Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов

Обновлено: 10.01.2025

Новая методология выбора мощности силового трансформатора

В распределительных электросетях нашей страны эксплуатируется примерно 3 миллиона силовых трансформаторов I-III габарита мощностью 25-6300 кВА класса напряжения 6, 10, 20 и 35 кВ [1]. При этом, по разным оценкам, [2] доля трансформаторного оборудования со сроком эксплуатации 30 лет составляет 55 %. Это потребует ежегодных замен нескольких десятков тысяч штук трансформаторов. Одновременно количество вновь подключаемых трансформаторов указанных выше габаритов в 2021-2022 годах может также составить несколько десятков тысяч штук [3]. И в каждом случае замены трансформатора на существующем объекте или при установке трансформатора для электроснабжения нового объекта требуется, прежде всего, решить вопрос о мощности трансформатора и об оптимальных режимах его эксплуатации.

Поэтому при проектировании сетей электроснабжения и при их эксплуатации всегда актуальна задача выбора оптимальной мощности силовых трансформаторов и оптимальных режимов нагрузки. Важность этой задачи многократно возросла в условиях цифровизации электроэнергетики и в связи с требованиями повышения энергоэффективности электросетевого комплекса. По мнению авторов работы [4] «. цифровизация с использованием методов непрерывного проектирования предоставляет средства оптимизации и повышения эффективности электросетевого комплекса». В этот тренд вписывается повсеместное внедрение энергоэффективного трансформаторного оборудования. Инновационное переформатирование электроэнергетики требует новых математических моделей, новых методологий для достижения новых целей.

Существующая методология выбора мощности и оптимальных режимов эксплуатации силовых (распределительных) трансформаторов

Основными нормативными документами по выбору мощности силовых (распределительных) трансформаторов для электроснабжения объектов/потребителей являются:

• НТП ЭПП-94. Проектирование электроснабжения промышленных предприятий. Нормы технологического проектирования (разделы 6.3 — 6.4).
• ГОСТ 14209-97. Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов.
• СТО 56947007-29.180.074-2011. Типовые технические требования к силовым трансформаторам 6-35 кВ для распределительных электрических сетей (пункты 5.1- 5.5).

Указанные документы определяют алгоритм выбора мощности как последовательность следующих шагов: 1) расчет суммарных нагрузок (мощностей электроприемников); 2) определение нескольких значений мощности трансформатора (не более трех) по допускаемой перегрузке; 3) экономический расчет выбранных вариантов и выбор наилучшего.

В основу классической методологии выбора мощности силового трансформатора в описанном алгоритме, как указано в работах [5, 6] положено определение допустимых нагрузок трансформатора, полученных при расчете тепловых переходных процессов. Усовершенствование, предложенное в работе [6], состоит в том, что номинальная мощность трансформатора выбирается по критерию минимума стоимости трансформации электроэнергии с учетом требований ГОСТ 14209-85 по нагрузочной способности и с учетом срока службы трансформатора, которое обусловлено тепловой деградацией изоляции. Методики экономической оценки выбранных вариантов силового/ распределительного трансформатора были узаконены только в отраслевом стандарте СТО 34.01-3.2-011-2017. Указаны два варианта: 1) минимизация приведенных затрат при эксплуатации трансформатора; 2) оценка совокупной капитализированной стоимости в соответствии с [7]. Стоит отметить, что методика, изложенная в главе 4 работы [7] сложна для практического применения, по признанию самих авторов.

Непригодность существующих нормативных документов по выбору мощности силовых/ распределительных трансформаторов для новых условий функционирования электросетевого комплекса нашей страны заключается в том, все они, во-первых: создавались для трансформаторов с характеристиками, нормированными ГОСТами времен СССР (например, ГОСТ 12022-76); во-вторых: предписываемый выбор, по существу, является не оптимизацией, а грубой подгонкой приблизительно подходящего трансформатора под условия эксплуатации. Инновационные энергоэффективные трансформаторы, как будет показано ниже, не вписываются в рекомендации действующих нормативно-технических документов. Более того, новая парадигма функционирования электросетей — это парадигма адаптивного управления, в том числе и энергоэффективностью передачи электроэнергии.

Многолетние исследования автора настоящей статьи проблемы энергоэффективности силовых трансформаторов позволили сформулировать следующий тезис: энергоэффективность является управляемым состоянием трансформаторного комплекса [8]. Данный тезис заставляет по-новому поставить проблему выбора силового трансформатора для электроснабжения нового объекта (или трансформатора для замены на существующем объекте). Новая постановка проблемы заключается в том, что условия эксплуатации должны диктовать характеристики потерь трансформатора. И в отраслевой литературе в последние годы появилось много публикаций по выбору параметров инновационных энергоэффективных трансформаторов 15.

