- Трансформатори зовнішньої установки
- Трансформатори внутрішньої установки
- приклади
- приклад 1
- приклад 2
- приклад 3
- Робота трансформаторів в умовах перевантаження і недовантаження
Одним з найважливіших питань при проектуванні підстанцій є вибір силового трансформатора. Адже він повинен повністю забезпечити живлення електроприймачів при нормальному режимі роботи, а також, в залежності від категорії надійності електропостачання , Забезпечити резерв, в разі виникнення аварійного відключення другого трансформатора або лінії живлення.
Також при виборі трансформатора необхідно врахувати коефіцієнт заповнення графіка навантаження і максимально використовувати можливості перевантаження в години найбільшого завантаженості підприємства.
Трансформатори зовнішньої установки
Трансформатори, установка яких проводиться поза приміщеннями і на місцевості де середньорічна і максимальна температура становлять 50 і 350, можуть нести постійне навантаження рівну номінальній. Термін служби трансформатори обмежує термін служби ізоляції його обмоток, і, приблизно, становить 20 років.
Однак в реальних установках, будь то промислові підприємства або побутові споживачі, постійного навантаження не існує, вона весь час змінюється протягом доби, а також протягом сезонів. Якщо при проектуванні підстанції максимум навантажень буде відповідати номінальній потужності трансформатора, то це означає, що навантажувальні здатності трансформатора використовуються недостатньо і потужність підстанції в цілому явно завищена. Тому вибір трансформатора варто робити з урахуванням його перевантажувальної здатності і при цьому враховувати графік навантаження підприємства або інших споживачів.
Ставлення обмеженою графіком площі, до площі прямокутника, сторони якого являють собою абсциссу (Т = 24 години) і ординату, що дорівнює максимальному навантаженні Рmax, називають коефіцієнтом заповнення добового графіка:
Якщо відома тривалість максимуму, а також коефіцієнта заповнення графіка, то використавши криві:
Отримуємо допустимий коефіцієнт перевантаження масляних трансформаторів:
Де Iн і S н - відповідні номінальні струми і потужності трансформаторів.
При максимумі навантаження, який визначається з кривих показаних вище, знос ізоляції не перевищує 80% від зносу при номінальному навантаженні тривалої (природного зносу), що дозволяє забезпечити певний запас при виникненні аварійних перевантажень.
Раніше зазначалося, що зазначені величини коефіцієнтів перевантажень справедливі лише для трансформаторів, які встановлені не в приміщеннях, де середньорічна температура повітря дорівнює 50. Якщо ж середньорічна температура не дорівнює 50, а дорівнює якомусь значенню ΰв, необхідно перерахувати коефіцієнти перевантаження, помноживши їх на перерахункових коефіцієнт, що дорівнює:
У години, коли температура більше 350, але не більше 450 (досить часто буває влітку), навантаження силового трансформатора повинна бути нижчою за номінальну на (ΰв - 350)%, незалежно від величини коефіцієнта заповнення графіка.
Трансформатори внутрішньої установки
При установці трансформаторів всередині приміщень неопалюваних і вентильованих, середньорічну температуру можна приминати на 80 вище, ніж при зовнішній установці. Крім перевантажень зазначених раніше, також можуть допускатися додаткові перевантаження без збитку для терміну служби в зимові місяці, за рахунок недовантаження в літню пору. Звучить заплутано. Спробую пояснити.
Наприклад, якщо в період часу з червня по серпень навантаження в р% нижче номінальної, тобто відбувається недовантаження, то в період з грудня по березень можливе підвищення навантаження на цей же відсоток р%, але за умови, що вона не перевищує 15% номінальної навантаження.
Обидва види цих перевантажень є нормальними, але вони не повинні перевищувати 30% номінальної потужності при коефіцієнтах заповнення графіка не менше 0,6, і 50% при коефіцієнті заповнення графіка 0,6 ÷ 0,3.
У разі виникнення аварійних ситуацій допускається перевантаження трансформаторів на 40% від номінальної потужності на час максимумів загальної добової тривалості не більше 6 годин і протягом менш 5 діб. При цьому коефіцієнт заповнення добового графіка навантаження в умовах перевантаження не повинен перевищувати 0,75:
Але в рядах міст система електропостачання допускає перевантаження до 80% (для трансформаторів до 400 кВА).
Формули, наведені вище враховують тільки умови старіння ізоляції, і зовсім не враховують таких факторів як капітальні витрати та інші фактори.
приклади
Для наочності давайте розглянемо кілька прикладів.
приклад 1
Встановлений на відкритому повітрі трансформатор з номінальною потужністю 630 кВА, середньорічна температура даної місцевості становить 50. Кількість максимуму годин t = 6, а коефіцієнт заповнення добового графіка Кз.г. = 0,7.
З вище показаних кривих кратностей визначаємо:
Тепер можемо отримати максимальне допустиме навантаження при номінальному значенні вторинної напруги:
приклад 2
Влітку той же трансформатор що в прикладі 1 завантажений на 500 кВА. Необхідно визначити допустиме навантаження взимку (грудень - березень).
Недовантаження в літню пору в процентному співвідношенні буде мати вигляд:
З урахуванням обмеження можна допустити перевантаження взимку за рахунок недовантаження влітку в 15%.
Тоді отримаємо максимально допустиму перевантаження 14 + 15 = 29%, де 14 - це значення m = 1,14; виражене у відсотках.
Відповідно отримуємо максимальне навантаження протягом 6 годинного максимуму в зимовий час:
приклад 3
Для трансформатора з прикладу 1, але встановленого в приміщенні (неопалюваному і вентильованому), необхідно визначити навантаження в зимові місяці.
Для вирішення приймаємо середньорічну температуру на 80 більше, ніж при зовнішній установці, тобто 130. перерахункових коефіцієнт набуде вигляду:
Визначимо номінальну потужність:
Недовантаження в літню пору, виражена у відсотках, складе:
Допустиме перевантаження за рахунок літньої недовантаження приймається 13,7%; і, відповідно максимально допустима перевантаження складе 13,7 + 14 = 27,7%.
Допустима максимальне навантаження
Робота трансформаторів в умовах перевантаження і недовантаження
Для поліпшення умов роботи перевантажених пристроїв рекомендується застосовувати форсування їх охолодження (наприклад, примусове обдування повітрям). Навантаження підстанцій змінюються за певним графіком, так як багато підприємств (особливо міські) мають яскраво виражені піки і провали в навантаженнях. У літню пору та нічні години навантаження трансформаторів може знижуватися до 30% від номінальної. У такі моменти в цілях зниження втрат в трансформаторах доцільніше відключати один з них. При однотрансформаторних підстанціях дуже часто використовують перемички за нижчим напрузі, що з'єднують суміжні підстанції, частина підстанцій зовсім відключають, залишаючи в роботі лише кілька для покриття навантаження. При такому відключенні рівень напруги повинен забезпечуватися відповідний нормальному, тобто перемички повинні бути розраховані таким чином, що б падіння напруги до найвіддаленіших споживачів не перевищувало допустимого і могло забезпечувати нормальний (безаварійний) режим харчування електроприймачів.
