Перегруз трансформатора по току – Перегрузка силовых трансформаторов (длительная допустимая и кратковременная аварийная)

Перегрузка силовых трансформаторов (длительная допустимая и кратковременная аварийная)

Перегрузка силовых трансформаторов важный параметр, необходимый как при проектировании, так и при эксплуатации электрических станций и подстанций

В статье представлены действующие нормативные документы, на основании которых определяются допустимые перегрузки трансформаторов

1. Допустимая длительная перегрузка силовых трансформаторов по ПТЭ

Тип трансформаторов Длительно допустимая перегрузка*
Масляные 5%** [п. 5.3.14 ПТЭ ЭСС], [п. 2.1.20 ПТЭП]
С жидким негорючим диэлектриком 5%** [п. 2.1.20 ПТЭП]
Сухие*** устанавливаются заводской инструкцией [5.3.15 ПТЭ ЭСС]

Примечания:

* — под длительно допустимой понимается сколь угодно долгая продолжительность перегрузки;

** — указана перегрузка в %  номинального тока ответвления (если напряжение на ответвлении не превышает номинального)

*** — на практике сухие трансформаторы стараются не перегружать;

Кроме того, для трансформаторов в зависимости от режима работы допускаются систематические перегрузки, значение и длительность которых регламентируются типовой инструкцией по эксплуатации трансформаторов и инструкциями заводов-изготовителей [п. 5.3.14 ПТЭ ЭСС], [п. 2.1.20 ПТЭП].

 

2. Аварийная кратковременная перегрузка трансформатора по ПТЭ

В аварийных режимах допускается кратковременная перегрузка трансформаторов сверх номинального тока при всех системах охлаждения независимо от длительности и значения предшествующей нагрузки и температуры охлаждающей среды в следующих пределах [5.3.15 ПТЭ ЭСиС] , [п. 2.1.20 ПТЭ П]:

Масляные трансформаторы
Перегрузка по току, % 30 45 60 75 100
Длительность перегрузки, мин 120 80 45 20 10
Сухие трансформаторы
Перегрузка по току, % 20 30 40 50 60
Длительность перегрузки, мин 60 45 32 18 5

3. Аварийная кратковременная перегрузка трансформатора по Приказу Минэнерго РФ N250 от 06.05.2014 г.

В соответствии с Приложением №1 «Методических указаний по определению степени загрузки вводимых после строительства объектов электросетевого хозяйства»(утв. Приказом Минэнерго РФ N250 от 06.05.2014 г):

Допустимые аварийные перегрузки для силовых (авто-) трансформаторов различной системы охлаждения в зависимости от температуры (°С) охлаждающей среды (в долях от номинального тока)

Температура (°С) охлаждающей среды Система
охлаждения
М, Д ДЦ, Ц
Для трансформаторов со сроком эксплуатации менее 30 лет
-20°С и ниже 1,5 1,5
-10°С 1,5 1,4
0°С 1,4 1,4
10°С 1,3 1,3
20°С 1,3 1,2
30°С 1,2 1,2
40°С
1,1 1,1
Для трансформаторов со сроком эксплуатации более 30 лет
-20°С и ниже 1,2
-10°С 1,2
0°С 1,15
10°С 1,0
20°С 1,0
30°С 1,0
40°С 1,0

4. Аварийная кратковременная перегрузка трансформатора по ГОСТ 14209-97 (упрощенные таблицы)

Допустимые аварийные перегрузки без учета предшествующей нагрузки (по ГОСТ 14209-97, Таблица Н.1)

Продолж. перегрузки в течение суток, ч Перегрузка в долях номинального тока, в зависимости от температуры охлаждающей среды во время перегрузки
-25°С ONAN ON OF OD
0,5 2,0 1,8 1,6 1,4
1,0 1,9 1,7 1,6 1,4
2,0 1,9 1,7 1,5 1,4
4,0 1,8 1,6 1,5 1,4
8,0 1,7 1,6 1,5 1,4
24,0 1,7 1,6 1,5 1,4
-20° C ONAN ON OF OD
0,5 1,9 1,7 1,6 1,5
1,0 1,9 1,6 1,5 1,4
2,0 1,8 1,6 1,5 1,4
4,0 1,7 1,6 1,5 1,4
8,0 1,7 1,5 1,5 1,4
24,0 1,6 1,5 1,5 1,4
-10° C ONAN ON OF OD
0,5 1,7 1,6 1,5 1,4
1,0 1,7 1,5 1,5 1,4
2,0 1,7 1,5 1,5 1,3
4,0 1,6 1,5 1,4 1,3
8,0 1,6 1,5 1,4 1,3
24,0 1,6 1,5 1,4 1,3
0° C ONAN ON OF OD
0,5 1,7 1,5 1,4 1,3
1,0 1,7 1,5 1,4 1,3
2,0 1,6 1,5 1,4 1,3
4,0 1,6 1,4 1,4 1,3
8,0 1,6 1,4 1,4 1,3
24,0 1,5 1,4 1,4 1,3
10° C ONAN ON OF OD
0,5 1,7 1,4 1,4 1,3
1,0 1,6 1,4 1,4 1,3
2,0 1,5 1,4 1,3 1,2
4,0 1,5 1,3 1,3 1,2
8,0 1,5 1,3 1,3 1,2
24,0 1,5 1,3 1,3 1,2
20° C ONAN ON OF OD
0,5
1,5
1,3 1,3 1,2
1,0 1,4 1,3 1,3 1,2
2,0 1,4 1,3 1,3 1,2
4,0 1,4 1,3 1,2 1,2
8,0 1,4 1.3 1,2 1,2
24,0 1,4 1,3 1,2 1,2
30° C ONAN ON OF OD
0,5 1,4 1,2 1,2 1,2
1,0 1,3 1,2 1,2 1,2
2,0 1,3 1,2 1,2 1,2
4,0 1,3 1,2 1,2 1,1
8,0 1,3 1,2 1,2 1,1
24,0 1,3 1,2 1,2 1,1
40° C ONAN ON OF OD
0,5 1,3 1,2 1,2 1,2
1,0 1,3 1,2 1,2 1,1
2,0 1,3
1,2
1,1 1,1
4,0 1,2 1,2 1,1 1,1
8,0 1,2 1,1 1,1 1,1
24,0 1,2 1,1 1,1 1,1

