Исследование тепловых процессов в силовых трансформаторах на районной подстанции "Магас"

Размещено на http://www.allbest.ru/

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРАХ НА РАЙОННОЙ ПОДСТАНЦИИ «МАГАС»

Ермаков В.Ф., Хантыгов Ю.Б.

Аннотация

В статье выполнено исследование переходных тепловых процессов трансформаторов ТРДН-16/П0/Ш в процессе его эксплуатации при существующем графике нагрузки.

Ключевые слова: трансформатор, максимальная температура, наиболее нагретая точка обмотки, загрузка трансформатора.

Актуальность темы статьи обусловлена значительной погрешностью используемых методов определения расчетной мощности нагрузки [1 - 5], разнообразием конструкций силовых трансформаторов [6, 7], а также протекающих в них тепловых процессов [8, 9].

Расчетная математическая модель, позволяющая исследовать тепловые процессы в кабеле, разработана профессором Брагиным С.М. [8], она описывается дифференциальным уравнением нагрева первого порядка. В [10] эта модель адаптирована для выбора номинальной мощности силового трансформатора при случайном графике нагрузки. Используем эту модель для исследования тепловых процессов в обмотке трансформатора (возможность такого применения проверена экспериментально [11])

где - температура наиболее нагретой точки обмотки трансформатора;

ном Г номинальная длительно допустимая температура изоляции;

ок_Р Ь температура окружающей среды;

- постоянная времени нагрева обмотки;

I(t) - ток нагрузки в момент времени Ц /_ном I- номинальный ток трансформатора.

В качестве исходных данных в настоящей статье использован суточный график полной мощности S(t) нагрузки 2-трансформаторной подстанции «Магас», которая питает потребителей: г. Магас Республика Ингушетия, ООО "Транс - Сервис" 10м; Детский сад" Услуги няни"; АЗС-1 ООО" Ислам-Арго" (Эстомиров А); Магазин Евлоев Исса «Хас»; ОКЦ (Костоев М.);" Дробилка" Итазова Ахмеда; Торг.точка «Магазин Муталиева Висита Б.»; Автоцентр Муталиева Висита Б; АЗС ООО «(Хасан) Гайтов Т.А.»; Киоск Дидигова Р.Пятимат (Роза); Центр детского досуга "Ласка" Гулиев Х.Д.» и др. малые предриятия.

На подстанции «Магас» используется автоматизированная система контроля и управления энергопотреблением (АСКУЭ), которая, наряду с другими параметрами, позволяет контролировать суточные графики активной P(f), реактивной Ц(0 и полной мощности S(t) нагрузки подстанции, заданные с почасовой точностью.

На рис. 1 и 2 приведены суточные графики полной мощности S(t) нагрузки трансформаторов Т1 и Т2 на подстанции, полученные с помощью АСКУЭ.

Коэффициенты мощности нагрузки различных фаз трансформаторов Т1 и Т2, приведенные в таблицах 1 и 2, имеют близкие значения. Это позволяет для получения суточного графика суммарной полной мощности S(t) нагрузки трансформаторов Т1 и Т2 (т. е. всей подстанции) выполнить суммирование суточных графиков полной мощности S(t) нагрузки трансформаторов Т1 и Т2.

Рис. 1. Суточный график изменения полной мощности S(t) нагрузки трансформатора Т1 на подстанции «Магас»

Рис. 2. Суточный график изменения полной мощности Б(1:) нагрузки трансформатора Т2 на подстанции «Магас»

Таблица 1 КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ НАГРУЗКИ РАЗЛИЧНЫХ ФАЗ ТРАНСФОРМАТОРА Т1

Таблица 2 КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ НАГРУЗКИ РАЗЛИЧНЫХ ФАЗ ТРАНСФОРМАТОРА Т2

График суммарной полной мощности <%(/) нагрузки подстанции приведен на рис. 3.

Рис. 3. Суточный график изменения суммарной полной мощности 8^) нагрузки подстанции «Магас»

По суточному графику нагрузки Б(ґ) (рис. 3) может быть:

1) Выбрана мощность силовых трансформаторов на подстанции, достаточная для питания присоединенных потребителей;

2) Определена загрузка трансформаторов;

3) Исследованы тепловые процессы в трансформаторах.

В проектной практике общепринятым является метод выбора мощности трансформатора Јном по средней мощности за наиболее загруженную смену предприятия йм. Средняя мощность за сутки по графику нагрузки на рис. 3 составляет &р = 10,35961329 МВА. Значение Sср автоматически рассчитывается программой, приведенной в [10].

Расчетную мощность Јр трансформатора с учетом допустимой перегрузки в аварийном режиме на 40 % (возникающей из-за отключения релейной защитой или вывода в ремонт второго трансформатора Т2) определяем по формуле:

Предварительно выбираем ближайшую номинальную мощность трансформатора по шкале стандартных мощностей S_ном = 10,0 МВА.

