Перегрузочная способность масляных силовых трансформаторов

215ico

Электроснабжение невозможно без применения силовых трансформаторов, т.к. электростанции располагаются, как правило, рядом с добычей энергоресурсов и передавать электроэнергию приходится при высоком напряжении. Для повышения (понижения) напряжения применяют силовые трансформаторы.

Сегодня хочу затронуть тему перегрузки силовых масляных трансформаторов 10/0,4кВ, т.к. с ними проектировщики работают постоянно. Лично я с сухими трансформаторами сталкивался крайне редко, цена – имеет значение.

Многие темы на блоге появляются после того, как сам столкнешься с той или иной проблемой. В одном из проектов РЭС потребовал установку ТП, однако экспертиза зарубила это решение и потребовала предоставить расчет нагрузок по ТП. Оказалось РЭС был действительно не прав.

Кстати, я уже писал про выбор силовых трансформаторов, почитать можно здесь.

В зависимости от мощности силовые трансформаторы делят по категориям:

  • распределительные трансформаторы – до 2500 кВА;
  • трансформаторы средней мощности – до 100 МВА;
  • трансформаторы большой мощности – более 100 МВА.

В нашем случае, в основном проектировщики имеют дело с распределительными трансформаторами.

Под нагрузочной способностью трансформатора понимают свойство трансформатора нести нагрузку сверх номинальной при определенных условиях эксплуатации — предшествующей нагрузке трансформатора, температуре охлаждающей среды.

Силовой трансформатор способен работать в разных режимах:

Режим циклических нагрузок.

Режим нагрузки с циклическими изменениями (обычно цикл равен суткам), который определяют с учетом среднего значения износа за продолжительность цикла. Режим циклических нагрузок может быть режимом систематических нагрузок или режимом продолжительных аварийных перегрузок.

а) Режим систематических нагрузок.

Режим, в течение части цикла которого температура охлаждающей среды может быть более высокой и ток нагрузки превышает номинальный, однако с точки зрения термического износа (в соответствии с математической моделью) такая нагрузка эквивалентна номинальной нагрузке при номинальной температуре охлаждающей среды. Это достигается за счет понижения температуры охлаждающей среды или тока нагрузки в течение остальной части цикла.

При планировании нагрузок этот принцип может быть распространен на длительные периоды, в течение которых циклы со скоростью относительного износа изоляции более единицы компенсируются циклами со скоростью износа менее единицы.

б) Режим продолжительных аварийных перегрузок.

Режим нагрузки, возникающий в результате продолжительного выхода из строя некоторых элементов сети, которые могут быть восстановлены только после достижения постоянного значения превышения температуры трансформатора. Это не обычное рабочее состояние, и предполагается, что оно будет возникать редко, однако может длиться в течение недель или даже месяцев и вызывать значительный термический износ. Тем не менее такая нагрузка не должна быть причиной аварии вследствие термического повреждения или снижения электрической прочности изоляции трансформатора.

Режим кратковременных аварийных перегрузок

Режим чрезвычайно высокой нагрузки, вызванный непредвиденными воздействиями, которые проводят к значительным нарушениям нормальной работы сети, при этом температура наиболее нагретой точки проводников достигает опасных значений и в некоторых случаях происходит временное снижение электрической прочности изоляции. Однако на короткий период времени этот режим может быть предпочтительнее других. Можно предполагать, что нагрузки такого типа будут возникать редко. Их необходимо по возможности быстрее снизить или на короткое время отключить трансформатор во избежание его повреждения. Допустимая продолжительность такой нагрузки меньше тепловой постоянной времени трансформатора и зависит от достигнутой температуры до перегрузки; обычно продолжительность перегрузки составляет менее получаса.

Согласно ГОСТ 14209-97 распределительные трансформаторы в режиме систематических нагрузок могут работать с перегрузкой до 1,5.

Таблица предельных значений температуры и тока для режимов нагрузки, превышающей номинальную :

Тип нагрузки

Трансформаторы

распределительные

средней мощности

большой мощности

Режим систематических нагрузок
Ток, отн. ед.

1,5

1,5

1,3

Температура наиболее нагретой точки и металлических частей, соприкасающихся с изоляционным материалом, °С

140

140

120

Температура масла в верхних слоях, °С

105

105

105

Режим продолжительных аварийных перегрузок
Ток, отн. ед.

1,8

1,5

1,3

Температура наиболее нагретой точки и металлических частей, соприкасающихся с изоляционным материалом, °С

150

140

130

Температура масла в верхних слоях, °С

115

115

115

Режим кратковременных аварийных перегрузок
Ток, отн. ед.

2,0

1,8

1,5

Температура наиболее нагретой точки и металлических частей, соприкасающихся с изоляционным материалом, °С

По 1.5.2

160

160

Температура масла в верхних слоях, °С

По 1.5.2

115

115

Знание о всех режимах работы сводится к тому, чтобы мы понимали, что в разных режимах происходит разный износ комплектующих деталей трансформатора. При перегрузках происходит перегрев отдельных деталей. При проектировании трансформаторов внутренней установки, следует вводить поправки на температуру окружающей среды, а также на количество трансформаторов в одном помещении.