Допустимые аварийные перегрузки без учета предшествующей нагрузки, не превышающей 0,8 номинального тока (по ГОСТ 14209-97, Таблица Н.2)

Продолж. перегрузки в течение суток, ч Перегрузка в долях номинального тока, в зависимости от температуры охлаждающей среды во время перегрузки
-25°С ONAN ON OF OD
0,5 2,0 2,0 1,9 1,7
1,0 2,0 2,0 1,7 1,6
2,0 2,0 1,9 1,7 1,5
4,0 1,9 1,7 1,6 1,5
8,0 1,7 1,6 1,6 1,4
24,0 1,7 1,5 1,6 1,4
-20° C ONAN ON OF
OD
0,5 2,0 2,0 1,8 1,6
1,0 2,0 2,0 1,7 1,5
2,0 2,0 1,9 1,6 1,4
4,0 1,8 1,6 1,5 1,4
8,0 1,7 1,5 1,5 1,4
24,0 1,7 1,5 1,5 1,4
-10° C ONAN ON OF OD
0,5 2,0 2,0 1,7 1,6
1,0 2,0 1,9 1,6 1,5
2,0 1,9 1,8 1,5 1,4
4,0 1,7 1,6 1,5 1,3
8,0 1,6 1,5 1,4 1,3-
24,0 1,5 1,5 1,4 1,3
0° C ONAN ON OF OD
0,5 2,0 2,0 1,7OF 1,5
1,0 2,0 1,8 1,6 1,4
2,0 1,9 1,7 1,5 1,3
4,0 1,7 1,5 1,4 1,3
8,0 1,6 1,4 1,4 1,3
24,0 1,5 1,4 1,4 1,3
10° C ONAN ON OF OD
0,5 2,0 1,9 1,6 1,5
1,0 1,9 1,7 1,5 1,4
2,0 1,8 1,5 1,4 1,3
4,0 1,6 1,4 1,3 1,2
8,0 1,5 1,3 1,3 1,2
24,0 1,5 1,3 1,3 1,2
20° C ONAN ON OF OD
0,5 2,0 1,8 1,5 1,4
1,0 1,8 1,6 1,4 1,3
2,0 1,7 1,5 1,3 1,2
4,0 1,5 1,3 1,3 1 ,2
8,0
1,4 1,3 1,3 1,2
24,0 1,4 1,3 1,3 1,2
30° C ONAN ON OF OD
0,5 1,9 1,7 1,4 1,3
1,0 1,8 1,5 1,3 1,3
2,0 1,6 1,4 1,2 1.2
4,0 1,4 1,3 1,2 1,1
8,0 1,3 1,2 1,2 1,1
24,0 1,2 1,2 1,2 1,1
40° C ONAN ON OF OD
0,5 1,8 1,6 1,3 1,3
1,0 1,7 1,4 1,3 1,2
2,0 1,5 1,3 1,2 1,1
4,0 1,3 1,2 1,1 1,1
8,0 1,2 1,1 1,1 1,1
24,0 1,2 1,1 1,1 1,1

Система охлаждения трансформаторов

Обозначение Наименование
Д (ONAF) масляное охлаждение с дутьем и с естественной циркуляцией масла
М (ONAN) естественное масляное охлаждение
ДЦ (OFAF) масляное охлаждение с дутьем и с принудительной циркуляцией масла
Ц (OFWF) масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла
ON обозначает виды охлаждения ONAN или ONAF
OF обозначает виды охлаждения OFAF или OFWF

Перечень НТД по вопросу перегрузки трансформаторов

— «Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации», утв. приказом Министерства энергетики РФ от 19 июня 2003 г. N 229 (ПТЭ ЭСС)

— «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей», утв. приказом Министерства энергетики РФ от 13 января 2003 г. N 6 (ПТЭ П)

— «Методические указания по определению степени загрузки вводимых после строительства объектов электросетевого хозяйства, а также по определению и применению коэффициентов совмещения максимума потребления электрической энергии (мощности) при определении степени загрузки таких объектов», утв. приказом Министерства энергетики РФ от 6 мая 2014 г. N 250.

