книги из ГПНТБ / Грудинский, П. Г. Техническая эксплуатация основного электрооборудования станций и подстанций

лампы, вольтметра, двух последовательно включенных фазоуказателей, так как при этом получаются более от­ четливые результаты и обеспечиваются лучшие условия безопасности. Для того чтобы прибор давал показания, необходимо, чтобы в контролируемой цепи имелся источ­ ник напряжения, замыкающийся через прибор. При этом могут встретиться три случая: фазируется линия, кабель­ ная или воздушная; сеть, от которой питается эта линия, и установка, где производится фазировка, имеют электри­ ческую связь (не через трансформатор); фазируется транс-

форматор, имеющий заземленную нейтраль обмотки, на которой производится фазировка; в этой же сети имеется трансформатор с заземленной нейтралью; фазируется транс­ форматор, не имеющий на фазируемой обмотке заземлен­ ной нейтрали.

В первом и втором из указанных выше случаев пока­ зания приборов обеспечены, как это показано на рис. 10-30 и 10-31, а. В третьем случае необходимо соединить между собой два противолежащих проводника временной пере­ мычкой или включением ножа разъединителя (рис. 10-31, б). Такое соединение не вызовет вредных последствий, так как при нем не создается замкнутой цепи между фазами и через место соединения тока не будет. Работы по установке перемычки должны производиться при снятии напряжения с фазируемых проводников.

391

После того как получение показаний прибора обеспе­ чено, производится фазировка, состоящая из трех основ­ ных операций:

1. Производится проверка симметрии напряжений на каждой из фазируемых сторон, всего шесть измерений между фазами — три с одной стороны ах—Ьг\ ах—сх\ Ьх—сх и три с другой: а2—Ь2, а2—с2\ Ь2—с2. При наличии разницы в измерениях, большей 10%, фазировка прекращается.

Рис. 10-31. Схема прохождения тока через прибор при фазировке трансформаторов.

а — с заземленными нейтралями; б — с изолированными нейтралями.

2. Определяются концы, расположенные на разных фазируемых сторонах, между которыми нет разницы напря­ жений. Если эти концы не находятся непосредственно друг против друга, напряжения снимаются и производятся изменения в монтаже соединительных проводников, необ­ ходимые для правильного расположения фаз,

3. Производится проверка совпадения фаз, для чего поочередно измеряются напряжения между фазами ах—а2,

ах—Ь2 и ах—с2\ bx—b2, Ьх—а2 и Ьх—с2\ сх—с2, сх—Ь2 и сх—а2.

При измерении между одноименными фазами должны полу­ читься нулевые показания, при остальных шести — линей­ ное напряжение (рис. 10-31, а). При незаземленных ней­ тралях (рис. 10-31,6) одного из нулевых измерений (а именно на той фазе, на которой установлена перемычка) не будет, при остальных должны получиться такие же значения, как указано выше.

392

При фазировке трансформаторов, не имеющих зазем­ ленной нейтрали, когда приходится прибегать к установке временной перемычки между двумя противолежащими кон­ цами фазируемых цепей, целесообразно на основе изме­ рений напряжений между фазами и между концами фази­

са

/А\

Рис. 10-32. Векторные диаграммы напряжений при фа­ зировке трансформаторов со схемой «треугольник» на вторичном напряжении, относящихся к одной и той же группе.

руемых'цепей вычерчивать диаграммы напряжений, подоб­ ные изображенным на рис. 10-32—10-34. Такие диаграммы можно построить и на основе показаний фазоуказателя, так как по силе свечения неоновой лампочки можно отли-

Рис. 10-33. Векторные диаграммы напряжений при фа­ зировке трансформаторов со схемой «треугольник» на вторичном напряжении, относящихся к разным группам

г(обе группы либо четные, либо нечетные).

чить линейное напряжение от двойного линейного, фазного

ит. д. Диаграммы напряжений позволяют судить о дей­ ствиях, необходимых для успешного окончания фазировки,

ио том, возможна она или нет.

Ниже приводятся характерные результаты измерений и их анализ: при двух измерениях между фазируемыми концами получены нуле­ вые показания. Если такие концы расположены друг против друга,

3 9 3

показаний с нулевыми значениями нет. При одном из измерений между фазируемыми концами получено линейное напряжение, при втором — двойное линейное. Временная перемычка переносится на концы, между которыми измерено линейное напряжение, после чего фазировка продолжается (рис. 10-32, 6 и в);

Рис. 10-34 Векторные диаграммы напряжений при фазировке трансформаторов со схемами «треугольник» на вторичной стороне при четной и нечетной группах сое­ динений.

