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°С.

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

(9.1)

где S_ном, DР_х и DР_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

(9.2)

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 DР 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.

Рис. 9.1. Зависимости потерь мощности от нагрузки в параллельно
работающих трансформаторах

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:

(9.3)

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

(9.4)

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 вызовает 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.