— ГОСТ 14209-97 «Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов», введен в действие в качестве Государственного стандарта Российской Федерации с 01.01.2002

— СТО 56947007-29.180.01.116-2012 «Инструкция по эксплуатации трансформаторов», утв. приказом ОАО «ФСК ЕЭС» от 02.03.2012 № 113

— Проект норматива «Требования к перегрузочной способности трансформаторов и автотрансформаторов, установленных на объектах электроэнергетики, и ее поддержанию» (подготовлен Минэнерго России 23.07.2018)


 
 

elensis.ru

2.2.3. Допустимые перегрузки трансформаторов и автотрансформаторов

2.2.3. Допустимые перегрузки трансформаторов и автотрансформаторов

Допустимые перегрузки трансформаторов и автотрансформаторов (далее — трансформаторов) в нормальных режимах работы определяются старением изоляции его обмоток — бумаги. Старение изоляции приводит к изменению исходных электрических, механических и химических свойств изоляционных материалов трансформаторов. Сроком естественного износа трансформатора, работающего в номинальном режиме, считается срок, равный примерно 20 годам.

Для нормального суточного износа изоляции трансформатора температура наиболее нагретой точки его обмоток не должна превышать 98 °C. По правилу, предложенному немецким ученым Монтзингером, следует, что если температуру увеличить на 8 °C, срок службы изоляции сократится примерно в 2 раза. В данном случае под температурой наиболее нагретой точки подразумевается температура наиболее нагретого внутреннего слоя обмотки верхней катушки трансформатора.

На практике трансформаторы работают, как правило, с переменной нагрузкой в условиях непрерывно изменяющейся температуры охлаждающей среды. В таких условиях при перегрузках может иметь место форсированный износ изоляции. При нагрузках же меньше номинальной изоляция недоиспользуется, что также экономически нецелесообразно. Следовательно, режим работы трансформатора должен быть оптимальным, то есть близким к расчетному.

Согласно ПТЭ, допускается длительная перегрузка масляных трансформаторов и трансформаторов с жидким негорючим диэлектриком любой обмотки по току на 5 %, если напряжение их обмоток не выше номинального; при этом для обмоток с ответвлениями нагрузка не должна превышать 1,05 номинального тока ответвления. В автотрансформаторе ток в общей обмотке должен быть не выше наибольшего длительно допустимого тока этой обмотки.

Продолжительные допустимые нагрузки сухих трансформаторов устанавливаются в стандартах и технических условиях конкретных групп и типов трансформаторов.

В ряде случаев такой допустимой перегрузки для оптимального использования изоляции трансформатора оказывается недостаточно. В этом случае продолжительность и значения перегрузок трансформаторов номинальной мощностью до 100 МВА находят по графикам нагрузочной способности в зависимости от суточного графика нагрузки, эквивалентной температуры охлаждающей среды и постоянной времени трансформатора. Это же правило относится и к трансформаторам с расщепленными обмотками.

Если при наступлении перегрузки у оперативного персонала отсутствуют суточные графики нагрузки и персонал не может воспользоваться графиками нагрузочной способности для определения допустимой перегрузки, рекомендуется пользоваться данными табл. 2.2 и 2.3 — в зависимости от системы охлаждения трансформатора (см. также п. 2.2.4).

Таблица 2.2

Таблица 2.3

Окончание табл. 2.3

Из этих таблиц следует, что систематические перегрузки, допустимые после нагрузки ниже номинальной, устанавливаются в зависимости от превышения температуры верхних слоев масла над температурой охлаждающей среды, которое определяется не позднее начала наступления перегрузки.

Кроме систематических перегрузок в зимние месяцы года допускаются 1 %-ные перегрузки трансформаторов на каждый процент недогрузки летом, но не более чем на 15 %. Это правило применяется в том случае, если максимум нагрузки не превышал номинальной мощности трансформатора.

Перегрузки по нагрузочной способности и по 1 %-ному правилу могут применяться одновременно при условии, если суммарная нагрузка не превышает 150 % номинальной мощности трансформатора.

При возникновении аварий, например, при выходе из работы одного из параллельно работающих трансформаторов и отсутствии резерва, разрешается аварийная перегрузка оставшихся в работе трансформаторов независимо от длительности и значения предшествующей нагрузки и температуры охлаждающей среды.

При разрешенных аварийных перегрузках форсированный износ изоляции и сокращение ее срока службы считается меньшим злом, чем аварийное отключение потребителей электроэнергии.

В соответствии с ПТЭ, в аварийных режимах допускается кратковременная перегрузка трансформаторов сверх номинального тока при всех системах охлаждения независимо от длительности и значения предшествующей нагрузки и температуры охлаждающей среды в следующих пределах:

Допускается продолжительная работа трансформаторов (при нагрузке не выше номинальной мощности) при повышении напряжения на любом ответвлении любой обмотки на 10 % сверх номинального напряжения данного ответвления. При этом напряжение на любой из обмоток должно быть не выше наибольшего рабочего напряжения.

Во избежание повреждения трансформаторов и развития аварии величины и время аварийных перегрузок трансформаторов должны находиться под контролем.

За время аварийной перегрузки оперативно-ремонтный персонал должен принять меры по замене поврежденного оборудования резервным, а затем разгрузить перегруженные трансформаторы до номинальной мощности отключением менее ответственных по категории надежности электроснабжения потребителей.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

info.wikireading.ru

Перегрузка трансформаторов тока | Заметки электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

В сегодняшней статье я хотел бы поделиться с Вами информацией по перегрузке трансформаторов тока и последствиями, возникающими при этом явлении.

В качестве примера я сошлюсь на реальный случай, который произошел буквально на днях на одной из распределительных подстанций.

В общем, дело было так. Низковольтная распределительная подстанция, щит 220 (В).