показаний с нулевыми значениями нет (рис. 10-33, а) или имеется только одно (рис. 10-33, б, в). Другие измерения дают значения, при­ мерно в 1,7 раза превышающие номинальные линейные напряжения. Оба трансформатора принадлежат к нечетным группам— 11 с одной

ни одно из измерений не дает нулевого значения. Диаграммы напря­ жений имеют вид, показанный на рис. 10-34, фазировка невозможна — фазируются трансформаторы с четной и нечетной группами соедине­ ний.

Фазировка на стационарных трансформаторах напря­ жения может производиться на шинных трансформаторах напряжения в установках, где имеется распределительное устройство с двумя системами сборных шин. Перед фазировкой необходимо подвести проводку от этих трансфор­ маторов напряжения на какой-нибудь щиток с тем, чтобы концы цепи от одного трансформатора были расположены против концов цепи другого трансформатора, как это показано на рис. 10-35. После окончания монтажа этой схемы производится проверка правильности присоедине­ ния цепей трансформаторов напряжения к зажимам, на которых будет проводиться фазировка. С этой целью при

3 9 4

включенном шиносоединительном выключателе фазируются трансформаторы напряжения. После окончания фазировки и проведения нужных изменений в монтаже при измерении напряжения вольтметром между противолежащими зажи­ мами должны получаться нулевые показания, а между всеми другими — линейные значения напряжения. После окончания этой проверки от одной из систем шин отклю­ чаются все присоединения, на нее включается фазируемый

Рис. 10-35. Фазировка трансформаторов при помощи шинных трансформаторов напряжения

трансформатор, питаемый от того же источника, что и остав­ шаяся в работе система шин. Затем проводится фазировка на щитке, присоединения к которому проверены, как ука­ зано выше. Если зажимы, между которыми получаются нулевые показания, не будут лежать друг против друга, производятся необходимые изменения в монтаже силовых цепей фазируемого трансформатора до получения нужных результатов.

Порядок фазировки такой же, как при переносных приборах. При этом следует учитывать, что у трансформа­ торов напряжения могут быть заземлены или нулевые точки, или одна из фаз.

3 9 5

Глава одиннадцатая

Обслуживание и ремонт трансформаторов

11-1. Нормальные режимы работы трансформаторов. Использование нагрузочной способности

Исходным для характеристики нормальных режимов работы является номинальный режим, т. е. работа при номинальных значениях напряжения, тока, частоты и тем­ пературы охлаждающей среды. Значения этих параметров в эксплуатации не могут поддерживаться неизменными, они, как правило, отклоняются в ту. или иную сторону, и если эти отклонения находятся в определенных, допусти­ мых пределах, такой режим работы является нормальным.

Допустимые режимы по напряжению определяются по напряжению той обмотки, на которой оно имеет большее значение (в относительных единицах). Как правило, такой обмоткой является первичная обмотка. Однако возможны случаи, когда трансформатор получает из сети активную мощность, а выдает в сеть реактивную, например от син­ хронных компенсаторов, установленных на вторичной сто­ роне. В таком режиме напряжение на вторичной стороне может быть выше, чем на первичной.

Верхний предел напряжения зависит от нагрузки транс­ форматора: при токе не выше номинального или не выше допускаемого по нагрузочной способности допускается повышение напряжения до 5% по отношению к номиналь­ ному напряжению ответвления, на котором работает транс­ форматор. Если ток равен 25% номинального и ниже, допускается повышение напряжения не более чем на 10%. Указанные выше пределы напряжения относятся к длитель­ ным режимам. Кратковременно (до 6 ч/сутки) допускается повышать напряжение на 10% прй нагрузке не выше номинальной.

Для трансформаторов, работающих в блоке с генератором допускается повышение напряжения на 10%, если эти трансформаторы не имеют ответвлений или регулировочных автотрансформаторов.

Верхний предел повышения напряжения определяется необходи­ мостью ограничить нагрев трансформатора, вызываемый: повышением намагничивающей мощности, потерями х. х. (потери в магнитопроводе и в стальных конструкциях остова трансформатора), потерями в пер­ вичной обмотке от тока холостого хода; диэлектрическими потерями.