В работе [9] дается оценка эффективности замены обычного трансформатора на энергоэффективный трансформатор большей мощности, но с меньшей загрузкой. Меньшая загрузка энергоэффективного трансформатора при этом проверяется на оптимальность по соотношению потерь холостого хода и короткого замыкания, как это сделано в работе [10]. Также сравнивается экономическая эффективность трансформатора с малой загрузкой и обычного трансформатора с большой загрузкой по критерию совокупной стоимости владения. Автор статьи Тульчинская утверждает, что подобная замена экономически выгодна и также повышает надежность электроснабжения за счет большей перегрузочной способности и большего срока службы изоляции.

Алгоритмы принятия решений и технико-экономическое обоснование замены старых трансформаторов рассмотрены в работах специалистов ОАО «МРСК Северо-Запада» к. т. н. С. П. Высогорец и Д. И. Никонова [11], а также сотрудников Казанского государственного энергетического университета И. А. Хатановой и А. А. Елизаровой [12].

В работе белорусских специалистов [13] впервые получено, по существу, решение задачи управления энергоэффективностью трансформаторных комплексов; авторы выявили и исследовали взаимосвязь приведенных эксплуатационных затрат с параметрами эксплуатации трансформаторов до 1600 кВА и характеристиками потерь холостого хода и короткого замыкания. На основе этих взаимосвязей выведены аналитические зависимости для расчета потерь от режимов загрузки при условии минимума приведенных эксплуатационных затрат.

Начальник управления энергосбережения и повышения энергоэффективности филиала «МСК Центра» — «Белгородэнерго» Н. В. Якшина в работе [14] всесторонне анализирует целесообразность применения энергоэффективных инновационных трансформаторов.

Автор настоящей статьи в статьях 16 впервые рассмотрел проблему обоснования и нормирования характеристик потерь энергоэффективных трансформаторов.

При этом все указанные работы в той или иной степени восходят к работе Р. Я. Федосенко [17]. В этой без преувеличения классической работе всесторонне рассмотрены различные аспекты рациональной эксплуатации трансформаторов в распределительной сети.

Основные положения новой методологии выбора силового трансформатора для распределительной сети

Краткий обзор работ, приведенный выше, содержит в себе основные контуры новой методологии выбора силового трансформатора для распределительной сети. Главный момент при этом — максимальный учет особенностей нагрузки объекта электроснабжения и обеспечение максимальной экономической эффективности электроснабжения. Существующая методология — выбор из ограниченного множества стандартизованных неоптимальных трансформаторов и их проверка на экономическую квазиоптимальность. В наступающей цифровой эре нет места таким решениям. В новых цифровых сетях электроснабжения силовой трансформатор должен иметь оптимальные для данного объекта электроснабжения параметры: мощность, характеристики потерь. Он должен оптимально встраиваться в сеть с существующей нагрузкой, обеспечивая минимальную стоимость трансформации электроэнергии.

Для выбора трансформатора в новых условиях необходимо изучить взаимосвязь финансовых показателей трансформации электроэнергии, параметров трансформатора (мощность, характеристики потерь) и условий эксплуатации (загрузка трансформатора). Как указано в работе [7], эта взаимосвязь очень сложна. Поэтому пока отсутствуют аналитические зависимости для решения задачи выбора оптимального трансформатора за один шаг алгоритма.

Однако получив в результате математического моделирования диапазоны оптимальных режимов работы трансформатора для минимальных стоимостей трансформации электроэнергии в определенных диапазонах потерь, можно получить новые рекомендации для формирования нового содержания нормативных документов, указанных выше. Но это будет вариант для отдельных потребителей, не имеющих возможности осуществить компьютерный выбор оптимального трансформатора для своего электроснабжения. Крупные потребители, электросетевые организации будут формировать требования к потерям своих трансформаторам, исходя из реальной потребности в электроэнергии технологического оборудования.

Анализ данных математического моделирования различных условий эксплуатации обычных и энергоэффективных трансформаторов

Ниже представлен анализ данных математического моделирования различных условий эксплуатации масляных и сухих трансформаторов мощностью 25-2500 кВА.

Рассматривались по два варианта каждого типа трансформаторов: обычный (со стандартными характеристиками потерь) и инновационный (с магнитопроводом из аморфной стали).

Для диапазона изменения коэффициента загрузки от 0,1 до 1,4 рассчитывались следующие показатели:

Удельная стоимость трансформации определяется по формуле:

• k_норм — нормативный показатель;
• С_тр — стоимость трансформатора, [руб.];
• С_квтч — стоимость электроэнергии, [руб./кВт·час];
• Т_р=8000 — время использования максимума нагрузки в год, [час];
• P₀ — потери холостого хода, [кВт];
• P_н — нагрузочные потери, [кВт];
• k_з — коэффициент загрузки;
• S_н — номинальная мощность трансформатора, [кВА].

Совокупная дисконтированная стоимость владения трансформатором за 30 лет эксплуатации определяется по формуле:

для срока службы трансформатора n=30 лет и процентной ставки ЦБ РФ 0,0425=16,78.

Срок окупаемости находится по следующей формуле:

Символ Δ обозначает разницу в потерях холостого хода, нагрузочных потерях, в ценах трансформаторов.