Прошу обратить внимание на то, что трехфазные сети с изолированной нейтралью и линейным напряжением 220 (В) и 500 (В) все еще используются у нас на производстве, поэтому особо не удивляйтесь.

На одном из фидеров ведется коммерческий учет электроэнергии с помощью счетчика ПСЧ-4ТМ.05МК.16, который подключен через два трансформатора тока ТОП-0,66 с коэффициентом трансформации 50/5. Сейчас про схему подключения я говорить не буду — на эту тему читайте отдельную статью: схемы подключения счетчиков электрической энергии через трансформаторы тока.

Для контроля тока нагрузки в фазе А подключен щитовой амперметр типа Э30, откалиброванный на коэффициент трансформации 50/5.

Вот принципиальная однолинейная схема этого присоединения.

Вот графики нагрузок за последние 2 месяца: сентябрь и октябрь. Эти данные я выгрузил из 30-минутных профилей мощности данного электросчетчика.

Средняя нагрузка за сентябрь составила 8,04 (А), максимальная нагрузка — 43,2 (А).

Средняя нагрузка за октябрь составила 11,7 (А), максимальная нагрузка — 103,05 (А).

Ничего не предвещало беды, пока потребитель однажды резко не увеличил потребляемую мощность. Как видите, с середины октября нагрузка стала частенько превышать 50 (А). Дело в том, что в это время потребитель приобрел и установил какой-то мощный станок. Соответственно, нагрузка на фидере резко возросла и порой превышала более 100% от номинального первичного тока наших ТТ.

Но всем известно, что у трансформаторов тока имеется некоторая перегрузочная способность и он способен кратковременно выдерживать некоторое увеличение нагрузки.

Существует единственный и действующий ГОСТ 7746-2001, по которым изготавливают трансформаторы тока и в котором упоминается про их допустимую перегрузку. В п.6.6.2 этого ГОСТа говорится следующее:

А вот эта самая таблица 10 (для наглядности я ее разбил на несколько частей).

Как видите, наибольший рабочий первичный ток не у всех ТТ превышает номинальный.

Чуть ниже по тексту в этом ГОСТе имеется примечание о том, что допускается кратковременно увеличивать первичный ток трансформаторов тока на 20% по отношению к его наибольшему рабочему первичному току, но по согласованию с производителем и не более 2 часов в неделю.

В нашем же случае потребитель ничего не согласовывал, а просто увеличил первичный ток ТТ даже не на 20%, а более, чем на 100%, что и привело к следующим последствиям.

Повышенный ток вызвал значительный нагрев обмоток ТТ. По фотографиям оплавленных корпусов уже снятых трансформаторов тока видно, что в основном грелась вторичная обмотка. Это объясняется тем, что при превышении тока нагрузки магнитопровод мог уйти в насыщение, а следовательно, грелась не только вторичная обмотка, но и само «железо».

Если бы оперативный персонал при периодическом осмотре вовремя не заметил зашкалившую стрелку амперметра и не почувствовал запах гари и оплавленной изоляции, то последствия могли быть еще более серьезней, например, вплоть до короткого замыкания. Вот ссылочка, где на примерах из своей практики я рассказывал про последствия от коротких замыканий. Тогда бы точно пришлось менять не только трансформаторы тока.

Поэтому и было решено немедленно отключать данный фидер!

По этому инциденту пока еще ведется расследование, но в любом случае за нарушение эксплуатации электроустановки потребитель понесет наказание, согласно действующего законодательства (скорее всего штраф). Естественно, что ему же придется оплатить приобретение новых трансформаторов тока и услуги по их замене.

С учетом изменившейся нагрузки потребитель запросил увеличить выделяемую мощность, поэтому было решено установить трансформаторы тока ТТИ-А с коэффициентом трансформации 150/5, что мы успешно и сделали. Также нам пришлось заменить щитовой амперметр, откалиброванный на коэффициент 150/5 с пределом 150 (А).

Замену трансформаторов тока, как на высоковольтных, так и на низковольтных подстанциях, по тем или иным причинам мы производим с регулярной периодичностью.

Вот буквально около месяца назад на этой же подстанции мы производили замену стареньких трансформаторов тока КЛ-0,66 на ТТИ-А. У меня даже фотографии сохранились — до замены и после. Причина замены: не прошли очередную поверку.

Зачастую старые ТТ, в основном такие как, ТК-10 или ТК-20 выходят из строя по причине ухудшения изоляции первичной обмотки, но об этом я напишу как-нибудь в следующий раз.

В конце статьи посмотрите видеоролик, который я снял в момент перегрузки трансформаторов тока на данном фидере — очень впечатляет такой режим работы:

P.S. Будьте внимательны и не перегружайте трансформаторы тока свыше номинальных или допустимых значений. Спасибо за внимание.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:


zametkielectrika.ru

Допустимые перегрузки трансформаторов | Онлайн журнал электрика


При эксплуатации силовых трансформаторов приходится в отдельные часы суток перегружать их так, чтоб за счет недогрузки в другие часы обеспечить дневной износ изоляции обмоток от перегрева не выше того износа, который отвечает номинальному режиму работы трансформатора, так как изменение температуры изоляции на 6 °С вызывает изменение срока службы ее в два раза.