3 9 6

Диэлектрические потери пренебрежимо малы; потери в первичной об­ мотке от тока х. х. при номинальном напряжении составляют меньше 1% потерь х. х.; невелики и потери в элементах конструкции трансфор­ маторов. Основная часть потерь состоит из потерь в стали магнитопровода на гистерезис и на вихревые токи. Оба вида потерь зависят от индукции в магнитопроводе; для приближенных расчетов можно при­ нять:

Таким образом, потери в стали магнитопровода при постоянной частоте могут быть приняты пропорциональными квадрату индукции или квадрату напряжения на первичной обмотке. Потери в магнито­ проводе определяют активную составляющую тока х. х.

Реактивная составляющая тока х. х., необходимая для создания магнитного потока, с увеличением напряжения резко возрастает из-за нелинейной зависимости между напряжением и током х. х. при работе за перегибом кривой намагничивания. Так, при повышении напряже­ ния на 5% активная составляющая тока х. х. увеличивается на 10%, а реактивная может возрасти на 30—50% в зависимости от вида характе­ ристики х. х. (/х.х = / (/х.х). При дальнейшем повышении напряже­ ния реактивная составляющая тока х. х. возрастет еще больше. Оба фактора — повышение потерь энергии и повышение тока х. х. — вы­ зывают повышение температуры активных частей трансформатора.

Следует учитывать, что повышение напряжения на вводах, сопровождаемое увеличением индукции, вызывает искажение формы кривой напряжения. При увеличении индукции в 1,4 раза третья гармоника возрастает на 30%, а пятая — на 60—70%. Такие повышения могут быть опасными для трансформаторов ПО кВ и выше. Пониже­ ние напряжения вызывает снижение потерь в стали и умень­ шение тока х. х., что снижает нагрев стали. Однако пре­ вышение номинального тока за счет такого снижения не допускается.

Кроме ограничений повышения напряжения по условиям нагрева имеется еще ограничение по условиям работы изоляции: линейное напряжение на вводах трансформатора не должно превышать значений, установленных ГОСТ 721-62 для соответствующего класса изоляции:

Допустимые режимы по току. В правилах техничес­ кой эксплуатации (§ 27-15) устанавливается, что «масля­ ные трансформаторы допускают перегрузку каждой из

397

и длительность которых регламентируются типовой ин­ струкцией по эксплуатации трансформаторов».

Из всего сказанного выше можно сделать заключение, что правила допускают либо повышение напряжения на 5%, либо увеличение тока на 5%. Потери в обмотках трансформатора (нагрузочные потери, потери к. з.) имеют

в обмотках увеличиваются примерно на 10%, температура же наиболее нагретой точки обмотки повышается на 1,4—1,6°С на каждый 1% увеличения тока нагрузки в пределах 100—110% нагрузки. Если бы использовать разрешенное ПТЭ (также ГОСТ 11677-65) длительное по­ вышение тока на 5% выше номинального, то срок службы изоляции трансформатора сократился бы более чем в 2 раза, так как температура возросла бы на 7 °С (гл. 2). Поэтому разрешенным повышением тока нагрузки на 5% следует пользоваться только в тех случаях, когда нет воз­ можности повысить нагрузку на трансформатор за счет снижения температуры охлаждающей среды и за счет графика нагрузки, о чем говорится в § 27-15 ПТЭ.

В гл. 2 (табл. 2-3) были приведены сколь угодно дли­ тельные перегрузки трансформаторов, допустимые при снижении температуры охлаждающей среды ниже номи­ нальной, разные для трансформаторов, выполненных по ГОСТ 401-41 и ГОСТ 11677-65. При пользовании этими рекомендациями следует исходить из средних месячных температур. Так, средние температуры для декабря, ян­ варя и февраля близки к —10 °С. Следовательно, в эти месяцы могут быть допущены круглосуточные перегрузки трансформаторов, выполненных по ГОСТ 401-41 на 15%, а выполненных по ГОСТ 11677-65 — на 22%, причем срок службы трансформаторов не будет снижен против номиналь­ ного. Однако за счет графика нагрузки могут быть допу­ щены еще более высокие перегрузки (см. § 2-6).

При перегрузке трансформаторов потери напряжения в их индуктивном сопротивлении увеличиваются, что вле­ чет за собой снижение напряжения у потребителей. Для того чтобы обеспечить встречное регулирование напряжения (напряжение увеличивается «навстречу» увеличению на­

3 9 8

грузки), необходимо поднять напряжение на первичной стороне трансформатора. Как следует из § 27-15 ПТЭ, при повышении напряжения 5%-ная перегрузка не разре­ шается. Это служит еще одним доводом в пользу того, чтобы не использовать такую перегрузку, а применять графики нагрузочной способности по ГОСТ 14209-69. Использова­ ние перегрузки на 5% целесообразно, когда нельзя исполь­ зовать перегрузку за счет графика нагрузки, т. е. в пред­ приятиях, круглосуточно работающих с постоянной на­ грузкой.

Для контроля за нагрузкой трансформатора при мощ­ ности его в 1 000 кВ-А и более предусматриваются ампер­ метры; у двухобмоточных трансформаторов достаточно кон­ тролировать токи только у одной из обмоток, при большем числе обмоток амперметры предусматриваются в каждой из фаз всех обмоток. У трансформаторов мощностью меньше 1 000 кВ • А допускается' контролировать нагрузку пере­ носными трансформаторами (трансформаторными клещами) с такой периодичностью, чтобы определять нагрузку в пе­ риоды максимумов и минимумов и получать представление о суточном графике нагрузки.

Эксплуатационный персонал, как правило, не может регулировать нагрузку трансформатора — она определяется характером технологи­ ческих процессов у потребителя. Исключение составляют в некоторых случаях трансформаторы распределительных сетей, в которых имеется возможность перераспределить нагрузку между соседними трансфор­ маторами, и трансформаторы электростанций, где нагрузка может регулироваться генераторами.

Только в редких случаях нагрузка возрастает внезапно. Обычно она нарастает постепенно, так что у эксплуатационного персонала есть возможность предвидеть период, когда потребуется перегружать транс­ форматор. Персоналу в летний период до наступления максимума нужно выявить, потребуется ли зимой перегрузка и какая, и по харак­ теру графика нагрузки определить допустимые ее размеры. Обычно ока­ зывается целесообразным использовать нагрузочную способность трансформатора, прежде чем сменить его на более мощный.

При отключении одного из параллельно работающих трансформаторов нагрузка трансформаторов, оставшихся в работе, резко возрастает. Для типичной двухтрансфор­ маторной установки оставшийся в работе трансформатор должен принять на себя нагрузку отключившегося транс­ форматора, т. е. его нагрузка возрастает в два раза, что может вызвать перегрузку оставшегося в работе трансфор­ матора. Аварийные перегрузки, значения которых приве­ дены в гл. 2, имеют очень небольшую продолжительность и их целесообразно допускать на время, необходимое для

3 9 9

того, чтобы снизить нагрузку этого трансформатора до допустимых пределов (включение отключившегося транс­ форматора, снижение нагрузки потребителя).

ВПравилах технической эксплуатации имеется на этот случай такое указание: «При наличии передвижного ре­ зерва допускается перегрузка трансформаторов сверх номи­ нальной до 40% на время максимума общей продолжи­ тельностью не более 6 ч в сутки в течение 5 суток подряд при условии, что коэффициент заполнения суточного гра­ фика нагрузки не превышает 0,75» (§ 27-16).

ВГОСТ 1209-69 по нагрузочной способности трансфор­ маторов это указание сформулировано по другому: «В ава­

рийных случаях, если коэффициент начальной нагрузки не более 0,93, трансформаторы с охлаждением М, Д, ДЦ и Д допускают перегрузку на 40% сверх номинального тока на время максимумов нагрузки общей суточной про­ должительности не более 6 часов в течение не более 5 су­ ток» (§ 2-6).

Поскольку ГОСТ 14209-69 утвержден позднее ПУЭ, можно использовать некоторые его указания дополнитель­ но к ПУЭ. Так, можно допустить перегрузку и при отсут­ ствии передвижного резерва, тем более, что нагрузочная способность трансформатора не зависит от того, имеется или нет передвижной резерв. Величина и продолжительность перегрузки определены в обоих документах одинаково, но условия применения сформулированы несколько поразному: в ПТЭ график нагрузки описан до появления перегрузки, в ГОСТ — после аварийного отключения од­ ного из трансформаторов. По нашему мнению, удобнее пользоваться указаниями ГОСТ 14209-69, заранее приведя типовой график подстанции к двухступенчатому, как ука­ зано в гл. 2, § 2-6. Целесообразно сделать это для зимы и лета отдельно., так как может оказаться, что для зимы допустимы более высокие и продолжительные перегрузки.

Для лета целесообразно предусмотреть мероприятия по форсировке охлаждения, например, путем обрызгивания, смачивания радиаторов, включения резервного охладителя и др., как это указано в § 10-1.

Может случиться, что для покрытия нагрузки после отключения одного из трансформаторов требуется большая (или более длительная) перегрузка, чем это допускается указаниями ПТЭ и ГОСТ. Такую воз­ можность следует предусмотреть заранее и наметить меры по ограниче­ нию нагрузки потребителей.

4 0 0