Проверим, проходит ли выбранный трансформатор мощностью Sном = 10,0 МВА по максимальному нагреву (используя расчетный математический аппарат [10]).

Процесс изменения температуры наиболее нагретой точки обмотки трансформатора обм ( рис. 4) получен путем решения дифференциального уравнения (1), в котором вместо отношения /(/)// использовано отношение постоянная времени нагрева трансформатора мощностью Sном = 10,0 МВА равна т = 2 часа.

Предельное значение температуры наиболее нагретой точки трансформатора в режиме систематических нагрузок согласно ГОСТ 1420997 [12] составляет 140 ^оС, а в режиме кратковременных перегрузок 160 ^оС. Исследование суточного графика изменения температуры трансформатора мощностью Sном = 10,0 МВА (рис.4) показывает, что при имеющимся суточном графики суммарной нагрузки (рис.3) трансформатор будет перегреваться до недопустимой температуры 140,77 ^оС всего несколько минут, что значительно меньше постоянной времени нагрева данного трансформатора (2 час; данное условие предписывает ГОСТ 14209-97 [12]), подобные нагрузки могут считаться кратковременными. Следовательно, можно сделать вывод о том, что трансформатор мощностью 10 МВА подходит при выборе по максимальному нагреву.oбм, ^оС

Рис.4. Суточный график изменения температуры наиболее нагретой точки обмотки трансформатора овм номинальной мощности 10 МВА при температуре окружающей среды окр = 20 оС; обм.макс = 140,77 оС

При продолжительности ремонта в несколько суток износ изоляции трансформатора составит 502,73/24 = 20,95 суток за 1 сутки ремонта.

Проверим нагрев при ремонте одного из трансформаторов установленного на районной подстанции «Магас» трансформатора мощностью 16,0 МВА. Результаты представлены на рис. 5.

При нормальном режиме работы трансформаторов Т1 и Т2 на подстанции «Магас» (см. рис. 1 и 2, на которых приведены суточные графики нагрузки) их температурный режим иллюстрируется графиками изменения температуры наиболее нагретой точки обмотки, приведенными на рис. 6 и 7.

Рис.5. Суточный график изменения температуры наиболее нагретой точки обмотки трансформатора обм номинальной мощности 16 МВА при температуре окружающей среды окр = 20 оС; воб>м.макс = 65,85

Рис. 6. Суточный график изменения температуры наиболее нагретой точки обмотки сбм трансформатора Т1 номинальной мощности 16МВА при нормальном режиме работы подстанции; температура окружающей среды окр = 20 оС; обм.макс = 26,73 оС

Рис. 7. Суточный график изменения температуры наиболее нагретой точки обмотки обм трансформатора Т2 номинальной мощности 16 МВА при нормальном режиме работы подстанции; температура окружающей среды окр = 20 оС; обм.макс = 37,46 оС

Выбор трансформаторов мощностью 40 МВА можно считать обоснованным с учетом перспективного плана развития энергетического района.

трансформатор электрический сеть детерминированный

Список использованной литературы

1. Фокин Ю.А. Вероятностно-статистические методы в расчетах систем электроснабжения. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 240 с.

2. Кудрин Б.И. О комплексном методе расчета электрических нагрузок //Изв. вузов. Электромеханика. - 1981. - № 2. - С. 209 - 210.

3. Вагин Г.Я. О причинах завышения расчетных нагрузок по нагреву //Промышленная энергетика. - 1980. - № 3. - С. 28 - 29.

4. Ермаков В.Ф. Анализ составляющих погрешности определения расчетной электрической нагрузки /Электрические нагрузки и электропотребление в новых условиях хозяйствования: Материалы семинара. - М.: МДНТП, 1989. - С. 93 - 96.

5. Ермаков В.Ф. Исследование процессов в электрических сетях: методы, средства, детерминированные и вероятностные модели. - Ростов н/Д: Изд-во Ростовского ун-та, 2003. - 288 с.

6. Силовые трансформаторы: Справочная книга /Под ред. С.Д. Лизунова, А.Е. Лоханина. - М.: Энергоиздат, 2004.

7. Киш Л. Нагрев и охлаждение трансформаторов /Пер. с венг. Под ред. Г.Е. Тарле. - М.: Энергия, 1980. - 208 с.

8. Быстрицкий Г.Ф., Кудрин Б.И. Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов: Учеб. пособие для вузов. - М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 176 с.

9. Брагин С.М. Электрический и тепловой расчет кабеля. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1960. - 328 с.

10. Ермаков В.Ф., Зайцева И.В. Выбор электрооборудования по нагреву. - Ростов н/Д: ЗАО «Книга», 2018. - 176 с.

Ермаков В.Ф., Балыкин Е.С., Еволенко Н.А. и др. Опытное определение постоянной времени нагрева электрооборудования // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2012. - 66 - 68. Минск: Межгосуд.

12. ГОСТ 14209-97 (МЭК 354-91) Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов. - № 1. - С. Совет по стандартизации, сертификации, 1997. - 80 с.

Размещено на Allbest.ru