В расчетах годовое время использование максимума нагрузки было принято равным 8000 часов (как для предприятий химической промышленности в соответствии с данными работы [18]). Стоимость электрической энергии принята 2 руб./кВт·час (как в работе [14] Н. В. Якшиной).

Результаты представлены в таблицах 1-10 и на графиках рис. 1-4. Графики на рисунках продлены за пределы реальных нагрузок для того, чтобы проиллюстрировать графическое представление зависимостей.

Таблицы

Удельная стоимость трансформации электроэнергии (масляные обычные трансформаторы), руб./кВт·час/год

Удельная стоимость трансформации электроэнергии (масляные энергоэффективные трансформаторы), руб./кВт·час/год

Удельная стоимость трансформации электроэнергии (сухие обычные трансформаторы), руб./кВт·час/год

Удельная стоимость трансформации электроэнергии (сухие энергоэффективные трансформаторы), руб./кВт·час/год

Совокупная дисконтированная стоимость владения (масляные обычные трансформаторы), тыс. руб.

Совокупная дисконтированная стоимость владения (масляные энергоэффективные трансформаторы), тыс. руб.

Срок окупаемости (масляные энергоэффективные по сравнению с масляными обычными), лет.

Совокупная дисконтированная стоимость владения (сухие обычные трансформаторы), тыс. руб.

Совокупная дисконтированная стоимость владения (сухие энергоэффективные трансформаторы), тыс. руб.

Срок окупаемости (сухие энергоэффективные по сравнению с сухими обычными), лет.

Графики

График 1

График 2

График 3

График 4

Заключение

Анализ результатов моделирования различных режимов эксплуатации обычных и энергоэффективных трансформаторов показывает, как было отмечено в начале данной статьи, несоответствие экономически выгодных режимов эксплуатации рекомендациям нормативных документов по выбору силовых трансформаторов для распределительных электросетей даже для обычных трансформаторов (0,8. 0,9 для масляных; 1,2. 1,3 для сухих). Для энергоэффективных трансформаторов оптимальные режимы нагрузки выходят за пределы допустимых значений. Сроки окупаемости для загрузок, близких к номинальным, составляют 5. 10 лет в зависимости от мощности трансформатора.

Автор: кандидат технических наук, независимый эксперт Юрий Михайлович Савинцев.

Ю. М. Савинцев также выражает искреннюю благодарность ГК «Трансформер» за предоставленные материалы (технические и другие данные).

Быстрицкий Г.Ф., Кудрин Б.И. Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов

М.: Издательский центр "Академия",
2003. - 176 с. Изложены требования, определяющие выбор числа и мощности трансформаторов главной понижающей и цеховой подстанций; рассмотрены конструктивные схемы трансформаторов и назначение их основных элементов, а также характеристики трансформаторного масла, способы его очистки и сушки. Представлены режимы работы трансформаторов и условия их включения после монтажа и ремонта.

Смотрите также

Аншин В.Ш., Худяков З.И. Сборка трансформаторов

• формат pdf
• размер 15.19 МБ
• добавлен 03 мая 2010 г.

Учебное пособие для ПТУ. - 2-е изд., переработанное и дополненное. М. - Высшая школа, 1991. - 288 с. В книге на простом и доступном языке изложены параметры трансформаторов и их зависимость от качества выполнения сборочных операций. Большое внимание уделено устройству трансформатора и его элементов. Описаны сборочные единицы и основные материалы и оборудование, которое применяется при сборке. Подробно описаны технологические операции сборки транс.

Голунов А.М. Охлаждающие устройства масляных трансформаторов

• формат djvu
• размер 2.18 МБ
• добавлен 13 ноября 2009 г.

М. -Л., "Энергия", 1964 г. , 152 стр. Трансформаторы. Выпуск 13. В книге рассматриваются различные способы охлаждения силовых масляных трансформаторов, а также некоторые вопросы нагревания и охлаждения трансформаторов. Приведены описания аппаратов для систем охлаждения и охладителей. Книга рассчитана на технический персонал и квалифицированных рабочих, занятых производством, ремонтом и эксплуатацией масляных трансформаторов.

Захаров К.Д. Параметры силовых трансформаторов

• формат doc
• размер 745 КБ
• добавлен 10 мая 2009 г.

Основные данные двухобмоточных трансформаторов, трехобмоточных трансформаторов, автотрансформаторов, повышающих трансформаторов, регулировочных трансформаторов

Сечин В.И. Проектирование силовых трансформаторов (Методические указания в 3-х частях)

• формат doc
• размер 9.88 МБ
• добавлен 03 апреля 2010 г.

В учебном пособии представлены сведения о конструкции силовых трансформаторов, методики расчёта основных размеров и обмоток различных типов. Приводится расчёт потерь короткого замыкания, напряжения короткого за-мыкания и механических сил в обмотках; тепловой расчёт трансформатора, порядок расчёта бака и охладительной системы. Дана методика расчёта магнитной системы и соответственно потерь и тока холостого хода. Рассмотрены основные правила констр.

Смитс Р.П., Тэ Паске Л.Х. Испытания силовых трансформаторов большой мощности на стойкость при КЗ

• формат djvu
• размер 344.8 КБ
• добавлен 16 ноября 2009 г.

Статья в журнале «Энергоэксперт» №4 2009г. Переводная работа специалистов голландской лаборатории KEMA Смитс Р. П., Тэ Паске Л. Х. И комментарии отечественных экспертов. В работе приводится обобщение результатов испытаний сквозными токами КЗ силовых трансформаторов. Приводится статистика, повреждаемости силовых трансформаторов при испытаниях максимальными токами сквозных КЗ. Отмечается, что повреждаемость трансформаторов различных мощностей (25–4.

Тихомиров П.М. Расчёт трансформаторов

• формат djv, txt
• размер 8.28 МБ
• добавлен 14 февраля 2010 г.

ЮРГТУ (НПИ) филиал г. Волгодонска Электрические станции 5 курс 9 семестр ОЗ и ЗО стр. 544 Издательство Энергия 1976 г. В книге приведены основные сведения по теории расчёта трансформаторов, подробно изложена методика проектирования силовых трансформаторов. Книга предназначена для студентов энергетических и электротехнических вузов в качестве учебного пособия при курсовом и дипломном проектировании, а также может быть полезна инженерам и техникам.

Тихомиров П.М. Расчёт трансформаторов

• формат djvu
• размер 6.39 МБ
• добавлен 06 декабря 2008 г.

М.: Энергия, 1976. - 544 с. В книге приведены основные сведения по теории расчета трансформаторов, подробно изложена методика проектирования силовых трансформаторов с плоскими и пространственными магнитными системами из холоднокатаной электротехнической стали, с обмотками из медного и алюминиевого провода и даны практические примеры расчета. Книга содержит необходимые для расчета сведения по конструкции магнитных систем, обмоток, систем охлажден.

Тихомиров П.М. Расчёт трансформаторов 5-е издание

• формат djvu
• размер 13.22 МБ
• добавлен 05 апреля 2011 г.

Учеб. пособие для вузов. — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1986. — 528 с. Изложены основы теории расчета силовых трансформаторов с плоскими и пространственными магнитными системами из холоднокатаной текстурованной электротехнической стали и обмотками из медвоо и алюминиевого провода с масляным и воздушным охлаждением. Даны практические примеры' расчета. Приведены необходимые для расчета сведения по конструкции магнитных систем.

Филиппишин В.Я. Монтаж силовых трансформаторов

• формат djvu
• размер 4.24 МБ
• добавлен 06 декабря 2008 г.

В книге описаны основные технологические процессы транспортировки, хранения и монтажа силовых трансформаторов на напряжение 6—750 кВ, изложены наиболее эффективные методы организации и ведения монтажных и наладочных работ. Рассмотрены методы устра¬нения некоторых неисправностей, возникающих в процессе монтажа и начального периода эксплуатации. Приведены основные параметры трансформаторов и специального оборудования, необходимые при проведении мон.

Худяков 3. И. Ремонт трансформаторов

• формат djvu
• размер 4.57 МБ
• добавлен 06 ноября 2009 г.

6-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1986. - 232 с.: ил. В учебнике приведены сведения о конструкции трансформаторов и автотрансформаторов. Изложены вопросы организации и технологии среднего и капитального ремонта силовых трансформаторов. В 6-м издании (5-е - 1982 г.) материал переработан и дополнен с учетом происшедших за последние годы изменений в конструкциях и технологии ремонта трансформаторов.

Выбор силового трансформатора: с чего начать?

При выборе силового трансформатора не стоит ограничивать себя таблицей основных показателей устройства. Все «за» и «против» должны в этом вопросе иметь максимальное количество точек соприкосновения, т.е. тех факторов, с которыми придется столкнуться в ходе работы рабочему персоналу, обслуживающего трансформатор. Компания ДКС предлагает ознакомиться с некоторыми из них и понять, какие именно станут решающими аргументами в пользу выбора того или иного силового трансформатора.

На что следует обращать внимание при выборе трансформатора

При выборе силового трансформатора необходимо обратить внимание на его нагрузку и область применения. Но чтобы решить задачу, следует правильно поставить вопрос. В данном случае их основных будет три:

1. Мощность выбранного трансформатора является достаточной для того, чтобы справляться с предполагаемой нагрузкой, так же, как и с определенной величиной перегрузки?
2. Возможно ли увеличение номинальной мощности трансформатора при возможном увеличении нагрузки?
3. Срок службы трансформатора? Стоимость трансформатора, стоимость монтажа, пусконаладки и обслуживания?

Если эти вопросы все еще остались открытыми, то предлагаем воспользоваться конфигуратором ДКС, специально разработанный специалистами компании для решения подобных задач.

Рассмотрим факторы подробнее

Стоимость силового трансформатора и его номинальная мощность связаны с перечнем оценочных факторов:

При выборе силового трансформатора необходимо определить:

• первичное напряжение
• вторичное напряжение (необходимое для питаемого оборудования)
• частота (в Гц) и фазы (одно- или трехфазные?)
• нагрузка в кВА; с учетом возможного дальнейшего роста
• где именно будет установлен силовой трансформатор?
• необходим ли нестандартный трансформатор?

1. Область применения трансформатора

От сферы применения зависит вид нагрузки (амплитуда, продолжительность и распространение нагрузок с линейными и нелинейными характеристиками). Если стандартные параметры не соответствуют требованиям специального применения, тогда следует обратиться к производителю, чтобы он изготовил трансформатор с желаемыми эксплуатационными характеристиками, размерами и другими показателями. К слову, сделать это могут не все на нашем рынке, либо ценник будет изрядно кусаться.

2. Тип изоляции (с жидким диэлектриком или сухая)

При выборе типа изоляции необходимо обратить внимание на следующие преимущества и недостатки:

Безопасность

Применение в силовом трансформаторе литой изоляции позволяет обеспечить высокий уровень пожаробезопасности. Токсичность выделяемых газов при горении (F1).

Легкость обслуживания

Так как в сухих трансформаторах в качестве охлаждающего элемента выступает воздушный поток, который возобновляется непрерывно, то необходимость чистки и замены масла (как в масляном трансформаторе) исключается. Следовательно, сервисного обслуживания во время срока службы не требуется, как и устранения загрязнения вследствие утечек трансформаторного масла.

Малые весогабаритные характеристики

Применение литой обмотки в сухих трансформаторах дает возможность в тех же габаритах получить трансформаторы для использования в сетях с более высоким уровнем напряжения.

Простота эксплуатации

Обмотки трансформатора изолированы при помощи специального диэлектрического лака, который обеспечивает стабильную работу устройства с высоким коэффициентом магнитной индукции. Это дает возможность установки трансформатора рядом с низковольтным оборудованием внутри помещений. Уменьшение магнитной нагрузки, а также применение системы шихтовки Step-lap с двойным лазерным срезом для стали сердечника послужили снижению уровня шума и потери холостого хода.

Стойкость к атмосферным воздействиям

Учитывая расположение РФ сразу в нескольких климатических зонах, трансформаторы ДКС разработаны под УХЛ с нижним значением температуры при транспортировании, хранении и эксплуатации до −65 ºС. Для усиления механической прочности каждый слой обмотки армируется ВН сеткой из стекловолокна с двух сторон. А благодаря стальному кожуху степень пылевлагозащиты трансформатора достигается IP23-IP31, обеспечивая тем самым стабильную работу оборудования в местах с высокой влажностью (E2).

Сухой трансформатор

В первую очередь сухие трансформаторы с литой изоляцией применяются в местах, где особое значение имеет высокий уровень безопасности людей, оборудования и окружающей среды. Благодаря отсутствию в конструкции поддерживающих горение материалов, трансформаторы ДКС могут быть установлены непосредственно в помещении и не требуют строительства отдельно стоящих трансформаторных подстанций. Это позволяет размещать трансформаторы вблизи центра нагрузки, что в результате значительно уменьшает потери электроэнергии посредством оптимизации цепей низкого напряжения в схеме электроснабжения.

Трансформаторы с жидким диэлектриком. Температурные факторы

Масло в трансформаторах с жидким диэлектриком используется как изолирующая, так и охлаждающая среда. Конструкция обмоток предопределяет собой цилиндрическую форму. Между слоями обмотки устанавливаются распорки, что позволяет жидкости циркулировать между обмотками и сердечником и тем самым охлаждать трансформатор.

Трансформаторы с изоляцией сухого типа. Температурные факторы

В трансформаторах сухого типа изоляция обеспечивает электрическую прочность диэлектрика и его возможность противостоять более высоким температурам в сравнении с масляными трансформаторами, в зависимости от класса используемого изоляционного материала. В трансформаторах ДКС применяется изоляция класса F.

Классификация изоляционного материала

Элемент трансформатора	Класс нагревостойкости по ГОСТ 8865	Превышение температуры, °С
	А	60
E	75
Обмотки (средние превышения температуры)	B	80
F	100
H	125

3. Выбор материала для обмоток

Для изготовления обмоток силовых трансформаторов используется медь или алюминий. Силовые трансформаторы с алюминиевыми обмотками имеют низкую себестоимость и по своим характеристикам мало чем отличаются от обмоток с медным проводником. Тем не менее, трансформаторы с медными обмотками немного компактнее, медь лучше проводит ток. Важно понимать какой именно материал обмоток подойдет для ваших конкретных требований. Компания ДКС может предложить трансформаторы как с алюминиевыми, так и с медными обмотками.

4. Внешние факторы (условия окружающей среды)

Необходимо обратить особое внимание на защиту трансформатора (сердечник, обмотки, вводы /выводы и вспомогательное оборудование) при эксплуатации в суровых условиях окружающей среды. В трансформаторы с жидким диэлектриком должны иметь герметичную конструкцию, для защиты внутренних компонентов. Основная проблема трансформаторов с жидким диэлектриком коррозии, избежать ее можно только при использовании баков из нержавеющей стали. Сухие трансформаторы с литой изоляцией имеют степень защиты от влаги и пыли IP00. Для агрессивных условий окружающей среды компания ДКС разработала трансформаторы под УХЛ с нижним значением температуры при транспортировании, хранении и эксплуатации до −65 °С. Благодаря защитному кожуху степень пыле-влагозащиты трансформатора достигается IP23-IP31, обеспечивая тем самым стабильную работу оборудования в местах с высокой влажностью (E2).

5. Переключатели входного напряжения

Выходное напряжение трансформатора может измениться, если будет изменяться входное напряжение. Трансформаторы, подключенные к электрической сети, зависимы от ее напряжения. При изменении в работе электрической сети либо при подключении к ней новых нагрузок, входное напряжение к вашему оборудованию может понизиться или возрасти. Для компенсации напряжения, трансформаторы оборудуют переключателями напряжения без нагрузки (ПБВ), иногда РПН (под нагрузкой). Эти устройства состоят из ответвлений или выводов, соединенных в разных местах и с первичными обмотками. В трансформаторах с жидким диэлектриком переключатель ПБВ находиться непосредственно в баке трансформатора и для переключения напряжения необходимо соответственно снять крышку с бака трансформатора тем самым нарушив герметичность. В отличие от трансформаторов с масляным диэлектриком ПБВ располагается на обмотках высокого напряжения и разбора трансформатора не требует.

6. Перегрузка

Работа трансформатора может повлечь за собой его перегрузку. Что может последовать за перегрузкой и может ли трансформатор выдержать перегрузку без развития проблем и возникновения замыканий? Решением данного вопроса может послужить достаточная теплоотдача. При перегрузке трансформатора на 20% сверх допустимой номинальной мощности на протяжении определенного времени, тепло выделенное обмотками может быть выведено из трансформатора в зависимости от продолжительности перегрузки. При циркуляции теплообмена вероятность короткого замыкания не велика. Но, определенно, может пройти такой период времени, после которого трансформатор не может оставаться в состоянии перегрузки. Трансформатор неизбежно начнет перегреваться и может вызвать серьезные проблемы, постепенно создавая условия для возникновения короткого замыкания и отключения подачи энергии. В трансформаторах с жидким диэлектриком охлаждение происходит за счет масла. В сухих трансформаторах с литой изоляцией охлаждение происходит за счет циркуляции воздуха (в данном случае увеличить скорость теплообмена можно с помощью принудительной вентиляции). На заметку: в трансформаторах ДКС принудительная вентиляция увеличивает номинальную мощность на 40%.

7. Размещение силовых трансформаторов рядом с нагрузкой

Сокращение расстояния низковольтной линии между силовым трансформатором и основной нагрузкой полезны по нескольким причинам:

• снижение потерь энергии и меньшего падения напряжения;
• снижается стоимость низковольтной линии электропередач до потребителя.

Необходимо помнить то, что установка масляного трансформатора в помещении имеет ограничения. Установка сухого трансформатора не имеет ограничений и не требует согласования.

8. Дополнительные аксессуары

Нужно помнить, что все дополнительные аксессуары устанавливаются в случае индивидуальной необходимости и увеличивают конечную стоимость проекта.

Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов

Гостей: 8

В учебном пособии изложены требования, определяющие выбор числа и мощности трансформаторов главной понижающей и цеховых подстанций; рассмотрены конструктивные схемы трансформаторов и назначение их основных элементов, а также характеристики трансформаторного масла и способы его очистки и сушки. Представлены режимы работы трансформаторов и условия их включения после монтажа и ремонта.

Для студентов электроэнергетических специальностей вузов и средних профессиональных учебных заведений. Может быть полезно работникам, занимающимся эксплуатацией электрооборудования.