Нагрузку в течение суток можно представить в виде двухступенчатого графика:

Двуступенчатый график нагрузки

Двухступенчатый график нагрузки

К1 – начальная нагрузка, предшествующая нагрузке или перегрузке К2 или нагрузка снижения К2, в долях номинальной мощности или номинального тока.

К2 – нагрузка или перегрузка, следующая за начальной нагрузкой К1, в долях номинальной мощности или номинального тока.

Вся проблема при выборе трансформатора заключается в том, что при проектировании, кроме расчетной мощности у нас практически ничего нет.

Правильно подобрать трансформатор с учетом допустимых перегрузок можно лишь имея такой график, поскольку производители трансформаторов предоставляют информацию по перегрузочной способности своих трансформаторов. К примеру, возьмем трансформатор Минского завода  им. Козлова. Данный завод выпускает трансформаторы по ГОСТ 11677-85. ГОСТ 11677-85 ссылается на ГОСТ 14209-97 в области допустимых перегрузок трансформаторов.

Рассмотрим перегрузочную способность распределительного трансформатора при температуре окружающей среды 20 градусов.

Нормы максимально допустимых систематических нагрузок распределительных трансформаторов

Нормы максимально допустимых систематических нагрузок распределительных трансформаторов

Если у нас трансформатор загружен на 80% и работает продолжительно, то 2 часа он сможет проработать с перегрузкой 1,45. Перегрузка загруженного на 100% трансформатора недопустима при температуре окружающей среды выше 20 градусов.

По таким таблицам можно очень точно определить перегрузочную способность масляного трансформатора.

Справочная информация:

1 ГОСТ 11677-85. Трансформаторы силовые. Общие технические условия.

2 ГОСТ 14209-97 (МЭК 354-91). Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов.

3 Перегрузочная способность силовых масляных трансформаторов мощностью 16…2500кВА Минского электротехнического завода имени В.И.Козлова.
Советую почитать:

Комментариев: 11 “Перегрузочная способность масляных силовых трансформаторов”

  1. Dmitry:

    Для меня это оказалась трудно читаемая статья... Завтра еще раз попробую.

  2. МИТЭК:

    В дополнение к статье могу добавить ссылку на полную Техническую документацию по сухим: масляным трансформаторам КТП Минского ЭТЗ им. Козлова. Может быть кому-то пригодится в работе.

    • k-igor:

      У меня к вам вопрос: для кого вы делаете опросные листы?

      • МИТЭК:

        Опросные листы предназначены для заказчиков, чтобы уточнить детали заказа. Поскольку требуемые характеристики оборудования могут отличаться от стандартных моделей, выпускаемых заводом.

        А также учитывая что Минский завод Козлова выпускает несколько моделей оборудования, например, трансформаторов типа ТМГ — 6 видов (ТМГ, ТМГ11, ТМГ12, ТМГ21, ТМГСУ, ТМГСУ11) — опросные листы помогают определиться с выбором более подходящей в данной ситуации модели. 

        С заказом КТП бывает еще больше нюансов. 

        • k-igor:

          Тогда понятно, я думал вы их делаете для проектировщиков))

          • МИТЭК:

            Для проектировщиков у нас есть раздел «Полные каталоги продукции», где присутствуют все тех. характеристики, чертежи, принципиальные электрические схемы и т.п.

            А какой еще информации по силовым трансформаторам и КТП сейчас не хватает проектировщикам, было бы интересно узнать?  

  3. k-igor:

    Неплохой подбор информации, буду изучать, может что полезное найду))

    1 Должна быть своевременная техническая поддержка. Задавал вопрос на завод Козлова...ответ до сих пор жду. Как к проектировщикам будут относиться, так и мы к их оборудованию)))

    2 Не зря я вам задал вопрос про опросные листы. Посмотрите статью про опросные листы, надеюсь вы поймете о чем я...

    • МИТЭК:

      Получить ответ от Завода Козлова можно быстрее, если задать вопрос через дилера Завода )).

      Статью обязательно посмотрю. 

  4. Елена:

    Добрый день, Игорь! Возник вопрос по теме... Подрядчики производят реконструкцию корпуса, но проектировщики не учли увеличение мощности! До проектирования нагрузка корпуса была 400кВт и на трансформаторной подстанции установлены трансформаторы 560кВа и 1000кВа. Сейчас добавляется еще 760кВт расчетной мощности, суммарная нагрузка на ТП 1160кВт. Следовательно необходима замена трансформатора с последующей реконструкцией ТП. Вопрос: если 560 кВа заменят на ТМЗ-1000кВа (т.е. на ТП 2×1000кВа)как будут функционировать трансформаторы? И на сколько максимально можно загрузить трансформатор?

    • k-igor:

      Какая категория электроснабжения? Нужно видеть схему электроснабжения.

      Если сделаете замену, то нагрузку нужно разделить на половину- на один трансформатор 580кВт и на второй 580кВт. Кз зависит от категории электроснабжения. Есть еще пару статей на блоге на эту тему.

  5. Елена:

    Спасибо за ответ. Категория электроснабжения II. Статьи почитаю!

Написать комментарий

Копирование информации без согласия автора запрещено!