Расчет перегрузочной способности трансформатора

Нагрузочная способность силовых трансформаторов

При выборе мощности трансформаторов нельзя руководствоваться только их номинальной мощностью, так как в реальных условиях температура охлаждающей среды, условия установки трансформатора могут быть отличными от принятых. Нагрузка трансформатора меняется в течение суток, и если мощность выбрать по максимальной нагрузке, то в периоды спада ее трансформатор будет не загружен, т.е. недоиспользована его мощность. Опыт эксплуатации показывает, что трансформатор может работать часть суток с перегрузкой, если в другую часть суток его нагрузка меньше номинальной. Критерием различных режимов является износ изоляции трансформатора.

Нагрузочная способность трансформатора

Нагрузочная способность трансформатора — это совокупность допустимых нагрузок и перегрузок.

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

Перегрузка трансформатора — режим, при котором расчетный износ изоляции обмоток превосходит износ, соответствующий поминальному режиму работы. Такой режим возникает, если нагрузка окажется больше номинальной мощности трансформатора или температура охлаждающей среды больше принятой расчетной.

Рис.1. Построение двухступенчатого графика по
суточному графику нагрузки трансформатора

Допустимые систематические нагрузки

Допустимые систематические нагрузки трансформатора больше его номинальной мощности возможны за счет неравномерности нагрузки в течение суток. На рис.1 изображен суточный график нагрузки, из которого видно, что в ночные, утренние и дневные часы трансформатор недогружен, а во время вечернего максимума перегружен. При недогрузке износ изоляции мал, а во время перегрузки значительно увеличивается. Максимально допустимая систематическая нагрузка определяется при условии, что наибольшая температура обмотки +140°С, наибольшая температура масла в верхних слоях +95°С и износ изоляции за время максимальной нагрузки такой же, как при работе трансформатора при постоянной номинальной нагрузке, когда температура наиболее нагретой точки не превышает +98°С (ГОСТ 14209-85). Для подсчета допустимой систематической нагрузки действительный график преобразуется в двухступенчатый (см. рис.1).

Коэффициент начальной нагрузки эквивалентного графика определяется по выражению

Коэффициент максимальной нагрузки в интервале h=Δh₁+Δh₂+. +Δh_p.

Допустимые аварийные перегрузки трансформаторов при
выборе их номинальной мощности для промышленных подстанций
при предшествующей нагрузке, не превышающей 0,8
(по ГОСТ 14209-85)

Точный расчет максимально допустимых нагрузок и аварийных перегрузок, а также износ витковой изоляции производится на ЭВМ по вспомогательным схемам, приведенным в ГОСТ 14209-85.

Анализируя приведенные в ГОСТ 14209-85 таблицы допустимых аварийных перегрузок, можно сделать вывод, что трансформаторы с системами охлаждения М, Д, ДЦ и Ц при первоначальной нагрузке не более 0.9S_ном допускают перегрузку на 40% в течение 6ч при температуре охлаждающего воздуха не более +20°С и 30% в течение 4ч при температуре охлаждающего воздуха +30°С.

Допустимые нагрузки и аварийные перегрузки для трансформаторов мощностью свыше 100 MBА устанавливаются в инструкциях по эксплуатации; для сухих трансформаторов и трансформаторов с негорючим жидким диэлектриком — в стандартах или технических условиях на конкретные типы трансформаторов (ГОСТ 11677-85).

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] С жидким негорючим диэлектриком 5%**

[п. 2.1.20 ПТЭП] Сухие*** устанавливаются заводской инструкцией

* — 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