16. Проверка трансформаторов на аварийную перегрузку

Под аварийной перегрузкой понимают режим перегрузки, допустимый в исключительных условиях, чтобы не нарушать бесперебойности электроснабжения. При этом в отличие от систематической перегрузки, допускается повышенный износ изоляции и сокращение срока службы трансформатора за время цикла графика нагрузки.

Типичным примером аварийных перегрузок является перегрузка трансформатора двухтрансформаторной подстанции в случае повреждения одного из них. С точки зрения допустимости величины и длительности перегрузки в ГОСТ 14209, как это было описано выше, различают два вида аварийных режимов – кратковременный и продолжительный.

Режим продолжительных аварийных перегрузок трансформатора возникает в послеаварийном режиме системы электроснабжения потребителя, когда один из трансформаторов находится в аварийном отключении (в ремонте), а второй воспринял на себя его нагрузку. Длительность нахождения трансформатора в режиме продолжительных аварийных перегрузок может быть несколько суток, недель или даже месяцев и вызывать значительный термический износ. График нагрузки каждых суток в режиме продолжительных аварийных перегрузок можно представить в виде двухступенчатого эквивалентного графика, в котором периоды недогрузки, будут чередоваться с периодами перегрузки. Величина и длительность (в течение каждых суток) таких перегрузок трансформатора должны быть ограничены так, чтобы температура наиболее нагретой части обмотки и температура масла оставались меньше предельно допустимых значений. При необходимости такое ограничение выполняется путем отключения части электроприемников на все время ремонта или только в часы суточного максимума нагрузки трансформатора.

Режим кратковременных аварийных перегрузок трансформаторов допускается в течение ограниченного времени (не более 0,5 часа по [11]). Он возникает в первый момент после аварийного отключения одного из трансформаторов в интервале времени от срабатывания АВР до разгрузки трансформатора, если температура наиболее нагретой части обмотки или температура масла превышают предельные допустимые значения для режима продолжительных аварийных перегрузок, приведенные в таблице 7.3.

Проверка допустимости продолжительных аварийных перегрузок проводится в следующей последовательности.

1. Строится график нагрузки трансформатора для послеаварийного режима. При отсутствии графика нагрузки послеаварийного режима, его можно получить суммированием графиков нагрузок нормального режима обоих трансформаторов (при двухтрансформаторной подстанции). При необходимости из суммарного графика нагрузки послеаварийного режима вычитаются нагрузки потребителей 3-й категории по степени надежности электроснабжения (в часы максимума нагрузки).

2. График нагрузки послеаварийного режима преобразуется в эквивалентный двухступенчатый (см. [11, 47]) и по формулам (7.2) - (7.4) определяют его параметры K₁, K₂ и длительность максимума t_п (или h ).

3. По найденным параметрам K₁, K₂ и t_n (или h) по таблицам допустимых аварийных перегрузок (таблицы 7.6 и 7.7) определяют значения превышения температуры наиболее нагретой точки обмотки над температурой охлаждающей среды.

4. Для оценки допустимости графика продолжительной аварийной перегрузки, характеризуемого значениями K₁, и K₂ и длительности максимума t, необходимо прибавить температуру охлаждающей среды к превышению температуры, найденному по таблицам 7.6 и 7.7.

5. Если полученное значение температуры наиболее нагретой точки не превышает предельное значение, приведенное в таблице 7.3 для продолжительной аварийной перегрузки, то рассматриваемый график нагрузки с параметрами K₁, K₂ и длительностью максимума t_п для трансформатора допустим. По ГОСТ 14209 [11] при таком графике нагрузки трансформатор может работать в течение нескольких дней, недель или даже месяцев, т.е. в течение времени, необходимого для ремонта или замены вышедшего из строя трансформатора.

6. Если полученное значение температуры наиболее нагретой точки превышает предельное значение, приведенное в таблице 7.3 для продолжительной аварийной перегрузки, то рассматриваемый график нагрузки для послеаварийного режима недопустим.

7. Если полученное значение температуры наиболее нагретой точки не превышает предельное значение, приведенное в таблице 7.3 для кратковременной аварийной перегрузки, то рассматриваемый график нагрузки с параметрами K₁ и K₂ допустим только на ограниченное время (по ГОСТ 14209 не более 0.5 часа), необходимое для разгрузки трансформатора до допустимых значений продолжительной аварийной перегрузки.

Пример 1. Определить температуру наиболее нагретой точки трансформатора ТМ-4000/35 и оценить допустимость продолжительной аварийной перегрузки, которая характеризуется следующими параметрами эквивалентного двухступенчатого графика нагрузки:

K₁ = 0,8; K₂ = 1,3; t = 8 ч.

Температура охлаждающей среды _а = 30 °С.

Решение.

Трансформатор ТМ-4000/35 в соответствии с классификацией [11] относится к трансформаторам средней мощности, охлаждение масляное вида М (ONAN),. По данным таблицы 7.7 для продолжительности максимума t=8 ч. при K₁ = 0,8 и K₂ = 1,3 находим превышение температуры _h = 117 °С.

Температуру наиболее нагретой точки _h находим добавлением фактической температуры охлаждающей среды, равной 30 °С. Получаем

_h = 117 + 30 = 147 °С.

Температура наиболее нагретой точки 147^оС превышает рекомендуемое в таблице 7.3 предельное значение 140°С. Следовательно режим продолжительной аварийной перегрузки с параметрами K₁ = 0,8; K₂ = 1,3; t = 8 ч при температуре охлаждающей среды _а = 30 °С недопустим.

Температура наиболее нагретой точки 147^оС меньше предельного значения 160°С для режима кратковременной аварийной перегрузки (см. таблицу 7.3). Следовательно режим с параметрами K₁ = 0,8; K₂ = 1,3; t = 8 ч при температуре охлаждающей среды _а = 30°С допустим только как режим кратковременной аварийной перегрузки на время не более получаса. За это время трансформатор необходимо либо отключить, либо разгрузить до величины допустимой продолжительной аварийной перегрузки. Допустимое превышение температуры в режиме продолжительной аварийной перегрузки с параметрами K₁ = 0,8; K₂ = 1,3; t = 8 ч составляет

140°С - 30°С = 110°С.

По данным таблицы 7.7 для продолжительности максимума t=8 ч. при K₁ = 0,8 и _h < 110°С находим (путем линейной интерполяции) допустимый максимум нагрузки K₂ = 1,25.

Эквивалентные температуры охлаждающей среды

Температура охлаждающей среды при проверке трансформаторов на перегрузочную способность принимается равной эквивалентной фактической на момент перегрузки трансформатора. При проектировании подстанции на стадии выбора мощности трансформаторов в качестве температуры охлаждающей среды принимаются эквивалентная годовая, эквивалентная зимняя или эквивалентная летняя. Допускается принимать значения годовой и сезонных эквивалентных температур охлаждающего воздуха по данным, приведенным в таблице 7.10 [11] .

Таблица 7.10

Населенныйпункт	Эквивалентная температура, °С
	годовая	зимняя*	летняя**
Москва	10,1	-8,2	18,0
Сургут	5,6	- 19,9	14,9
Уфа	9,9	-13,1	18,3
Ханты-Мансийск	6,7	- 18.5	15,8

* Декабрь, январь, февраль

** июнь, июль, август

При отсутствии данных об ожидаемой летней нагрузке оценка допустимости нагрузок производится по эквивалентной годовой температуре. При наличии данных об ожидаемой летней нагрузке можно снижать номинальную мощность трансформатора открытой (наружной) установки, определив допустимую аварийную перегрузку зимой по эквивалентной зимней температуре и летом по эквивалентной летней температуре [11].

Для трансформаторов, установленных в закрытых камерах или в не отапливаемых помещениях, эквивалентная температура принимается 10^ОС, для трансформаторов, установленных в отапливаемых помещениях 20^ОС.

26