Продолжительность t раз в день допустимой периодической перегрузки трансформатора, оцениваемой коэффициентом превышения нагрузки K2, находится в зависимости от коэффициента исходной нагрузки K1 трансформатора, номинальной мощности его Sном, системы остывания, неизменной времени нагрева и эквивалентной температуры охлаждающего воздуха, соответственной данному периоду года.

Коэффициенты K1 и K2 определяют отношениями эквивалентных соответственно исходного и наибольшего токов к номинальному току трансформатора, при этом под эквивалентными величинами понимают их средние квадратические значения до пришествия большей нагрузки и за период ее максимума.

Графики нагрузочной возможности трансформаторов К2 (K1), отвечающие различной продолжительности t периодической перегрузки (рис. 1), позволяют по данному исходному состоянию трансформатора, характеризуемому коэффициентом K1 определяемому по суточному графику нагрузки I(t) за 10 ч до пришествия максимума ее, и данной длительности t периодической перегрузки отыскать допустимый коэффициент перегрузки К2 на период наибольшей нагрузки трансформатора.

 

Рис. 1. Графики нагрузочной возможности трехфазных трансформаторов номинальной мощностью до 1000 кВА с естественной циркуляцией воздуха и масла и неизменной времени нагрева 2,5 ч при эквивалентной температуре охлаждающего воздуха 20 °С.

Эквивалентная температура охлаждающего воздуха — постоянная температура его, при которой имеет место тот же износ изоляции обмоток трансформатора, несущего неизменную нагрузку, что и при имеющейся переменной температуре воздуха. При фактически постоянной нагрузке и отсутствии периодических дневных и сезонных колебаний эквивалентную температуру охлаждающего воздуха принимают равной 20 °С.

Если максимум среднего графика нагрузки I(t) в летнее время меньше номинальной мощности трансформатора, то в зимние месяцы допускается дополнительная 1 %-я перегрузка трансформатора на каждый процент недогрузки летом, но менее чем на 15 %, при этом суммарная нагрузка должна быть менее 150 % номинальной.

В аварийных случаях допускают краткосрочную перегрузку трансформаторов сверх номинальной, которая сопровождается завышенным износом изоляции обмоток и понижением срока службы трансформаторов (смотрите таблицу).

Допустимые краткосрочные перегрузки трансформаторов при аварийных режимах

Трансформаторы

маслонаполненные сухие
перегрузка сверхноминального тока, % длительнось перегрузки трансформатора, мин. перегрузка сверхноминального тока, % длительнось перегрузки трансформатора, мин.
30 120 20 60
45 80 30 45
60 45 40 32
75 20 50 18
100 10 60 5
200 1,5

Такие перегрузки допустимы при всех системах остывания независимо от предыдущего режима, температуры охлаждающего воздуха и места установки трансформаторов при условии, что температура масла в верхних слоях не выше 115°С. Кроме этого, для маслонаполненных трансформаторов, работающих с коэффициентом исходной нагрузки К1 < 0,93, допускается перегрузка на 40 % сверх номинального тока менее 5 суток на время максимумов нагрузки общей длительностью менее 6 ч в день при принятии всех мер для усиления остывания трансформатора.

При переменной нагрузке на подстанцию с несколькими трансформаторами нужно составить график включений и отключений параллельно работающих трансформаторов с тем, чтоб достигнуть эконом режимов их работы.

В реальных критериях приходится несколько отклоняться от расчетного режима с тем, чтоб число оперативных переключений каждого трансформатора не превышало 10 в течение суток, т. е. не приходилось бы отключать трансформаторы наименее чем на 2 — 3 ч.

 

При параллельной работе трансформаторов суммарная нагрузка на трансформаторную подстанцию должна обеспечить достаточную нагрузку каждому из их, о чем судят по свидетельствам соответственных амперметров, установка которых для трансформаторов номинальной мощностью 1000 кВА и выше неотклонима.

Современные трансформаторы, работающие при большой магнитной индукции, не должны находиться в эксплуатации при значимом повышении первичного напряжения, потому что это сопровождается повышением утрат электронной энергии на нагрев магнитопроводов. Долгое увеличение первичного напряжения при нагрузке трансформатора не выше номинальной допускают до 5 % напряжения данного ответвления, а при нагрузке его на 25 % номинальной мощности — до 10 %, которое может быть допущено и при нагрузке не выше номинальной продолжительностью до 6 ч в день.

Степень неравномерности нагрузки по фазам трансформатора не должна превосходить 20 %. Она определяется так:

Kн = (Iмах — Iср / Iср) х 100,

где, Iмах — ток перегруженной фазы в момент большей нагрузки трансформатора, Iср — средний ток 3-х фаз трансформатора в тот же момент.

Школа для электрика

Читайте также кредиты инвалидам 1, 2, 3 группы какие банки дают

elektrica.info

Защита от перегрузки трансформатора, допустимые прегрузки

Все оборудование, которое используется в силовых установках должно быть надежно защищено от образования кратковременных перегрузок. Защита трансформатора от перенапряжений может потребоваться, чтобы проверить, какие нагрузки сможет выдержать устройство. Для защиты обычно специалисты используют предохранители. Если один трансформатор выполнит аварийное завершение работы, тогда другие устройства смогут полностью компенсировать номинальное напряжение. Именно этот процесс позволит обеспечить надежную работу устройства.