Глава 1. Силовые трансформаторы промышленных предприятий и их выбор 10

1.1. Общие требования и условия работы 10

1.2. Выбор силовых трансформаторов 14

1.3. Трансформаторы главных понижающих подстанций 20

1.4. Цеховые подстанции систем электроснабжения 33

1.5. Преобразовательные подстанции 41

Глава 2. Конструктивные схемы и назначение основных элементов трансформатора 44

2.1. Основные элементы трансформатора 44

2.2. Трехобмоточные трансформаторы 49

2.3. Системы охлаждения силовых трансформаторов 53

2.4. Регулирование напряжения трансформаторов 62

2.5. Группы соединений обмотоктрансформатора 64

2.6. Параллельная работа трансформаторов 69

2.7. Экономический режим работы трансформаторов 72

2.8. Сухие трансформаторы и трансформаторы с негорючим жидким наполнителем 74

2.9. Совтоловые трансформаторы и их утилизация 78

2.10. Трансформаторы малой мощности 80

Глава 3. Эксплуатация трансформаторного масла 84

3.1. Характеристики и показатели трансформаторного масла 84

3.2. Очистка и сушка трансформаторного масла 91

3.3. Метод глубокой сушки трансформаторного масла 98

3.4. Заливка трансформаторов маслом 101

Глава 4. Режимы работы трансформатора 103

4.1. Общие сведения о старении изоляции 103

4.2. Тепловая диаграмма трансформатора 107

4.3. Нагрев трансформаторов при неравномерном графике нагрузки 110

4.4. Нагрузочная способность трансформатора 113

4.5. Выбор мощности силовых трансформаторов

для дуговых сталеплавильных печей Il7

4.6. Контроль состояния трансформатора 121

Глава 5. Включение трансформаторов после монтажа и ремонта 126

5.1. Общие сведения 126

5.2. Методы контроля влажности изоляции трансформатора 127

5.3. Условия включения трансформаторов в эксплуатацию без сушки 133

5.4. Контрольный прогрев и контрольная подсушка трансформаторов в масле 138

5.5. Сушка трансформаторов 142

5.6. Включение сухих и совтоловых трансформаторов на напряжение до 15,75 кВ 146

Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей

Раздел 2. Электрооборудование и электроустановки общего назначения

Глава 2.1. Силовые трансформаторы и реакторы

2.1.1. Установка трансформаторов и реакторов должна осуществляться в соответствии с правилами устройства электроустановок и нормами технологического проектирования подстанций. ¶

Транспортирование, разгрузка, хранение, монтаж и ввод в эксплуатацию трансформаторов и реакторов должны выполняться в соответствии с руководящими документами (инструкциями) заводов-изготовителей. ¶

2.1.2. При эксплуатации силовых трансформаторов (автотрансформаторов) и шунтирующих масляных реакторов должна обеспечиваться их надежная работа. Нагрузки, уровень напряжения, температура, характеристики масла и параметры изоляции должны находиться в пределах установленных норм; устройства охлаждения, регулирования напряжения, защиты, маслохозяйство и другие элементы должны содержаться в исправном состоянии. ¶

2.1.3. Трансформаторы (реакторы), оборудованные устройствами газовой защиты, должны устанавливаться так, чтобы крышка (съемная часть бака) имела подъем по направлению к газовому реле не менее 1%. При этом маслопровод к расширителю должен иметь уклон не менее 2%. ¶

2.1.4. Уровень масла в расширителе неработающего трансформатора (реактора) должен находиться на отметке, соответствующей температуре масла трансформатора (реактора) в данный момент. ¶

Обслуживающий персонал должен вести наблюдение за температурой верхних слоев масла по термосигнализаторам и термометрам, которыми оснащаются трансформаторы с расширителем, а также за показаниями мановакуумметров у герметичных трансформаторов, для которых при повышении давления в баке выше 50 кПа (0,5 кгс/см 2 ) нагрузка должна быть снижена. ¶

2.1.5. Воздушная полость предохранительной трубы трансформатора (реактора) должна быть соединена с воздушной полостью расширителя. ¶

Уровень мембраны предохранительной трубы должен быть выше уровня расширителя. ¶

Мембрана выхлопной трубы при ее повреждении может быть заменена только на идентичную заводской. ¶

2.1.6. Стационарные установки пожаротушения должны находиться в состоянии готовности к применению в аварийных ситуациях и подвергаться проверкам по утвержденному графику. ¶

2.1.7. Гравийная засыпка маслоприемников трансформаторов (реакторов) должна содержаться в чистом состоянии и не реже одного раза в год промываться. ¶

При загрязнении гравийной засыпки (пылью, песком и т.д.) или замасливании гравия его промывка должна проводиться, как правило, весной и осенью. ¶

При образовании на гравийной засыпке твердых отложений от нефтепродуктов толщиной более 3 мм, появлении растительности или невозможности его промывки должна осуществляться замена гравия. ¶

2.1.8. На баках трехфазных трансформаторов наружной установки должны быть указаны подстанционные номера. На группах однофазных трансформаторов и реакторов подстанционный номер указывается на средней фазе. На баки группы однофазных трансформаторов и реакторов наносится расцветка фаз. ¶

Трансформаторы и реакторы наружной установки окрашиваются в светлые тона краской, устойчивой к атмосферным воздействиям и воздействию трансформаторного масла. ¶

2.1.9. На дверях трансформаторных пунктов и камер, с наружной и внутренней стороны, должны быть указаны подстанционные номера трансформаторов, а также с наружной стороны должны быть предупреждающие знаки. Двери должны быть постоянно закрыты на замок. ¶

2.1.10. Осмотр и техническое обслуживание высоко расположенных элементов трансформаторов и реакторов (более 3 м) должны выполняться со стационарных лестниц с перилами и площадками наверху с соблюдением правил безопасности. ¶

2.1.11. Включение в сеть трансформатора (реактора) должно осуществляться толчком на полное напряжение. Трансформаторы, работающие в блоке с генератором, могут включаться в работу вместе с генератором подъемом напряжения с нуля. ¶

