Нагрузочная способность силовых трансформаторов

Длительная работа трансформаторов гарантируется при соблюдении нормированных условий их эксплуатации. Расчетный срок службы трансформаторов в 25 лет обеспечивается при соблюдении ряда условий.

Реальные условия работы трансформаторов могут существенно отличаться от нормированных. При этом возникает вопрос о допустимых перегрузках трансформаторов, которые возникают при несоблюдении одного или одновременно нескольких условий, обеспечивающих нормативный срок службы силового трансформатора.

Перегрузки по напряжению нормально должны исключаться схемой и режимом работы электрической сети, а также защитными устройствами. Поэтому обычно рассматривается только допустимость перегрузок по мощности (току) в условиях изменяющейся температуры охлаждающей среды.

Различают систематические и аварийные перегрузки. Первые могут иметь место систематически при неравномерном суточном графике нагрузки трансформатора, вторые — при аварийной ситуации, когда требуется обе­спечить электроснабжение потребителей, несмотря на наличие перегрузки трансформатора.

Нагрузочная способность трансформаторов— это совокупность допустимых нагрузок и перегрузок.

Допустимая нагрузка — это не ограниченная во времени длительная нагрузка, при которой износ изоляции обмоток от нагрева не превосходит износ, соответствующий номинальному режиму работы.

Перегрузка трансформатора — режим, вызывающий ускоренный износ изоляции. Такой режим возникает, если нагрузка на данный трансформатор окажется больше его номинальной мощности или температура охлаждающей среды больше принятой расчетной +200 С.

Перегрузки могут быть аварийными и систематическими.

Аварийные перегрузки делятся на два типа:

· кратковременные (вне зависимости от предшествующей нагрузки, температуры охлаждающей среды и места установки трансформатора);

· длительные (в зависимости от предшествующей нагрузки, введенные в государственный стандарт с учетом нужд и требований энергосистем).

Аварийная перегрузка разрешается в аварийных случаях, например, при выходе из строя параллельно включенного трансформатора. Допустимая перегрузка определяется предельно допустимыми температурами обмотки + 140°С и масла +115°С. Согласно стандарту ГОСТ 11677-75 допускается кратковременная аварийная перегрузка сверх номинального тока (независимо от длительности и значения предшествующей нагрузки, температуры охлаждающей среды и места установки) в следующих пределах:

Длительная, аварийная перегрузка для трансформаторов с системами охлаждения допускается на 40% в течение не более 5 суток, продолжительностью не более 6 часов в сутки при соблюдении еще целого ряда дополнительных условий.

Указанная перегрузка может привести к значительному перегреву обмоток, поэтому необходимо принимать меры для усиления охлаждения трансформатора (орошение бака водой, включение резервных охладителей, вентиляторов дутья и т. д.).

Систематическая перегрузка трансформаторов возможна за счет неравномерной нагрузки в течение суток. Из суточного графика нагрузки трансформатора, как правило, видно, что в ночные, утренние и дневные часы трансформатор недогружен, а во время вечернего максимума (от 18 до 22 ч) перегружен. При недогрузке износ изоляции мал, при перегрузке износ значительно усиливается. Допустимая систематическая перегрузка определяется из условия, что износ изоляции за время максимальной нагрузки и предшествующей недогрузки такой же, как при работе трансформатора при постоянной номинальной нагрузке, когда температура наиболее нагретой точки обмотки не превышает +98°С.

Допустимая систематическая перегрузка зависит от начальной нагрузки, длительности перегрузки, системы охлаждения и мощности трансформатора и температуры охлаждающей среды.

Если нагрузка не имеет значительных суточных или сезонных колебаний, то принимают =+20°С; если сезонные колебания нагрузки совпадают с периодом максимальных среднесуточных температур, то определяют эквивалентную температуру (методы определения ее приведены в государственном стандарте).

С учетом всех перечисленных факторов построены графики нагрузочной способности, по которым можно определить допустимые систематические перегрузки. Всего в ГОСТ 14203-69 36 таких графиков.

Перегрузка более 50% должна быть согласована с заводом-изготовителем.

Кроме систематической перегрузки за счет суточного колебания нагрузки допускается перегрузка за счет сезонного колебания; если максимум типового графика нагрузки в летнее время меньше номинальной мощности трансформатора, то в зимние месяцы допускается дополнительная однопроцентная перегрузка трансформатора на каждый процент недогрузки летом, но не более чем на 15%.

Суммарная нагрузка не должна быть больше 150% номинальной. При отказе системы принудительного охлаждения трансформатора нагрузка должна быть снижена.