Основные виды защиты силовых трансформаторов:

Допустимые перегрузки силовых трансформаторов по напряжению

Причины допустимых перегрузок трансформаторов и автотрансформаторов  в нормальных режимах работы определяются старением изоляции его обмоток — бумаги. Старение изоляции приводит к изменению исходных электрических, механических и химических свойств изоляционных материалов трансформаторов. Сроком естественного износа трансформатора, работающего в номинальном режиме, считается срок, равный примерно 20 годам.

Для нормального суточного износа изоляции трансформатора температура наиболее нагретой точки его обмоток не должна превышать 98 °C. По правилу, предложенному немецким ученым Монтзингером, следует, что если температуру увеличить на 8 °C, срок службы изоляции сократится примерно в 2 раза. В данном случае под температурой наиболее нагретой точки подразумевается температура наиболее нагретого внутреннего слоя обмотки верхней катушки трансформатора.

На практике трансформаторы работают, как правило, с переменной нагрузкой в условиях непрерывно изменяющейся температуры охлаждающей среды. В таких условиях при перегрузках может иметь место форсированный износ изоляции. При нагрузках же меньше номинальной изоляция недоиспользуется, что также экономически нецелесообразно.

Следовательно, режим работы трансформатора должен быть оптимальным, то есть близким к расчетному.

Согласно ПТЭ, допускается длительная перегрузка масляных трансформаторов и трансформаторов с жидким негорючим диэлектриком любой обмотки по току на 5 %, если напряжение их обмоток не выше номинального; при этом для обмоток с ответвлениями нагрузка не должна превышать 1,05 номинального тока ответвления. В автотрансформаторе ток в общей обмотке должен быть не выше наибольшего длительно допустимого тока этой обмотки.

Продолжительные допустимые нагрузки сухих трансформаторов устанавливаются в стандартах и технических условиях конкретных групп и типов трансформаторов.

В ряде случаев такой допустимой перегрузки для оптимального использования изоляции силового трансформатора оказывается недостаточно. В этом случае продолжительность и значения перегрузок трансформаторов номинальной мощностью до 100 МВА находят по графикам нагрузочной способности в зависимости от суточного графика нагрузки, эквивалентной температуры охлаждающей среды и постоянной времени трансформатора. Это же правило относится и к трансформаторам с расщепленными обмотками.

Если при наступлении перегрузки у оперативного персонала отсутствуют суточные графики нагрузки и персонал не может воспользоваться графиками нагрузочной способности для определения допустимой перегрузки, рекомендуется пользоваться данными табл. 2.2 и 2.3 — в зависимости от системы охлаждения трансформатора (см. также п. 2.2.4).

Таблица 2.2

допустимая перегрузка

Таблица 2.3

таблица допустимой продолжительности перегрузки трансформатора

Окончание табл. 2.3

таблица допустимой продолжительности перегрузки трансформатора

Из этих таблиц следует, что систематические перегрузки, допустимые после нагрузки ниже номинальной, устанавливаются в зависимости от превышения температуры верхних слоев масла над температурой охлаждающей среды, которое определяется не позднее начала наступления перегрузки.

Кроме систематических перегрузок в зимние месяцы года допускаются 1 %-ные перегрузки силовых трансформаторов на каждый процент недогрузки летом, но не более чем на 15 %. Это правило применяется в том случае, если максимум нагрузки не превышал номинальной мощности трансформатора.

Перегрузки по нагрузочной способности и по 1 %-ному правилу могут применяться одновременно при условии, если суммарная нагрузка не превышает 150 % номинальной мощности трансформатора.

При возникновении аварий, например, при выходе из работы одного из параллельно работающих трансформаторов и отсутствии резерва, разрешается аварийная перегрузка оставшихся в работе трансформаторов независимо от длительности и значения предшествующей нагрузки и температуры охлаждающей среды.

При разрешенных аварийных перегрузках форсированный износ изоляции и сокращение ее срока службы считается меньшим злом, чем аварийное отключение потребителей электроэнергии.

В соответствии с ПТЭ, в аварийных режимах допускается кратковременная перегрузка трансформаторов сверх номинального тока при всех системах охлаждения независимо от длительности и значения предшествующей нагрузки и температуры охлаждающей среды в следующих пределах:

таблица допустимой продолжительности перегрузки трансформатора

Допускается продолжительная работа трансформаторов (при нагрузке не выше номинальной мощности) при повышении напряжения на любом ответвлении любой обмотки на 10 % сверх номинального напряжения данного ответвления. При этом напряжение на любой из обмоток должно быть не выше наибольшего рабочего напряжения.

Во избежание повреждения трансформаторов и развития аварии величины и время аварийных перегрузок трансформаторов должны находиться под контролем.

Время работы трансформатора при аварийной  перегрузке определяется оперативно-ремонтным персоналом, он должен принять меры по замене поврежденного оборудования резервным, а затем разгрузить перегруженные трансформаторы до номинальной мощности отключением менее ответственных по категории надежности электроснабжения потребителей.

Допустимая длительная перегрузка силовых трансформаторов по ПТЭ

Тип трансформаторов Длительно допустимая перегрузка*
Масляные 5%** [п. 5.3.14 ПТЭ ЭСС], [п. 2.1.20 ПТЭП]
С жидким негорючим диэлектриком 5%** [п. 2.1.20 ПТЭП]
Сухие*** устанавливаются заводской инструкцией [5.3.15 ПТЭ ЭСС]

Примечания:

* — под длительно допустимой понимается сколь угодно долгая продолжительность перегрузки;

** — указана перегрузка в % номинального тока ответвления (если напряжение на ответвлении не превышает номинального)

*** — на практике сухие трансформаторы стараются не перегружать;

Кроме того, для трансформаторов в зависимости от режима работы допускаются систематические перегрузки, значение и длительность которых регламентируются типовой инструкцией по эксплуатации трансформаторов и инструкциями заводов-изготовителей [п. 5.3.14 ПТЭ ЭСС], [п. 2.1.20 ПТЭП].

