Нагрузочная способность 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 — 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 расчётный износ изоляции обмоток превосходит износ, соответствующий номинальному ре­жиму работы.Такой режим возникает, если нагрузка окажется больше номинальной мощности трансформатора или температура охлаждающей среды больше принятой расчётной.

Допустимые систематические нагрузки трансформатора больше его но­минальной мощности возможны за счёт неравномерности нагрузки в течение суток. На рис. 4.17 изображён 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. 4.17).

Рис. 4.17. Построение двухступенчатого графика

по суточному графику нагрузки трансформатора

Коэффициент начальной нагрузки эквивалентного графика определяет­ся по выражению:

где — значение нагрузки в интервалах ,

Коэффициент максимальной нагрузки в интервале

.

Если , то принимают , если , то при­нимают .

Зная среднюю температуру охлаждающей среды за время действия графика (Q _охл), систему охлаждения трансформатора (М, Д, ДЦ, Ц), по таблицам, приведённым в ГОСТ 14209-85 (для трансформаторов до 100 MB∙А), определяют допустимость относительной нагрузки и её продолжительность.

Нагрузка более должна быть согласована с заводом-изготовителем. Нагрузка более 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 k итемпе­ратуры охлаждающей среды во время возникновения аварийной перегрузки Q _0ХЛ и длительности перегрузки. Максимальная аварийная перегрузка не должна превышать .

При выборе трансформаторов, устанавливаемых на подстанциях, по условиям аварийных перегрузок можно воспользоваться табл. 4.6.

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

Таблица 4.6

Допустимые аварийные перегрузки трансформатора

при выборе их номинальной мощности для промышленных подстанций

при предшествующей нагрузке, не превышающей 0,8 (по ГОСТ 14209-85)

Анализируя приведённые 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 допускают перегрузку на 40 % в течение 6 ч при температуре охлаждающего воздуха не более +20 °С и 30 % в течение 4 ч 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).