если сопротивление изоляции восстановится до значений, близких к обычным, можно предположить, что ослаблена или повреждена изоляция внешних цепей; в противном случае замыкание на корпус следует искать в цепи обмотки ротора.

При снижении сопротивления изоляции генераторы с непосредственным охлаждением переводят на резервный возбудитель. Если сопротивление изоляции восстанавливается, то генератор оставляют в работе. Если сопротивление изоляции снижается, то генератор можно оставить в работе, но не более чем на 7 суток.

Генераторы с косвенным охлаждением также переводят на резервный возбудитель. На турбогенераторах с косвенным охлаждением имеется комплекс защит от двойных замыканий на землю (т. к. двойное замыкание может привести к повышенным вибрациям).

Эксплуатация гидрогенераторов с замыканием на землю в цепи возбуждения запрещается.

ЛЕКЦИЯ 11

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ.

Основные параметры трансформаторов.

Трансформаторы являются важным элементом энергосистемы.

На каждый киловатт генерирующей мощности приходится 4- 5 кВ*А установленной мощности Т. Трансформаторы оказывают существенное влияние на экономичность и надежность электроснабжения. Несмотря на высокий к.п.д., суммарные потери в трансформаторах велики: до 3% составляют потери активной мощности в стали, а в обмотках теряется более 3% энергии, выработанной электростанциями. Т являются крупными потребителями реактивной мощности ( 40­50 % от реактивной мощности, необходимой энергосистемам), она требуется для создания основного магнитного потока.

Естественно поэтому стремление к уменьшению числа трансформаторов, увеличению установленной мощности отдельных трансформаторов, лучшему их использованию. Изготавливают двух- и трехобмоточные, трехфазные и однофазные трансформаторы. Трехфазные Т имеют лучшие технико-экономические показатели по сравнению с группой из однофазных Т. Группы однофазных применяют, если есть ограничения по возможностям изготовления, для уменьшения транспортной массы, иногда ­ по соображениям надежности.

В настоящее время изготавливают наиболее крупные трехфазные трансформаторы мощностью 1 000 кВ8А на напряжение 220 и 500 кВ, 1 250 000 кВ*А на напряжение 330 кВ и группы из однофазных 3*533 000 кВ*А и 3*667 000 кВ*А. Основные номинальные параметры - мощность, напряжение, напряжение короткого замыкания, численно равное относительному сопротивлению трансформатора, потери холостого хода и потери короткого замыкания, схема соединения обмоток и система охлаждения. Многие параметры обозначаются в типе трансформатора: буква Т в начале обозначения означает трехфазный, О –однофазный, Т в средине обозначения – трехобмоточный, Р – с расщепленными обмотками низшего напряжения, Буква Н в конце обозначения – со встроенным регулированием напряжения под нагрузкой, А в начале обозначения - автотрансформатор. Цифры обозначают мощность Т в кВ*А и высшее напряжение в кВ.

Отдельно остановимся на основных системах охлаждения. При естественном воздушной охлаждении и сухой изоляции изготавливают Т до 1000- 1600 кВ*А (буква С в типе). Буква М обозначает масляное охлаждение за счет естественной циркуляции масла. Для мощности до 25 кВ*А достаточно гладкой поверхности бака, до 1600 кВ*А бак снабжается трубчатыми охладителями, вваренными в стенки бака, бак с радиаторами обеспечивает теплоотдачу до мощности 10 000­16 000 кВ*А. При системе охлаждения Д на баке Т устанавливают вентиляторы , они создают дутье (мощность Т до 63 000 кВ*А). Более эффективной является система с принудительной циркуляцией масла через охладители и принудительным обдувом наружной поверхности (ДЦ). Буквой Ц обозначают масло-водяную систему охлаждения с насосами принудительной циркуляции масла через выносные маслоохладители, где по трубкам принудительно осуществляется циркуляция воды водяными насосами. Охлаждение водой более эффективно, чем воздухом, стоимость системы Ц ниже, и расход электроэнергии меньше. Температура охлаждающей воды в теплое время года обычно ниже температуры воздуха. Но система применима лишь там, где имеется источник водоснабжения, например, на ТЭС или ГЭС.

В трансформаторах с направленным потоком масла (система НЦ и НДЦ) интенсивность охлаждения улучшается.

В качестве проверочной работы студентам предлагается расшифровать следующие типы трансформаторов:

ТС-240/6 ТМН-4 000/10

ТРДН -63 000/35 ТДТН-40 000/110

ТДЦ -200 000/220 (ТДНЦ) -200 000/220

ОРЦ-417 000/750√3 (ОРНЦ)- 417 000/750√3

АОДЦТН-330000/500√ 3 АТДЦТН-250000/330

На рис.1 показан фрагмент структурной схемы электрических соединений, Студентам предлагается обозначить схемы соединения обмоток трансформаторов и показать режим нейтралей.

Рис.1

Рис.1

Тепловой режим трансформаторов.

ГОСТ устанавливает следующие температуры и превышения температуры частей трансформатора при номинальных условиях:

Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой охлаждающей среды τ _м:

для Т с системами охлаждения М и Д 55°С,

для Т с системами охлаждения Ц и ДЦ 40° С.

Превышение температуры обмотки в наиболее нагретой точке над температурой масла τ _об-м:

для Т с системами охлаждения М и Д 23°С,

для Т с системами охлаждения Ц и ДЦ 38° С.

Превышение температуры обмотки над температурой охлаждающей среды

в средней части обмотки τ _об : 65° С.

Номинальная температура охлаждающей среды θ₀ = +20 °С.

На рис.2 показана упрощенная схема распределения температур по высоте трансформатора (рис.а- для СО –М и Д, рис.б – для ДЦ и Ц).

Температура обмотки в наиболее нагретой точке:

θ_обм =θ ₀ +τ _м + τ _об-м

Базисная условная температура, при которой износ изоляции класса А трансформаторов равен 1, что соответствует сроку службы трансформатора, θ_{н обм}= 98° С.

При повышении температуры изоляции изменяется срок службы изоляции. Известно шестиградусное правило (для изоляции класса А) ­ при увеличении температуры на 6 градусов относительный износ изоляции увеличивается вдвое : F_* =2 ^{(θ - θ ном)/6} .

а) б)

Рис.2

ПТЭ: При эксплуатации трансформаторов должны выполняться условия их надежной работы. Нагрузки, уровень напряжения, температура отдельных элементов, характеристики масла и параметры изоляции должны находиться в пределах установленных норм, устройства охлаждения, регулирования и др.элементы должны содержаться в исправном состоянии.

Нагрузочная способность силовых трансформаторов.

Нормальным режимом работы трансформаторов является, прежде всего, номинальный режим со всеми номинальными параметрами. Если отклонения параметров будут в допустимых пределах, то такие режимы также будут допустимыми, нормальными.

ПТЭ: Допускается продолжительная работа трансформатора (при мощности не более номинальной) при напряжении на любом ответвлении на 10% выше номинального. При этом напряжение на любой обмотке должно быть не выше наибольшего рабочего.

Верхний предел повышения напряжения определяется необходимостью ограничить нагрев трансформатора потерями в стали, которые пропорциональны квадрату магнитной индукции или квадрату напряжения. Резко возрастает реактивная составляющая тока х.х. при работе на нелинейной части характеристики намагничивания, растут потери в обмотке от токов х.х.

По условиям электрической прочности изоляции нельзя превышать Uраб.макс:

Класс изоляции, кВ 6 10 20 35 110 220 330 500 750

U раб.макс , кВ 6,9 11,5 23 40,5 126 252 363 525 787

U раб.макс/ U ном 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,1 1,05 1,05

Таким образом, даже повышение напряжения на 10% не всегда является допустимым.

ПТЭ: Для трансформаторов допускается длительная перегрузка по току любой обмотки на 5 % номинального тока ответвления, если напряжение не превышает номинальное.

Расчеты показывают, что при изменении тока на 1% температура обмотки повышается на (1,4 -1,6)°С, таким образом, увеличивается износ изоляции. Если бы Т постоянно работал с такой перегрузкой, срок его службы уменьшился более чем в 2 раза. Учитывая, что нагрузки Т меняются, часть времени Т работает с недогрузкой, возможны и перегрузки.

Нагрузочная способность Т –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. Допустимые систематические нагрузки Т больше номинальной мощности возможны за счет неравномерности графика нагрузки.

Систематические нагрузки позволяют уменьшить недоиспользование трансформаторов, уменьшить установленную мощность. При этом, как правило, максимальная нагрузка не должна превышать 1,5 Sном, температура масла в верхних слоях – не более 95°С, а температура обмотки в наиболее нагретой точке не должна превышать 140° С. В таком режиме трансформатор может работать в течение всего срока службы.

В режиме аварийной перегрузки износ изоляции превышает номинальный. Обычно перегрузка не более 2,0 S ном, температура масла в верхних слоях не более 115°С, температура обмотки максимальная для Т с номинальным напряжением до 110 кВ – не более 160°С, для Т с номинальным напряжением выше 110 кВ – 140 °С. Такой режим допускается в исключительных случаях в течение ограниченного времени для обеспечения надежности электроснабжения.

Рассмотрим подробнее режим систематических нагрузок больше номинальной мощности. На рис. 3 показан суточный график нагрузки Т.

Рис.3 Рис.4

Если выбрать номинальную мощность больше максимальной нагрузки, Т будет недогружен большую часть суток. При выборе S ном по графику (рис.3), Т будет перегружен в течение двух часов в 1,25 раза и еще в течение 4 часов в 1,05 раза.

Критерием допустимости является износ изоляции. Расчеты связаны с тепловым расчетом Т, определением температур, характером их изменения и т.д. Объем вычислительной работы велик. Пользуются на практике расчетными таблицами, составленными для двухступенчатых графиков с параметрами К₁, К₂ и h (рис.4). Предварительно заданный суточный график должен быть преобразован в эквивалентный (в отношении износа) двухступенчатый.

Порядок преобразования следующий:

Выделяется область перегрузки по времени h =Δ h₁ +Δh₂+…..

Определяются значения нагрузки S₁*, S₂*,… для каждого интервала Δh

Для оставшейся части графика определяют интервалы Δt₁, Δt₂,… и соответствующие значения нагрузки S₁, S₂ …в этих интервалах. Коэффициент начальной нагрузки определяется как среднеквадратичное значение по выражению:

.

Коэффициент максимальной нагрузки в интервале h определяют аналогично

.

Если К₂* ≥ 0,9К_макс, то принимают К₂ =К₂*, если К₂* ≤ 0,9К_макс, то принимают

К₂ =0,9К_макс (К_макс = S_макс/ S_ном).

Зная среднюю температуру охлаждающей среды за время действия графика, систему охлаждения Т, по таблицам , приведенным в ГОСТ, определяют допустимость относительной нагрузки К₂ и ее продолжительность (таблица 1).

Нагрузка более 1,5S_ном должна быть согласована с заводом-изготовителем, нагрузка более 2,0 S _ном не допускается.

Таблица 1

Систематические перегрузки

h,ч	М и Д								ДЦ иЦ
	K2 при значениях K1=0,25-0,1								K2 при значениях K1=0,25-0,1
	0,2	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	0,25	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
0,5	+	+	+	+	+	+	+	1,84	1,711	1,699	1,677	1,644	1,61	1.57,57	1,52	1,44
1,0	+	+	+	2,00	1,94	1,86	1,76	1,60	1,57	1,55	1,54	1,52	1,49	1,46	1,42	1,35
2,0	1,76	1,73	1,70	1,67	1,63	1,58	1,51	1,40	1,41	1,40	1,39	1,38	1,36	1,34	1,31	1,26
4,0	1,46	1,44	1,43	1,14	1,39	1,36	1,32	1,25	1,28	1,27	1,27	1,26	1,25	1,24	1,22	1,19
6,0	1,33	1,32	1,31	1,30	1,29	1,27	1,24	1,20	1,21	1,21	1,21	1,20	1,20	1,19	1,18	1,15
8,0	1,26	1,26	1,25	1,24	1,23	1,22	1,20	1,17	1,18	1,18	1,17	1,17	1,17	1,16	1,15	1,13
12,0	1,19	1,19	1,18	1,18	1,17	1,16	1,15	1,13	1,14	1,14	1,14	1,13	1,13	1,13	1,12	1,11
24,0	1,08	1,08	1,08	1,08	1,08	1,08	1,08	1,08	1,07	1,07	1,07	1,07	1,07	1,07	1,07	1,07

Θ ₀ = 10° С

θ_о=20°С

h,ч	М и Д								ДЦ иЦ
	K2 при значениях K1=0,25-0,1								K2 при значениях K1=0,25-0,1
	0,25	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	0,25	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
0,5	+	+	+	+	+	1,98	1,81	1,00	1,63	1,60	1,58	1,55	1,52	1,47	1,41	1,00
1,0		1,97	1,92	1,87	1,80	1,71	1,57	1,00	1,49	1,47	1,45	1,43	1,40	1,37	1,31	1,00
2,0	1,66	1,63	1,60	1,56	1,51	1,45	1,35	1,00	1,34	1,33	1,32	1,30	1,28	1,26	1,22	1,00
4,0	1,37	1,35	1,34	1,32	1,29	1,25	1,19	1,00	1,21	1,20	1,19	1,19	1,18	1,16	1,13	1,00
6,0	1,25	1,24	1,23	1,21	1,20	1,17	1,13	1,00	1,15	1,14	1,13	1,13	1,13	1,12	1,10	1,00
8,0	1,18	1,17	1,17	1,16	1,15	1,13	1,09	1,00	1,11	1,11	1,10	1,10	1,10	1,09	1,07	1,00
12,0	1,11	1,10	1,10	1,09	1,09	1,08	1,06	1,00	1,07	1,07	1,07	1,06	1,06	1,05	1,04	1,00
24,0	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00

θ_охл=30°С θ_охл=40°С

h,ч	K1
	0,4		0,5
4	1,26		1,24
6	1,15		1,13

h,ч	K1
	0,4	0,5
4	1,17	1,15
6	1,05	1,03

Для примера проведем расчет возможности систематической нагрузки больше номинальной, если трансформатор имеет суточный график, приведенный на рис.3.

Определяем по приведенным формулам К₁ =0,404, К₂* =1,12,

К₂ =0,9 К _макс = 0,9 *25/20 =1,125, поэтому принимаем К₂ = 1,125, h=6 ч.

По таблице 1 получаем, что при θ ₀ =10°С при К₁=0,4 и h= 6 ч , К_2доп = 1,32.

При θ ₀ =20° С К_2доп = 1,24, при θ₀ =30°С К_2доп = 1,15 и только при θ₀ =40° С К_2доп = 1,05, что больше расчетной величины.

Аварийные перегрузки чаще всего возникают при выходе из строя параллельно работающего Т.

В режиме аварийной перегрузки износ изоляции превышает номинальный. Обычно перегрузка не более 2,0 S ном, температура масла в верхних слоях не более 115°С, температура обмотки максимальная для Т с номинальным напряжением до 110 кВ – не более 160° С, для Т с номинальным напряжением выше 110 кВ – 140 °С. Такой режим допускается в исключительных случаях в течение ограниченного времени для обеспечения надежности электроснабжения.

Значение допустимой аварийной перегрузки можно определить из таблиц по ГОСТ (пример таблица 2). Анализируя приведенные данные в таблице, можно сделать вывод, что при первоначальной нагрузке не более 0,9 S_ном трансформаторы всех типов допускают перегрузку на 40% в течение 6 ч при θ ₀ не более +20°С и 30% в течение 6 ч при θ ₀ +30° С.

Таблица 2

Аварийные перегрузки

θ_охл=20◦С

h,ч	М и Д								ДЦ иЦ
	K2 при значениях K1=0,25-0,1								K2 при значениях K1=0,25-0,1
	0,25	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	0,25	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
0,5	2,00	2,00	2,00	2,00	2,00	2,00	2,00	2,00	1,70	1,70	1,70	1,70	1,70	1,60	1,60	1,50
1,0	2,00	2,00	2,00	2,00	2,00	2,00	1,80	1,80	1,60	1,60	1,60	1,60	1,60	1,50	1,50	1,50
2,0	1,80	1,80	1,80	1,80	1,70	1,70	1,70	1,60	1,50	1,50	1,50	1,50	1,50	1,40	1,40	1,40
4,0	1,50	1,50	1,50	1,50	1,50	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40
6,0	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,30	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40
8,0	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40
12,0	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40
24,0	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40

θ_охл=30◦С

h,ч	М и Д								ДЦ иЦ
	K2 при значениях K1=0,25-0,1								K2 при значениях K1=0,25-0,1
	0,25	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	0,25	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
0,5	2,00	2,00	2,00	2,00	2,00	2,00	2,00	1,90	1,70	1,60	1,60	1,60	1,60	1,50	1,50	1,50
1,0	2,00	2,00	2,00	2,00	1,90	1,90	1,80	1,70	1,50	1,50	1,50	1,50	1,50	1,50	1,40	1,40
2,0	1,80	1,70	1,70	1,70	1,60	1,60	1,50	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40
4,0	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30
6,0	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,20	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30
8,0	1,20	1,20	1,20	1,20	1,20	1,20	1,20	1,20	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30
12,0	1,20	1,20	1,20	1,20	1,20	1,20	1,20	1,20	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30
24,0	1,20	1,20	1,20	1,20	1,20	1,20	1,20	1,20	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30	1,30

Необходимо отметить, что все таблицы пригодны для трансформаторов мощностью до 100 МВА и напряжением до 110 кВ.

В настоящее время имеются дополнительные технические условия на допустимые перегрузки трансформаторов. Так, при предшествующей нагрузке не более 0,8 номинальной и температуре охлаждающего воздуха 20°С допускаются перегрузки 1,4 в течение 4 часов, а для автотрансформа-

торов при предшествующей нагрузке 0,7 S _ном при θ ₀= 25° С допускаются следующие кратности и длительности перегрузок:

1,0 ч – 1,4 ; 2,0 ч ­1,3 ; 4,0 ч ­1,2.

Имеются также специальные расчетные таблицы, по которым можно определить износ изоляции при аварийной перегрузке. Так работа в течение 4 ч с перегрузкой 40% и предшествующей нагрузкой 0,8 Sном при температуре воздуха 20°С приведет к износу изоляции в 200 час, а при температуре окружающей среды 30°С износ изоляции окажется 600 час, т.е. 5 суток.

Еще один вид перегрузок – кратковременные перегрузки, возникающие в аварийных и послеаварийных режимах, при работе устройств автоматики. Критерием допустимости являются лишь предельно допустимые температуры обмоток и масла (рис. 5).

Рис.5

ПТЭ: Допускаются кратковременные перегрузки масляных трансформаторов сверх номинального тока при всех системах охлаждения независимо от длительности и значения предшествующей нагрузки и температуры охлаждающей среды в следующих пределах:

Перегрузка, % 30 45 60 75 100

Длительность, мин 120 80 45 20 10

Еще одно замечание:

При температурах окружающей среды больше номинальной, т.е. более 20° С трансформатор не может длительно работать с номинальной нагрузкой без повышенного износа изоляции.. Необходимо снижать нагрузку или принимать меры по дополнительному охлаждению, например, выполнить обрызгивание охладителей, смачивание радиаторов. Наоборот при низких температурах нагрузка Т может быть повышена, при этом износ изоляции не будет превышать нормальный, и все температуры не будут выходить за допустимые пределы. В заводских инструкциях такие допуски даны.

В табл.3 приведен пример допустимых нагрузок (в о.е.) в зависимости от температуры окружающей среды.

Таблица 3

Θ0, °	0	10	20	40
К	1,15	1,08	1	0,83

Режимы работы автотрансформаторов.

В установках напряжением 110 кВ и выше находят применение автотрансформаторы большой мощности. Подробно свойства АТ и применение в схемах рассматривается в курсе «Производство электроэнергии». Напомним основные положения.