Видео: Проверка защиты трансформатора

transformator220.ru

Расчет силового трансформатора: по мощности, нагрузке, формулы

Расчет и выбор силового трансформатора по мощности и количеству

Расчетный срок службы трансформатора обеспечивается при соблюдений условий:

Расчет и выбор силового трансформатора по мощности и количеству

При проектировании, строительстве, пуске и эксплуатации эти условия никогда не выполняются (что и определяет ценологическаятеория).

Определение номинальной мощности трансформатора

Для правильного выбора номинальной мощности трансформатора (автотрансформатора) необходимо располагать суточным графиком нагрузки, из которого известна как максимальная, так и среднесуточная активная нагрузки данной подстанции, а также продолжительность максимума нагрузки.

График позволяет судить, соответствуют ли эксплуатационные условия загрузки теоретическому сроку службы (обычно 20…25 лет), определяемому заводом изготовителем.

Для относительного срока службы изоляции и (или) для относительного износа изоляции пользуются выражением, определяющим экспоненциальные зависимости от температуры. Относительный износ L показывает, во сколько раз износ изоляции при данной температуре больше или меньше износа при номинальной температуре. Износ изоляции за время оценивают по числу отжитых часов или суток: Н=Li.

В общем случае, когда температура изоляции не остается постоянной во времени, износ изоляции определяется интегралом:

Расчет и выбор силового трансформатора по мощности и количеству

В частности, среднесуточный износ изоляции:

Расчет и выбор силового трансформатора по мощности и количеству

Влияние температуры изоляции определяет, сколько часов с данной температурой может работать изоляция при условии, что ееизнос будет равен нормированному износу за сутки:

Расчет и выбор силового трансформатора по мощности и количеству

При температуре меньше 80°С износ изоляции ничтожен и им можно пренебречь. Температура охлаждающей среды, как правило, не равна номинальной температуре и, кроме того, изменяется во времени. В связи с этим для упрощения расчетов используют эквивалентную температуру охлаждающей среды, под которой понимают такую неизменную за расчетный период температуру, при которой износ изоляции трансформатора будет таким же, как и при изменяющейся температуре охлаждающей среды в тот же период.

Допускается принимать эквивалентную температуру за несколько месяцев или год равной среднемесячным температурам или определять эквивалентные температуры по специальным графикам зависимости эквивалентных месячных температур от среднемесячных и среднегодовых, эквивалентных летних (апрель—август), осенне-зимних (сентябрь—март) и годовых температур от среднегодовых.

Если при выборе номинальной мощности трансформатора на однотрансформаторной подстанции исходить из условия

Расчет и выбор силового трансформатора по мощности и количеству

(где Рмах — максимальная активная нагрузка пятого года эксплуатации; Рр — проектная расчетная мощность подстанции), то при графике с кратковременным пиком нагрузки (0,5… 1,0 ч) трансформатор будет длительное время работать с недогрузкой. При этом неизбежно завышение номинальной мощности трансформатора и, следовательно, завышение установленной мощности подстанции.

В ряде случаев выгоднее выбирать номинальную мощность трансформатора близкой к максимальной нагрузке достаточной продолжительности с полным использованием его перегрузочной способности с учетом систематических перегрузок в нормальном режиме.

Режимы работы трансформатора

Наиболее экономичной работа трансформатора по ежегодным издержкам и потерям будет в случае, когда в часы максимума он работает с перегрузкой (эксплуатация же стремится работать в режимах, когда в часы максимума загрузки данного трансформатора он не превышает свою номинальную мощность). В реальных условиях значение допустимой нагрузки выбирается в соответствии с графиком нагрузки и коэффициентом начальной нагрузки и зависит также от температуры окружающей среды, при которой работает трансформатор.

Коэффициент нагрузки, или коэффициент заполнения суточного графика нагрузки, практически всегда меньше единицы:

Расчет и выбор силового трансформатора по мощности и количеству

В зависимости от характера суточного графика нагрузки (коэффициента начальной загрузки и длительности максимума), эквивалентной температуры окружающей среды, постоянной времени трансформатора и вида его охлаждения согласно ГОСТ допускаются систематические перегрузки трансформаторов.

Перегрузки силовых трансформаторов

Перегрузки определяются преобразованием заданного графика нагрузки в эквивалентный в тепловом отношении (рис. 3.5). Допустимая нагрузка трансформатора зависит от начальной нагрузки, максимума нагрузки и его продолжительности и характеризуется коэффициентом превышения нагрузки:

Расчет и выбор силового трансформатора по мощности и количеству

Расчет и выбор силового трансформатора по мощности и количеству

Допустимые систематические перегрузки трансформаторов определяются из графиков нагрузочной способности трансформаторов, задаваемых таблично или графически. Коэффициент перегрузки передается в зависимости от среднегодовой температуры воздуха /сп вида охлаждения и мощности трансформаторов, коэффициента начальной нагрузки кн н и продолжительности двухчасового эквивалентного максимума нагрузки tmах.

