- Особенности расчета коэффициента нагрузки трансформатора
- Расчет коэффициента по времени
- Формулы
- Зависимость КПД от коэффициента нагрузки
- Расчет на основе мощности
- Для масляных преобразователей
- Для сухих преобразователей
- В режиме после аварии
- Перегрузка силовых трансформаторов по нормам
- 1. Допустимая длительная перегрузка силовых трансформаторов по ПТЭ
- 2. Аварийная кратковременная перегрузка трансформатора по ПТЭ
- 3. Аварийная кратковременная перегрузка трансформатора по Приказу Минэнерго РФ N250 от 06.05.2014 г.
- Перегрузка силовых трансформаторов (длительная допустимая и кратковременная аварийная)
- 1. Допустимая длительная перегрузка силовых трансформаторов по ПТЭ
- 2. Аварийная кратковременная перегрузка трансформатора по ПТЭ
- 3. Аварийная кратковременная перегрузка трансформатора по Приказу Минэнерго РФ N250 от 06.05.2014 г.
- 4. Аварийная кратковременная перегрузка трансформатора по ГОСТ 14209-97 (упрощенные таблицы)
- Система охлаждения трансформаторов
- Перечень НТД по вопросу перегрузки трансформаторов
Особенности расчета коэффициента нагрузки трансформатора
При выборе трансформаторного оборудования учитывается целый ряд показателей: надежность энергоснабжения, характер потребления, территориальное местоположение потребителей, перспективы изменений, возможность возникновения аварийных ситуаций.
При технико-экономических расчетах используется коэффициент нагрузки трансформатора (β), который вычисляется, базируясь на время загрузок, сравнение реальной нагрузки с номинальной, сравнение получаемой и отдаваемой мощности с внутренними потерями в железе и обмотках. От этого показателя зависит так же КПД преобразователей. Обязательно вычисляется значение β, при котором КПД достигает максимума.
Расчет коэффициента по времени
Номинальную загрузку определяет производитель. На практике она не равномерная. В течение суток бывают как недогрузки, так перегрузки. Чтобы не ошибиться с выбором, требуются графики работы оборудования за различные периоды (сутки, месяцы, годы). Важно распределить нагрузку так, чтобы износ изоляции не превышал номинальный показатель. В противном случае срок эксплуатации оборудования сократится.
Летом средняя нагрузка должна быть ниже номинальной, зимой – на оборот. Если параллельно работает несколько трансформаторов, рассчитывается суммарный показатель. Независимо от количества трансформаторного оборудования коэффициент должен быть оптимальный.
На данный момент на двухтрансформаторных подстанциях актуальна проблема низкой загрузки. Повысить показатель можно, если использовать один преобразователь. Но в таком случае при выходе из строя или ремонте потребители останутся без электроэнергии.
При проектировании и реконструкции подстанций допускаются ситуации, при которых с перегрузкой работает один трансформатор. При расчете оборудования учитывается требуемая мощность подстанции, время перезагрузок и недогрузок. В любой ситуации коэффициент перегрузки не может превышать 1,4.
Мощность трансформаторов должна быть такой, чтобы они были загружены на 75-85% (средний показатель). Расчеты проводятся на основе суточных графиков загрузки, на которых видна продолжительность недогрузок и перегрузок. В то же время перегрузка не должна превышать 6 часов в течение 5-и суток.
Формулы
Формула коэффициента нагрузки трансформатора:
t1– фактическое время работы под нагрузкой;
t2– номинальное время работы под нагрузкой.
Эта формула используется по только отношению к заранее определенному периоду времени (суткам, месяцу, году).
Зависимость КПД от коэффициента нагрузки
В процессе эксплуатации любого оборудования важен его КПД. Для трансформаторного оборудования на подстанции или на производстве это соотношение между напряжением, поступающим из сети, и напряжением, выдаваемым потребителям:
По сути, это эффективность преобразования напряжения.
На практике используется более точная формула:
∑P – сумма потерь на обмотках и железе.
