Трансформатора по тепловому износу
Под влиянием различных факторов (нагрузки, климатических условий, работы системы охлаждения и др.) происходит старение изоляции трансформатора. Интенсивность старения изоляции зависит от температуры и времени ее воздействия. Из-за сложности учета воздействия многих факторов допускается использование упрощенной математической модели для определения состояния трансформатора в эксплуатации по критерию предельно допустимого значения температуры наиболее нагретой точки (ТННТ) изоляции обмоток. Принимается, что при изменении ТННТ на 60С скорость износа изоляции изменяется вдвое, а за единицу "нормального износа" берется износ изоляции в текущем цикле расчета при неизменной ТННТ обмотки, равной 980С.
В качестве расчетного времени контроля рекомендуется брать текущий интервал времени в пределах 5–10 мин. Для оценивания суммарного износа изоляции за продолжительное время контроля необходимо использовать информацию о фактической температуре охлаждающей среды, окружающего воздуха, температуре наиболее нагретой точки. Все перечисленные значения необходимо предусмотреть в алгоритме решения задачи.
Тепловые процессы в трансформаторе обычно моделируют двухэлементной моделью, где учитывают малую постоянную времени нагрева обмоток и большую постоянную времени нагрева всего трансформатора с маслом
, Повышение температуры масла в верхней части бака над температурой охлаждающей среды
в конце каждого текущего цикла i оценивается по формуле:
,
где – установившееся значение превышения
при длительном действии нагрузки, имеющей кратность К = I/Iном;
– длительность расчетного цикла.
Превышение температуры наиболее нагретой точки обмотки над температурой верхних слоев масла находят по формуле:
,
где – асимптота кривой превышения температуры обмотки над температурой масла, которая учитывает кратность текущей нагрузки, конструктивные данные трансформатора с учетом системы охлаждения.
Температура наиболее нагретой точки
,
где – температура окружающей среды.
Относительный износ изоляции за время текущего цикла (в долях от нормального износа за этот цикл) определяется следующим образом:
.
Затем рассчитывается суммарный относительный износ изоляции (в долях от нормального износа за это время) на конец i-го цикла за расчетное время контроля ресурса и сверхнормативный запас ресурса
;
,
где Тi – время от начала контроля ресурса до текущего момента; ni – количество циклов за время Т.
На рис.13.1 приведен алгоритм расчета теплового износа изоляции, позволяющий получить прогноз относительно его теплового состояния. В качестве исходных данных берутся данные экспресс-анализа мгновенных значений тока нагрузки I(t), температуры нагрева масла в верхних слоях диагностируемого трансформатора , превышение температуры обмоток над температурой верхних слоев масла
, температура окружающего воздуха в месте установки трансформатора
, температура
. Затем проводятся расчеты температуры масла, обмоток, нагрузки на ближайший час и предельная допустимая длительность tmax фактической нагрузки трансформатора по условию недопущения тепловой перегрузки.
![]() |
Расчет фактического относительного теплового износа F изоляции обмоток трансформатора за прошедший интервал времени выполняется с помощью формулы:
,
где – дополнительный перегрев обмотки из-за увеличения ее сопротивления при перегрузке.
Затем определяется значение суммарного теплового износа изоляции за весь период наблюдения
,
что позволяет сделать прогноз состояния изоляции, ресурса и возможности дальнейшей эксплуатации.
Контрольные вопросы
1. Какими законами распределения описывается срок службы изоляционной конструкции?
Ответы:
а) экстремальным законом Вейбулла;
б) законом Вейбулла-Гнеденко;
в) законом Пуассона;
г) нормальным законом;
д) экспоненциальным законом;
е) логарифмическим нормальным законом.
2.Какие параметры берутся в качестве входных при расчете теплового износа изоляции? Укажите неправильный ответ.
Ответы:
а) температура окружающего воздуха;
б) температура наиболее нагретой точки изоляции обмоток;
в) превышение температуры обмоток над температурой масла;
г) температура верхних слоев масла в трансформаторе;
д) мгновенное значение тока нагрузки;
е) максимальное рабочее напряжение в обмотке трансформатора.
РАЗДЕЛ 4