Для других значений tmax допустимый можно определить по кривым нагрузочной способности трансформатора.

Если максимум графика нагрузки в летнее время меньше номинальной мощности трансформатора, то в зимнее время допускается длительная 1%я перегрузка трансформатора на каждый процент недогрузки летом, но не более чем на 15 %. Суммарная систематическая перегрузка трансформатора не должна превышать 150 %. При отсутствии систематических перегрузок допускается длительная нагрузка трансформаторов током на 5 % выше номинального при условии, что напряжение каждой из обмоток не будет превышать номинальное.

На трансформаторах допускается повышение напряжения сверх номинального: длительно — на 5 % при нагрузке не выше номинальной и на 10% при нагрузке не выше 0,25 номинальной; кратковременно (до 6 ч в сутки) — на 10 % при нагрузке не выше номинальной.

 Дополнительные перегрузки одной ветви за счет длительной недогрузки другой допускаются в соответствии с указаниями заводом — изготовителя. Так, трехфазные трансформаторы с расщепленной обмоткой 110 кВ мощностью 20, 40 и 63 М ВА допускают следующие относительные нагрузки: при нагрузке одной ветви обмотки 1,2; 1,07; 1,05 и 1,03 нагрузки другой ветви должны составлять соответственно 0; 0,7; 0,8 и 0,9.

Расчет номинальной мощности трансформатора

Номинальная мощность, MB • А, трансформатора на подстанции с числом трансформаторов п > 1 в общем виде определяется из выражения

Расчет и выбор силового трансформатора по мощности и количеству

Для сетевых подстанций, где примерно до 25 % потребителей из числа малоответственных в аварийном режиме может быть отключено, обычно принимается равным 0,75…0,85. При отсутствии потребителей III категории К 1-2 = 1 Для производств (потребителей) 1й и особой группы известны проектные решения, ориентирующиеся на 50%ю загрузку трансформаторов.

Рекомендуется широкое применение складского и передвижного резерва трансформаторов, причем при аварийных режимах допускается перегрузка трансформаторов на 40 % на время максимума общей суточной продолжительностью не более 6 ч в течение не более 5 сут.

При этом коэффициент заполнения суточного графика нагрузки трансформаторов кн в условиях его перегрузки должен быть не более 0,75, а коэффициент начальной нагрузки кпн — не более 0,93.

Так как К1-2 < 1, а Кпер > 1 их отношение К = К 1-2 / К пер. всегда меньше единицы и характеризует собой ту резервную мощность, которая заложена в трансформаторе при выборе его номинальной мощности. Чем это отношение меньше, тем меньше будет закладываемый в трансформаторы резерв установленной мощности и тем более эффективным будет использование трансформаторной мощности с учетом перегрузки.

Завышение коэффициента к приводит к завышению суммарной установленной мощности трансформаторов на подстанции.

Уменьшение коэффициента возможно лишь до такого значения, которое с учетом перегрузочной способности трансформатора и возможности отключения неответственных потребителей позволит покрыть основную нагрузку одним оставшимся в работе трансформатором при аварийном выходе из строя второго трансформатора.

Таким образом, для двухтрансформаторной подстанции

Расчет и выбор силового трансформатора по мощности и количеству

В настоящее время существует практика выбора номинальной мощности трансформатора для двух трансформаторной подстанции с учетом значения к = 0,7, т.е.

Расчет и выбор силового трансформатора по мощности и количеству

Формально выражение (3.14) выглядит ошибочно: действительно, единица измерения активной мощности — Вт; полной (кажущейся) мощности — ВА. Есть различия и в физической интерпретации S и Р. Но следует подразумевать, что осуществляется компенсация реактивной мощности на шинах подстанции 5УР, ЗУР и что коэффициент мощности cos ф находится в диапазоне 0,92… 0,95.

Тогда ошибка, связанная с упрощением выражения (3.13) до (3.14), не превышает инженерную ошибку 10%, которая включает в себя и приблизительность значения 0,7, и ошибку в определении фиксированного Рмах

Таким образом, суммарная установленная мощность двухтрансформаторной подстанции

Расчет и выбор силового трансформатора по мощности и количеству

При этом значении к в аварийном режиме обеспечивается сохранение около 98 % Рмах без отключения неответственных потребителей. Однако, учитывая принципиально высокую надежность трансформаторов, можно считать вполне допустимым отключение в редких аварийных режимах какойто части неответственных потребителей.

При двух и более установленных на подстанции трансформаторах при аварии с одним из параллельно работающих трансформаторов оставшиеся в работе трансформаторы принимают на себя его нагрузку. Эти аварийные перегрузки не зависят от предшествовавшего режима работы трансформатора, являются кратковременными и используются для обеспечения прохождения максимума нагрузки.

Далее приведены значения кратковременных перегрузок масляных трансформаторов с системами охлаждения М, Д, ДЦ, Ц сверх номинального тока (независимо от длительности предшествующей нагрузки, температуры окружающей среды и места установки).

Аварийные перегрузки масляных трансформаторов со всеми видами охлаждения:

Расчет и выбор силового трансформатора по мощности и количеству

Для трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов указанные перегрузки относятся к наиболее нагруженной обмотке.

pue8.ru

Перегрузочная способность масляных силовых трансформаторов

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:

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

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:

220blog.ru

0 comments on “Перегруз трансформатора по току – Перегрузка силовых трансформаторов (длительная допустимая и кратковременная аварийная)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *