3.2.5. Нагрузочная способность трансформаторов

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, при котором расчетный износ изоляции обмоток превосходит износ, соответствующий номинальному режиму работы. Такой режим возникает, если нагрузка на данный трансформатор окажется больше его номинальной мощности или температура охлаждающей среды больше принятой расчетной +20 ⁰С.

Перегрузки могут быть аварийными и систематическими.

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 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:

Масляные трансформаторы:

Перегрузив по току, %.......................... 30 45 60 75 100

Длительность перегрузка, мин….......... 120 80 45 20 10

Сухие трансформаторы:

Перегрузка по току, %........................... 20 30 40 50 60

Длительность перегрузки, мин….......... 60 45 32 18 5

Длительная аварийная перегрузка для тран­сформаторов с системами охлаждения М, Д, ДЦ и Ц допускается на 40% в течение не более 5 сут, продолжительностью не более 6 ч в сутки, если коэффициент начальной нагрузки k₁ не превышает 0,93:

где I _ном – номинальный ток трансформатора; I _эк._н. — эквивалент­ная нагрузка за 10 ч, предшествующая максимуму, определяемая по формуле

где α₁ α₂, …., α_п — различные ступени средних нагрузок, доли номинальной;

t_1, t₂, …, t_n — длительность этих нагрузок, ч.

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.

Рис. 3.11. Построение двухступенчатого 3.12. График нагрузочной

гра­фика по суточному графику способности трансформаторов

нагрузки транс­форматора с системой охлаждения Д

мощностью от 6,3 до 32 MB∙А,

эквивалентной температурой

охлаждающей среды +20°С.

На рис. 3.11. изображен суточный график нагрузки, из которого 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.

Коэффициент допустимой систематической перегрузки определяется по выражению

где I_эк,_тах — эквивалентный максимум нагрузки, который oпpeделяется за период максимума нагрузки, когда I>I_ном.

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

Если нагрузка не имеет значительных суточных или сезонных колебаний, то принимают υ_охл = + 20°С; если сезонные колебания, нагрузки совпадают с периодом максимальных среднесуточных температур, то определяют эквивалентную температуру υ_охл.эк (методы определения ее приведены в ГОСТ 14209-69).

С учетом всех перечисленных факторов построены графики нагрузочной способности, по которым можно определить допусти­мые систематические перегрузки. Всего в ГОСТ 14209-69 таких графиков 36. В качестве примера на рис.3. 12. приведен один из графи­ков. Перегрузка более 50% (k₂ >1,5) должна быть согласована с заводом-изготовителем.

Кроме указанной 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 1%-ная 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. Подробно эти рекомендации рассмотрены в ПТЭ.