Потери определяются, исходя из опытов короткого замыкания (Рк) и холостого хода (Р0).
КПД достигает максимального значения, если равны потери в стали и обмотках.
Так как отношение потерь холостого хода к выдаваемому напряжению (Р0/Р1) равно 0,25-0,4, то максимальное значение КПД достигается коэффициенте загрузки 0,5-0,7.
Как определить коэффициент нагрузки трансформатора на практике? Существуют каталоги и стандарты с таблицами Рк и Р0.
Для вычисления оптимальной величины используется формула:
При снижении или превышении показателя КПД снижается, что влечет за собой повышение эксплуатационных затрат.
Если токи небольшие, полезная работа равна потерям. При превышении оптимальной загрузки греются провода обмоток и насыщается сердечник, преобразователь греется. В процессе эксплуатации чаще всего есть возможность регулировать уровень нагрузки таким образом, чтобы получить оптимальную величину КПД.
Расчет на основе мощности
При выборе трансформаторов для подстанций, обслуживающих жилые дома, обязательно собирается и анализируется информация о мощностях, которые требуются потребителям. Второй показатель – распределение этих мощностей по времени. Потребление может зависеть от времени суток и сезона. Типовые графики доступны в справочниках.
На предприятиях учитываются технологические особенности оборудования, время включения и выключения, периоды перезагрузки и недогрузки, возможность расширения производства и подключения дополнительных потребителей.
Определять коэффициент загрузки необходимо по формуле:
Если суточный график имеет большие провалы и пики, значение все равно равное.
Существуют рекомендованные величины коэффициентов:
- 0,65-0,7 – для потребителей первой категории;
- 0,7-0,8 – для потребителей второй категории;
- 0,9-0,95 – для потребителей третьей категории.
При таких значениях один трансформатор может взять на себя нагрузку другого при его выходе из строя.
К первой категории относятся потребители, которые без электроэнергии могут нанести ущерб, нарушить сложный техпроцесса, вывести из строя дорогостоящее оборудование. Чаще всего у них есть свои источники питания (батареи, аккумуляторы, шины напряжения, собственные электростанции).
Вторая категория – потребители, у которых без электроэнергии возможен брак, простой, нарушения распорядка жизни большого количества частных лиц. Третья категория – все остальные.
Для масляных преобразователей
Для масляных преобразователей допускаются перегрузки:
- 30% – 2 часа;
- 45% – 80 минут;
- 60% – 45 минут;
- 75% – 20 минут;
- 100% – 10 минут.
Для автотрансформатора эти показания относятся к обмотке, которая наиболее нагружена.
Для сухих преобразователей
Перегрузки легче переносят масляные преобразователи.
При установке трансформаторов они проверяются на перезагрузку в аварийной ситуации:
Показатель может достигать 1,7-1,8.
В режиме после аварии
Уменьшить показатель можно только до величины, позволяющей покрыть нагрузку при выходе из строя одного из преобразователей. Его завышение влечет за собой необходимость в установке дополнительного оборудования. Если на подстанции или предприятии два трансформатора, выбирается значение β= 0,7.
При наличии на подстанции или предприятии суточных графиков работы преобразователей они выбираются в соответствии с ГОСТ 1420985. Как определяют коэффициент нагрузки трансформатора, если графиков нет?
Руководствуются указаниями института «Росэнергосетьпроект» и учитывают рекомендованные величины. Желательно иметь на предприятии передвижной или складской резерв преобразователей.
Источник
Перегрузка силовых трансформаторов по нормам
В данной статье представлена нормативно-техническая документация (ПТЭ П, ПТЭ ЭСС, ГОСТ 14209-85, СТО 56947007-29.180.01.116-2012 и т.д.), на основании которой 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] |
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. 2.1.21 ПТЭ П]:
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)
Источник
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
[п. 2.1.20 ПТЭП]
[п. 2.1.20 ПТЭП]
* — 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)
| 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 |
| 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)
Источник
detector