Работа силовых трансформаторов

Работа силовых трансформаторов в условиях эксплуатации

Силовые трансформаторы являются одним из наиболее ответственных звеньев энергетического обслуживания. От их работы зависит бесперебойное снабжение потребителей электрической энергией. Главное место в передаче и распределении электроэнергии занимают масляные силовые трансформаторы. Большинство из них работают не обособленно, а параллельно с другими трансформаторами.

Для надежной и экономичной работы трансформаторы должны отвечать ряду технических требований: удовлетворять условиям параллельной работы; не перегреваться выше допустимых пределов; выдерживать превышения напряжения в допустимых пределах и внешние короткие замыкания при обусловленных значениях кратности и длительности тока; обеспечивать регулирование напряжения.

Параллельная работа трансформаторов

Под параллельной работой трансформаторов понимают работу нескольких трансформаторов на общую сеть при параллельном соединении их первичных и вторичных обмоток. Параллельная работа трансформаторов более экономична, чем раздельная, и создаёт некоторый резерв мощности. Чтобы трансформаторы могли работать параллельно, они должны отвечать ряду технических требований, основными из которых являются: равенство первичных и вторичных напряжений, а следовательно, и коэффициентов трансформации; равенство напряжений короткого замыкания; одинаковость групп соединения обмоток.

Нагревание трансформаторов

Повышение температуры трансформатора и его отдельных узлов при нагрузке сверх допустимой приводит к сокращению срока службы трансформатора, а в отдельных случаях – к аварийному выходу его из работы. Из применяемых в трансформаторах изоляционных материалов одним из наименее нагревостойких является кабельная бумага. Наибольшая температура, которую она может длительно выдерживать в масле без существенного снижения своих изоляционных качеств, 105 ⁰С. По нагревостойкости кабельная бумага относится к классу А. Повышение температуры трансформаторного масла сверх 95⁰С приводит к его интенсивной порче, снижению теплоотводящих и изоляционных качеств.

В сухих трансформаторах наибольшее превышение температуры обмоток над температурой охлаждающей среды при применении изоляционных материалов классов нагревостойкости A, E, B, F и H не должно превосходить соответственно 60, 75, 80, 100, 125 ⁰С. Допустимые превышения температуры приняты при условии, что максимальная температура охлаждающего воздуха не должна превышать 40 ⁰С. Исходя из наибольших допустимых превышений температуры обмоток и магнитопровода за наивысшую расчетную температуру обмоток масляных трансформаторов принимают 65 ⁰С+40 ⁰С=105 ⁰С, магнитопровода (на поверхности) 75 ⁰С+40 ⁰С =115⁰С.

Поддержание температуры в пределах допустимой у масляных трансформаторов малой мощности (порядка 25 кВА) достигается путем рассеяния тепла в окружающую среду гладкими стенками бака. У трансформаторов большей мощности приходится искусственно увеличивать охлаждающую поверхность бака и применять специальные охладители.

Перенапряжения

При нормальной работе трансформаторов их изоляция находится под рабочим напряжением сети. Но в сети, к которой они подключены, напряжение, хотя и кратковременно, может значительно превысить номинальное. Повышение напряжения на зажимах трансформатора до опасного для его изоляции, называют перенапряжением. Перенапряжения делят на внутренние и внешние.

К внутренним, или коммутационным, относят перенапряжения, возникающие при изменении режима работы трансформатора или системы, в которой он работает, например при аварийных

к. з., отключении и включении трансформаторов, линий с большой индуктивностью и

емкостью и т.д. Причиной такого перенапряжения служит резкое изменение электромагнитных и электрических полей, которые при нормальной работе уравновешенны; в случае внезапного изменения режима их равновесие скачкообразно нарушается и приводит к опасному для изоляции повышению напряжения.

К внешним перенапряжениям относят атмосферные; они возникают в результате действия грозовых разрядов. Если грозовой разряд происходит в непосредственной близости от трансформатора или линии, к которой он подключен, то перенапряжение возникает вследствие индуктивного влияния тока и заряда молнии. Такое перенапряжение называют индуктированным. Наиболее опасным для трансформаторов атмосферным перенапряжением является непосредственный удар молнии в линию или опору.

Под действием различного рода перенапряжений в трансформаторах возникает сложный электромагнитный процесс, приводящий к перенапряжениям между элементами обмоток внутри трансформатора. Их величина может во много раз превзойти рабочее напряжение. Поэтому каждый трансформатор в зависимости от его номинального напряжения и условий работы в электрической системе должен выдерживать некоторое перенапряжение.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Все трансформаторы имеют стандартные классы напряжения: 3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500 и 750 кВ (ГОСТ 721 – 74). Величина или уровень допускаемых перенапряжений на зажимах трансформатора определяется его классом напряжения.