Эксплуатация трансформаторов. 
Силовые трансформаторы

Нагрузочная способность трансформаторов

При выборе мощности трансформаторов нельзя руководствоваться только их номинальной мощностью, так как в реальных условиях температура охлаждающей среды, условия установки трансформатора могут быть отличными от принятых. Нагрузка трансформатора меняется в течение суток, и если мощность выбрать по максимальной нагрузке, то в периоды ее спада трансформатор будет не загружен, то есть недоиспользована его мощность. Опыт эксплуатации показывает, что трансформатор может работать часть суток с перегрузкой, если в другую часть суток его нагрузка меньше номинальной. Критерием различных режимов является износ изоляции трансформатора.

Нагрузочная способность трансформатора — это совокупность допустимых нагрузок и перегрузок.

Допустимая нагрузка — это длительная нагрузка, при которой расчетный износ изоляции обмоток от нагрева не превосходит износ, соответствующий нормальному режиму работы.

Перегрузка трансформатора — режим, при котором расчетный износ изоляции обмоток превосходит износ, соответствующий номинальному режиму работы (такой режим возникает, если нагрузка окажется больше номинальной мощности трансформатора или температура охлаждающей среды больше принятой расчетной).

Допустимые системные нагрузки трансформатора больше его номинальной мощности возможны за счет неравномерности нагрузки в течение суток.

На рисунке 34 изображен суточной график нагрузки, из которого видно, что в ночное время, утренние и дневные часы трансформатор недогружен, а во время вечернего максимума перегружен. При недогрузке износ изоляции мал, а во время перегрузки значительно увеличиваться. Максимально допустимая систематическая нагрузка определяется при условии, что наибольшая температура обмотки + 140ъ С, наибольшая температура масла в верхних слоях + 95ъ С и износ изоляции за время максимальной нагрузки такой же, как при работе трансформатора при постоянной номинальной нагрузке, когда температура наиболее нагретой точки не превышает + 98ъ С (ГОСТ 14 209 — 85). Для подсчета допустимой систематической нагрузки действительный график преобразуется в двухступенчатый (смотрите рисунок 34).

Коэффициент начальной нагрузки эквивалентного графика определяется по выражению.

(2.1).

где s1, s2, …, sm — значения нагрузки в интервалах Дt1, Дt2, …, Дtm.

Коэффициент максимальной нагрузки в интервале h = Дh1 + Дh2 + … + Дh_p

(2.2).

Зная среднюю температуру охлаждающей среды за время действия графика (и_охл), систему охлаждения трансформатора (М, Д, ДЦ, Ц), по таблицам, приведенным в ГОСТ 14 209– — 85 (для трансформаторов до 100МВА), определяют допустимость относительной нагрузки К₂ и ее продолжительность.

Если К₂^{`</sup>?0, 9К<sub>max</sub>, то принимают К<sub>2</sub><sup>`}=К₂, если К₂^`<0, 9К_max, то принимают К₂=0, 9К_max.

Нагрузка более 1,5S_ном должна быть согласована с заводом — изготовителем. Нагрузка более 2,0S_ном не допускается.

Аварийная перегрузка разрешается в аварийных случаях, например при выходе из строя параллельно включенного трансформатора.

Допустимая аварийная перегрузка определяется предельно допустимыми температурами обмотки (140ъ С для трансформаторов напряжением выше 110кВ и 160ъ С для остальных трансформаторов) и температурой масла в верхних слоях (115ъ С).

Аварийные перегрузки вызывают повышенный износ витковой изоляции, что может привести к сокращению нормированного срока службы трансформатора, если повышенный износ впоследствии не компенсирован нагрузкой с износом изоляции ниже нормального.

Значение допустимой аварийной перегрузки определяется по ГОСТ 14 209– — 85 в зависимости от начальной нагрузки К₁, температуры охлаждающей среды во время возникновения аварийной перегрузки и_охл и длительности нагрузки. Максимальная аварийная перегрузка не должна превышать 2,0S_ном. При выборе трансформаторов, устанавливаемых на подстанциях, по условиям аварийных перегрузок можно воспользоваться таблицей 1. Точный расчет максимально допустимых нагрузок и аварийных перегрузок, а также износ витковой изоляции производится на ЭВМ по вспомогательным схемам, приведенным в ГОСТ 14 209– — 85.

Допустимые нагрузки и аварийные перегрузки для трансформаторов мощностью свыше 100МВА устанавливаются в инструкциях по эксплуатации; для сухих трансформаторов и трансформаторов с негорючим жидким диэлектриком — в стандартах или технических условиях на конкретные типы трансформаторов (ГОСТ 14 209 — 85).

Таблица 1. Допустимые аварийные перегрузки трансформаторов при выборе их номинальной мощности для промышленных подстанций при предшествующей нагрузке, не превышающей 0,8 (по ГОСТ 14 209– — 85).