Режимы работы трансформаторов

Эксплуатация силовых трансформаторов

Осмотр трансформаторов

Осмотры трансформаторов являются средством визуального контроля их состояния при эксплуатации. Осмотры проводятся без отключения трансформаторов со следующей периодичностью:

главных понижающих трансформаторов подстанций с постоянным дежурством персонала – 1 раз в сутки;

остальных трансформаторов электроустановок с постоянным и без постоянного дежурства персонала – не реже 1 раза в месяц.

Внеочередные осмотры трансформаторов производятся:

после неблагоприятных климатических воздействий, например после резкого изменения температуры окружающего воздуха;

после срабатывания газовой защиты на сигнал;

после отключения трансформатора газовой или дифференциальной защитой.

При осмотрах трансформаторов проверяются:

показания всех измерительных приборов (термометров, термосигнализаторов, мановакуумметров и других);

состояние внешней изоляции трансформатора (отсутствие трещин и сколов фарфора, степень загрязнения поверхности);

состояние ошиновки, кабельных вводов и доступных для наблюдения контактных соединений;

состояние фланцевых соединений маслопроводов и отсутствие течи масла;

наличие и уровень масла в расширителе и маслонаполненных вводах;

состояние контура заземления;

состояние маслоприемных устройств (гравийной засыпки);

при закрытой установке трансформаторов проверяется состояние помещения, исправность вентиляции, наличие средств пожаротушения.

Одним из показателей состояния трансформатора служит характер издаваемого им гула (прослушивание ведется при отключенных вентиляторах). Не должно быть потрескиваний и щелчков, связанных с разрядами в баке трансформатора; гудение должно быть равномерным без периодических изменений уровня или тона.

Режимы работы трансформаторов

Одной из главных задач эксплуатации трансформаторов является контроль режима их работы. Этот контроль осуществляется путем проверки нагрузки трансформатора, напряжения на обмотках, температуры масла и других параметров. На подстанциях с постоянным дежурством персонала контроль осуществляется с периодичностью 1…2 часа с фиксированием параметров режима в суточной ведомости.

На подстанциях без постоянного дежурства персонала контроль режима трансформаторов осуществляется при каждом посещении подстанции оперативным персоналом, но не реже 1 раза в месяц.

Силовые трансформаторы могут работать в различных режимах, характеризуемых нагрузкой, напряжением, условиями окружающей среды и другими факторами.

Номинальным режимом трансформатора называется режим его работы при номинальном напряжении, номинальной нагрузке и температуре охлаждающей среды (воздуха) +20^оС.

Из приведенного определения видно, что длительный номинальный режим является идеализированным (практически недостижимым) режимом. Однако считается, что в таком режиме трансформатор способен проработать установленный заводом-изготовителем срок службы.

Нормальным называется режим работы трансформатора, при котором его параметры отклоняются от номинальных в пределах, допустимых стандартами, техническими условиями и другими нормативными документами.

При нагрузке, не превышающей номинальную, допускается продолжительная работа трансформатора при повышении напряжения на любом ответвлении любой обмотки на 10% сверх номинального напряжения данного ответвления. При этом напряжение на любой обмотке не должно быть выше наибольшего рабочего напряжения U_{раб max}, определяемого надежностью работы изоляциии и нормируемого ГОСТ 721-77 в следующих пределах от номинального напряжения электрической сети U_ном:

U_ном = 6, 10 кВ U_{раб max} = 1,2 U_ном,

U_ном = 35, 110 кВ U_{раб max} = 1,15 U_ном,

U_ном = 220 кВ U_{раб max} = 1,1 U_ном.

Допускается режим параллельной работы трансформаторов при условии, что ни один из них не будет перегружен. Для этого должны выполняться следующие условия:

группы соединений обмоток трансформаторов должны быть одинаковыми;

соотношение мощностей трансформаторов не более 1:3;

отличие коэффициентов трансформации не более чем на 0,5%;

отличие напряжений короткого замыкания не более чем на 10%;

произведена фазировка трансформаторов.

При параллельной работе трансформаторов и переменном графике их суммарной нагрузки возможна оптимизация количества работающих трансформаторов в течение суток. Критерий оптимальности – минимум потерь активной мощности.

Потери активной мощности в одном трансформаторе при его нагрузке, равной S, составляют

где S_ном, ΔР_х и ΔР_к – паспортные данные трансформатора: номинальная мощность, потери холостого хода и потери короткого замыкания (нагрузочные потери).

Потери активной мощности в n параллельно работающих трансформаторах при их суммарной нагрузке, равной S, составляют

Из (9.1) и (9.2) видно, что при увеличении (с 1 до n) количества трансформаторов, работающих на одну и ту же нагрузку S, потери холостого хода увеличиваются в n раз, а нагрузочные потери уменьшаются в n раз.

Построим зависимости потерь мощности ΔР от нагрузки S для одного (n=1) и двух (n=2) трансформаторов (рис. 9.1). Видно, что при нагрузке S = S₁₂ потери мощности в одном и двух трансформаторах равны. При нагрузке S < S₁₂ целесообразно оставить в работе один трансформатор, а при нагрузке S > S₁₂ – два трансформатора.

Рисунок 9.1 - Зависимости потерь мощности в параллельно работающих трансформаторах от нагрузки

Величина граничной мощности S₁₂ или в общем случае граничной мощности S_n(n+1) может быть вычислена после приравнивания выражений для потерь мощности в n и (n+1) трансформаторах:

Мощность S, выраженная из (9.3), и будет граничной мощностью

При нагрузке S < S _{n (n+1)} целесообразно оставить в работе n трансформаторов, а при нагрузке S > S _{n (n+1)} – (n+1) трансформаторов.

Режим регулирования напряжения. Устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) должны работать, как правило, в автоматическом режиме. Допускается дистанционное переключение РПН с пульта управления. На трансформаторах с переключением без возбуждения (ПБВ) правильность выбора коэффициента трансформации должна проверяться два раза в год – перед зимним максимумом и летним минимумом нагрузки.

Аварийные режимы. При отключении трансформатора защитой, не связанной с его внутренними повреждениями, например, максимальной токовой защитой, трансформатор может быть вновь включен в работу.

При отключении трансформатора защитами от внутренних повреждений (газовой, дифференциальной) этот трансформатор включается в работу только после осмотра, испытаний, анализа масла, анализа газа из газового реле и устранения выявленных дефектов.

При срабатывании газового реле на сигнал производится наружный осмотр трансформатора и отбор газа из газового реле для анализа. Если газ в реле негорючий, при наружном осмотре признаки повреждения не обнаружены, а отключение трансформатора вызывает недоотпуск электроэнергии, трансформатор может быть оставлен в работе до выяснения причин срабатывания газового реле на сигнал. После выяснения этих причин оценивается возможность дальнейшей нормальной эксплуатации трансформатора.

Аварийный вывод трансформатора из работы осуществляется:

при сильном и неравномерном шуме или потрескиваниях внутри бака трансформаторы;

ненормальном и постоянно возрастающем нагреве трансформатора при нагрузке, не превышающей номинальную, и нормальной работе устройств охлаждения;

выбросе масла из расширителя или разрыве диафрагмы выхлопной трубы;

течи масла или уменьшении уровня масла ниже уровня масломерного стекла в расширителе.