2.1.12. Для каждой электроустановки в зависимости от графика нагрузки с учетом надежности питания потребителей и минимума потерь должно определяться число одновременно работающих трансформаторов. ¶

В распределительных электрических сетях напряжением до 20 кВ включительно измерения нагрузок и напряжений трансформаторов производят в первый год эксплуатации не менее 2 раз — в период максимальных и минимальных нагрузок, в дальнейшем — по необходимости. ¶

2.1.13. Резервные трансформаторы должны содержаться в состоянии постоянной готовности к включению в работу. ¶

2.1.14. Нейтрали обмоток напряжением 110 кВ трансформаторов и реакторов должны работать, как правило, в режиме глухого заземления. Иной режим работы нейтралей трансформаторов напряжением 110 кВ и способы их защиты устанавливает энергоснабжающая организация. ¶

2.1.15. При автоматическом отключении трансформатора (реактора) действием защит от внутренних повреждений трансформатор (реактор) можно включать в работу только после осмотра, испытаний, анализа газа, масла и устранения выявленных дефектов (повреждений). ¶

В случае отключения трансформатора (реактора) от защит, действие которых не связано с его внутренним повреждением, он может быть включен вновь без проверок. ¶

2.1.16. При срабатывании газового реле на сигнал должен быть произведен наружный осмотр трансформатора (реактора) и отбор газа из реле для анализа и проверки на горючесть. ¶

Для обеспечения безопасности персонала при отборе газа из газового реле и выявления причины его срабатывания трансформатор (реактор) должен быть разгружен и отключен в кратчайший срок. ¶

Если газ в реле негорючий и признаки повреждения трансформатора отсутствуют, а его отключение вызвало недоотпуск электроэнергии, он может быть включен в работу до выяснения причины срабатывания газового реле на сигнал. Продолжительность работы трансформатора в этом случае устанавливает ответственный за электрохозяйство Потребителя. По результатам анализа газа из газового реле, анализа масла и других измерений и испытаний необходимо установить причину срабатывания газового реле на сигнал, определить техническое состояние трансформатора (реактора) и возможность его нормальной эксплуатации. ¶

2.1.17. Масло в расширителе трансформаторов (реакторов), а так же в баке или расширителе устройства регулирования напряжения под нагрузкой (далее — РПН), должно быть защищено от соприкосновения с воздухом. У трансформаторов и реакторов, оборудованных специальными устройствами, предотвращающими увлажнения масла, эти устройства должны быть постоянно включены, независимо от режима работы трансформатора (реактора). Указанные устройства должны эксплуатироваться в соответствии с инструкцией заводов-изготовителей. ¶

Трансформаторы мощностью 1000 кВ·А и более должны эксплуатироваться с системой непрерывной регенерации масла в термосифонных и адсорбных фильтрах. ¶

Масло маслонаполненных вводов негерметичного исполнения должно быть защищено от окисления и увлажнения. ¶

2.1.18. При необходимости отключения разъединителем (отделителем) тока холостого хода ненагруженного трансформатора, оборудованного устройством РПН, после снятия нагрузки на стороне Потребителя переключатель должен быть установлен в положение, соответствующее номинальному напряжению. ¶

2.1.19. Допускается параллельная работа трансформаторов (автотрансформаторов) при условии, что ни одна из обмоток не будет нагружена током, превышающим допустимый ток для данной обмотки. ¶

Параллельная работа трансформаторов разрешается при следующих условиях: ¶

• группы соединений обмоток одинаковы;
• соотношение мощностей трансформаторов не более 1:3;
• коэффициенты трансформации отличаются не более чем на ±0,5%;
• напряжения короткого замыкания отличаются не более чем на ±10%;
• произведена фазировка трансформаторов.

Для выравнивания нагрузки между параллельно работающими трансформаторами с различными напряжениями короткого замыкания допускается в небольших пределах изменение коэффициента трансформации путем переключения ответвлений при условии, что ни один из трансформаторов не будет перегружен. ¶

2.1.20. Для масляных трансформаторов и трансформаторов с жидким негорючим диэлектриком допускается продолжительная нагрузка любой обмотки током, превышающим на 5% номинальный ток ответвления, если напряжение не превышает номинальное напряжение соответствующего ответвления. В автотрансформаторе ток в общей обмотке должен быть не выше наибольшего длительно допустимого тока этой обмотки. ¶

Продолжительные допустимые нагрузки сухих трансформаторов устанавливаются в стандартах и технических условиях конкретных групп и типов трансформаторов. ¶

Для масляных и сухих трансформаторов, а также трансформаторов с жидким негорючим диэлектриком допускаются систематические перегрузки, значение и длительность которых регламентируются инструкциями заводов-изготовителей. ¶

2.1.21. 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: ¶

Читайте также:

  
• Горячекатанная арматура класс а 1 диаметр 12 мм
  
• Гэсн монтаж плит перекрытия
  
• Вентиляция в звукоизолированном помещении
  
• Дизайн двухкомнатной квартиры 45 кв м в панельном доме
  
• Бак расширительный гранлевел тип м