Режимы нагрузки трансформатора

Нагрузка большинства трансформаторов изменяется в течение суток вследствие сменной работы промышленных предприятий, включения освещения в темное время суток и т. п. Трансформаторы отключаются из работы по режимным соображениям (например, из нескольких работающих трансформаторов при снижении общей нагрузки часть может быть отключена с переводом их нагрузки на оставшиеся в работе), а также для выполнения текущих и капитальных ремонтов как самого трансформатора, так и связанного с ним оборудования.

Таким образом, трансформаторам не приходится нести полную нагрузку в течение всего срока службы, вследствие чего продолжительность срока службы увеличивается.

Режим нагрузки трансформаторов, соединенных в блок с генераторами (если на один трансформатор работает один генератор), определяется режимом нагрузки генераторов, и такие трансформаторы в большинстве случаев несут постоянную по величине нагрузку в течение длительного времени, если генераторы работают в базе графика нагрузки энергосистемы.

На ряде электростанций применяется схема укрупненного блока, при которой на один трансформатор работают несколько генераторов. В таком случае трансформатор может работать с недогрузкой, если один из генераторов блока не работает. В тех случаях, когда генератор подсоединен к двум трансформаторам, при выходе одного из них из работы для второго не исключена возможность перегрузки.

На понизительных подстанциях, а также на станциях для трансформаторов связи с системой нагрузка трансформаторов определяется в основном графиком работы потребителей.

В большинстве случаев нагрузка трансформаторов подстанций в пределах суток изменяется по суточному графику, характер которого мало изменяется в течение года, а лишь изменяются суточные максимумы по сезонам за счет удлинения темной части суток в зимнее время. Как правило, принято считать, что нагрузка определяется двумя осредненными графиками — зимнего и летнего рабочего дня.

Руководствуясь известным графиком нагрузки, необходимо выбирать то или иное число параллельно работающих трансформаторов для обеспечения их наиболее экономичной работы. Установившийся типовой график нагрузки позволяет рассчитать допустимую перегрузку трансформатора (величину и длительность), если в этом возникает необходимость по условиям эксплуатации.

Перегрузки трансформатора могут быть допущены, если они не сокращают в значительной степени срок службы изоляции, а следовательно, и трансформатора.
Поэтому, исходя из допустимого износа изоляции от нагрева, составлены диаграммы нагрузочной способности трансформаторов.

По этим диаграммам, зная коэффициент нагрузки kH, можно определить допустимую длительность той или иной величины перегрузки или величину перегрузки при заданной длительности ее.

Диаграммы нагрузочной способности составлены, исходя из среднегодовой температуры наружного воздуха в месте установки трансформатора, равной +5° С. Если трансформатор установлен в местности со среднегодовой температурой t отличной от +5° С, то допустимые значения кратности нагрузки должны быть умножены на коэффициент А.

Использование диаграммы нагрузочной способности для определения допустимости перегрузки предполагает, таким образом, знание заранее суточного графика нагрузки, по которому работает трансформатор до наступления перегрузки и при перегрузке. Поэтому этот метод применяется для определения допустимости систематических, ежедневно повторяющихся перегрузок на длительный срок работы (несколько месяцев). Небольшие колебания нагрузки (до 5%) значительно не искажают форму графика и могут во внимание не приниматься, т. е., если в отдельные моменты суток одного дня нагрузка отличается от нагрузки в те же моменты типового графика или других дней, это не скажется на окончательном результате (длительности или допустимой величины перегрузки).

В тех случаях, когда перегрузка возникает случайно или когда заранее график нагрузки неизвестен, можно воспользоваться приближенными данными, приведенными в табл. 3, о величине и длительности перегрузки в зависимости от температуры перегрева верхних слоев масла в момент наступления перегрузки.

Температура перегрева верхних слоев масла в баке трансформатора определяется как разность температуры верхних слоев масла и температуры охлаждающего воздуха в момент наступления перегрузки.

Обычно в летнее время нагрузка трансформаторов подстанций, питающих населенные пункты и большинство промышленных предприятий, уменьшается по сравнению с зимним периодом, благодаря чему износ изоляции уменьшается. Поэтому за счет недоиспользования мощности трансформатора летом (май—август) допустимо в зимний период (ноябрь—март) увеличивать его нагрузку сверх номинальной .мощности в размере 1 % на каждый процент недогрузки трансформатора летом по отношению к номинальной мощности, но не более 15% всего. Например если летом максимум типового суточного графика нагрузки был не более 90% номинальной мощности, то зимой допустимо нагрузить трансформатор в часы максимума до 110% номинальной мощности. Правильней относить перегрузку не к номинальной мощности, а к мощности, допустимой по диаграмме нагрузочной способности, так как нагрузочная способность более правильно оценивает возможность перегрузки в зависимости от нагрева изоляции.

Можно допускать перегрузку трансформаторов в зимний период, используя как нагрузочную способность, зависящую от графика нагрузки, так и недогрузку в летний период. Однако суммарная перегрузка не должна превышать 30% номинальной мощности при коэффициенте нагрузки не менее 0,6 и 50% при коэффициенте нагрузки 0,6—0,3.

В тех случаях, когда из нескольких параллельно работающих трансформаторов один аварийно выходит из работы, до его замены допускается перегружать оставшиеся в работе трансформаторы до 40% на время суточного максимума, имеющего общую суточную продолжительность не более 6 ч, в течение не более 5 суток подряд и при коэффициенте нагрузки не более 0,75.

Все вышеуказанные систематические перегрузки допускаются для масляных трансформаторов независимо от системы охлаждения, за исключением трансформаторов на напряжения выше 330 кв, автотрансформаторов на напряжения выше 220 кв, а также обмоток низшего напряжения автотрансформаторов на напряжения до 220 кв включительно. Автотрансформаторы напряжением до 220 кв включительно допустимо перегружать только в режиме ВН—СН (или СН—ВН), при чем в размере вдвое меньше, чем разрешается согласно диаграммам нагрузочной способности.

Кроме систематических перегрузок, могут возникнуть кратковременные аварийные перегрузки. Так называются перегрузки, которые вызываются аварийным выходом из работы оборудования электростанции или подстанции (генератора, трансформатора). В то короткое время, на которое разрешается аварийная перегрузка, персонал должен принять меры к замене вышедшего из работы оборудования резервным (если это не производится автоматически) или к уменьшению нагрузки за счет отключения потребителей.

Трансформаторы всех мощностей на напряжения до 330 кв включительно независимо от системы охлаждения допускают аварийные перегрузки.

Что касается остальных трансформаторов, на которые не распространяются систематические перегрузке, то для них допустимость аварийных перегрузок устанавливается заводом-изготовителем.

Вследствие конструктивных особенностей автотрансформаторов режим нагрузки их отличается от режима нагрузки трансформаторов. Автотрансформаторы маркируются по проходной мощности, т. е. мощности, которую можно передать от обмотки высшего напряжения в обмотку среднего напряжения. Мощность, трансформируемая через обмотку низшего напряжения, меньше проходной и называется типовой; она представляет собой ту мощность, которую можно передать в двухобмоточном трансформаторе эквивалентного типа, т. е. с такой же затратой активных материалов.