В АТ кроме обычной магнитной связи между обмотками имеется еще электрическая связь. Схема замещения однофазного АТ показана на рис. 6.

Рис. 6

Часть обмотки, заключенная между выводами а и в, называется последователь -ной, а между в и х – общей.

В режиме понижения напряжения в последовательной обмотке проходит ток I₁, который, создавая магнитный поток, наводит в общей обмотке ток I₀. Ток нагрузки вторичной обмотки I₂ складывается из тока I₁, проходящего благодаря электрической связи обмоток, и тока I₀, созданного магнитной связью этих обмоток: I₀= I₂ ­ I₁.

Если пренебречь потерями в сопротивлениях обмоток автотрансформатора, то номинальная (или проходная) мощность АТ :

, где

- типовая мощность, передаваемая магнитным путем из первичной обмотки во вторичную; - электрическая мощность, передаваемая из первичной обмотки во вторичную за счет их гальванической связи, без трансформации.

-коэффициент трансформации;

- коэффициент типовой мощности.

Размеры магнитопровода определяются типовой мощностью, которая составляет лишь часть номинальной.

Мощность последовательной обмотки Sп =( U₁­ U₂) I₁ = Sтип,

мощность общей обмотки Sо = U₂(I₂­I₁) = Sтип, т.е. обмотки также рассчитываются на типовую мощность.

Типовая мощность зависит от коэффициента трансформации. Чем ближе напряжения U₁ и U₂, тем выгоднее применять АТ.

Наиболее целесообразно применение автотрансформаторов при сочетании напряжений 220/110; 330/150; 500/220; 750/330.

Преимущества автотрансформаторов по сравнению с трансформаторами той же мощности:

- меньший расход меди, стали, изоляционных материалов;

- меньшая масса, а следовательно, меньшие габариты, что позволяет создавать автотрансформаторы больших номинальных мощностей, чем трансформаторы;

- меньшие потери и больший КПД;

- более легкие условия охлаждения.

Особенностью АТ является наличие третьей обмотки, связанной с автотрансформаторными обмотками только магнитным путем, таким образом имеем обмотки ВН, СН и НН. Наличие третьей обмотки, соединенной по схеме треугольника, необходимо хотя бы для компенсации третьих ( и кратных 3) гармоник при наличии обмоток ВН и СН, соединенных в звезду с заземленной нейтралью. С незаземленной нейтралью АТ работать не могут, так как в этом случае при замыкании на землю одной фазы в сети ВН напряжение на неповрежденных фазах СН значительно увеличивается.

Обмотка НН рассчитана на мощность не более, чем Sтип. Её можно использовать для питания нагрузки, для присоединения источников активной или реактивной мощности в схемах станций и подстанций.

Рассмотрим допустимые и наиболее экономичные режимы работы трехобмоточных автотрансформаторов с обмотками ВН, СН, НН (рис.2 а, б, в):

а) б) в)

рис.2

В автотрансформаторных режимах (рис. 2а) возможна передача номинальной мощности из обмотки ВН в обмотку НН или наоборот. В обоих режимах последовательная и общая обмотки загружены типовой мощностью, что допустимо.

В трансформаторных режимах возможна передача мощности из обмотки НН в обмотку СН или ВН, причем обмотку НН можно загрузить не более чем на Sтип. В этих режимах АТ недогружен, что допустимо, но неэкономично.

В комбинированном режиме (рис.2б) возможна передача мощности не более S тип из сети НН в сеть ВН и при этом ( Sном ­S тип) автотрансформаторным путем из сети СН в сеть ВН. Этот режим является допустимым и экономичным, т.к. загрузка общей обмотки может в пределе равной 0 , а через АТ в сумме передается Sном.

Аналогичный режим возможен на подстанциях (рис.2в).

Комбинированный режим передачи мощности не более типовой из обмотки НН в сеть СН и дополнительно из сети ВН в сеть СН разницы (Sн ­Sтип) недопустим из-за перегрузки общей части обмотки АТ.

ЛЕКЦИЯ 12

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ (ПРОДОЛЖЕНИЕ).