Страница 2: ГОСТ 14209-97. ОСТ 14209-97. Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов (42373)

г) при расширении масла может произойти его перелив из расширителя;

д) переключение очень больших токов переключателем может быть опасным.

1.4.1.3 Опасность длительных воздействий

а) при повышенной температуре скорость совокупного термического износа изоляции проводников повышается. Если такое воздействие продолжается достаточно долго, может произойти сокращение действительного срока службы трансформатора, особенно если трансформатор подвергается коротким замыканиям сети;

б) при повышенной температуре может также повыситься скорость износа других изоляционных материалов, а также проводников и некоторых механических частей;

в) при повышенных токе и температуре переходное сопротивление контактов переключающих устройств может увеличиться и в конечном итоге вызвать недопустимый их перегрев;

г) уплотняющие материалы в трансформаторе при повышенной температуре становятся более хрупкими.

Опасность кратковременных воздействий обычно прекращается после снижения нагрузки до нормальной, однако с точки зрения уровня надежности трансформатора она может нанести более значительный ущерб, чем длительные воздействия.

Настоящий стандарт предусматривает одновременное ограничение нагрузочной способности кратковременными и длительными воздействиями. Таблицы и графики, приведенные в стандарте, основаны на традиционных методах расчета предполагаемой долговечности бумажной изоляции по механическим свойствам в зависимости от времени и температуры, в то время как ограничения предельных температур наиболее нагретой точки устанавливаются ввиду опасности немедленного отказа.

1.4.2 Мощность трансформатора

Чувствительность трансформатора к нагрузкам выше номинальных обычно зависит от мощности. С увеличением мощности трансформатора наблюдается следующее:

а) увеличивается индуктивность рассеивания;

б) увеличиваются усилия короткого замыкания;

в) увеличивается поверхность изоляции с электростатической напряженностью;

г) сложнее определяется достоверная температура наиболее нагретой точки.

Таким образом, трансформаторы большой мощности могут быть менее устойчивыми к перегрузкам, чем трансформаторы меньшей мощности. Кроме того, выход из строя мощных трансформаторов влечет за собой более тяжелые последствия, чем отказ трансформаторов малой мощности.

С целью сохранения возможно меньшей степени риска при ожидаемых перегрузках в настоящем стандарте рассматриваются три категории трансформаторов:

а) распределительные трансформаторы, для которых учитываются только температура наиболее нагретой точки и термический износ;

б) трансформаторы средней мощности, для которых воздействия потока рассеяния не являются критическими, однако должны учитываться различные виды охлаждения;

в) трансформаторы большой мощности, для которых воздействия потока рассеяния и последствия отказа могут быть значительными.

1.4.3 Ограничения тока и температуры

При нагрузке, превышающей номинальную, рекомендуется не превышать предельные значения, приведенные в таблице 1 и учитывать специальные ограничения, приведенные в 1.5-1.7.

Таблица 1 - Предельные значения температуры и тока для режимов нагрузки, превышающей номинальную

1.5 Специальные ограничения для распределительных трансформаторов

1.5.1 Ограничение мощности

В настоящем пункте рассматриваются распределительные трансформаторы мощностью не более 2500 кВ??А, определение которых приведено в 1.3.1.

1.5.2 Ограничение тока и температуры

Не следует превышать приведенные в таблице 1 предельные значения тока нагрузки, температуры наиболее нагретой точки обмоток и температуры масла в верхних слоях. Для режимов кратковременных аварийных перегрузок предельные значения температуры масла в верхних слоях и наиболее нагретой точки не установлены, так как на практике невозможно контролировать продолжительность аварийной перегрузки распределительных трансформаторов. Следует иметь в виду, что при температуре наиболее нагретой точки, превышающей 140-160 °С, возможно выделение пузырьков газа, снижающих электрическую прочность изоляции трансформатора (см. 1.4.1.2. Опасность кратковременных воздействий).

1.5.3 Другие части трансформатора

Работа трансформатора в режиме нагрузки, превышающей 1,5 номинального тока, помимо обмоток может ограничиваться некоторыми другими частями трансформатора, такими как вводы, концевые кабельные соединения, устройства переключения ответвлений обмоток и соединения. Причиной ограничения работы трансформатора может быть также расширение и давление масла.

Допустимые перегрузки, рассчитанные для обмоток, не должны ограничиваться нагрузочными характеристиками комплектующих трансформатор изделий.

1.5.4 Трансформаторы внутренней установки

Если трансформаторы предназначены для внутренней установки, необходимо к значению номинального превышения температуры масла в верхних слоях внести поправку на окружающую среду. Такое дополнительное увеличение превышения температуры следует определять в основном при испытаниях трансформаторов (см. п. 2.7.6).

1.5.5 Воздействия внешних факторов

Ветер, солнце и дождь могут в определенной степени влиять на нагрузочную способность распределительных трансформаторов, но поскольку воздействие этих факторов нерегулярно, учитывать их нецелесообразно.

1.6 Специальные ограничения для трансформаторов средней мощности

1.6.1 Ограничения номинального режима

В настоящем пункте рассматриваются трехфазные трансформаторы номинальной мощностью не более 100 MB??А, на которые распространяются ограничения по сопротивлению короткого замыкания, приведенные в 1.3.2.

1.6.2 Ограничения тока и температуры

Не следует превышать приведенные в таблице 1 предельные значения тока нагрузки, температуры наиболее нагретой точки обмоток, температуры масла в верхних слоях и температуры металлических частей, соприкасающихся с изоляционным материалом. Кроме того, следует иметь в виду, что при температуре наиболее нагретой точки, превышающей 140-160 °С, возможно выделение пузырьков газа, снижающих электрическую прочность изоляции трансформатора (см. 1.4.1.2. Опасность кратковременных воздействий).

1.6.3 Другие части трансформатора и присоединенное оборудование

Кроме обмоток, работа трансформатора в режиме нагрузки, превышающей 1,5 номинального тока, может ограничиваться также возможностями других частей трансформатора, таких как вводы, концевые кабельные соединения, устройства переключения ответвлений и соединения. Причиной ограничения работы трансформатора может быть также расширение и давление масла. Следует учитывать и характеристики такого присоединенного оборудования, как кабели, выключатели, трансформаторы тока и т.д.

Допустимые перегрузки, рассчитанные для обмоток, не должны ограничиваться нагрузочными характеристиками комплектующих трансформатор изделий.

1.6.4 Требования к стойкости при коротком замыкании

Во время работы в условиях нагрузки, превышающей номинальную, или непосредственно после такой работы трансформаторы могут не удовлетворять требованиям ГОСТ 11677 к термической стойкости при коротком замыкании, допускающем длительность токов короткого замыкания 2с. Однако в большинстве случаев в условиях эксплуатации длительность тока короткого замыкания меньше 2с.

1.6.5 Ограничения напряжения

Если нет других ограничений для регулирования напряжения с изменяемым потоком (ГОСТ 11677), то прикладываемое напряжение не должно превышать 1,05 номинального напряжения (основное ответвление) или напряжения ответвления (другие ответвления) на любой обмотке трансформатора.

1.7 Специальные ограничения для трансформаторов большой мощности

1.7.1 Общие положения

Для трансформаторов большой мощности следует учитывать дополнительные ограничения, связанные, в основном, с сильными потоками рассеяния. В связи с этим целесообразно указывать при заказе трансформатора или по запросу нагрузочную способность трансформаторов специального назначения (см. приложение С).

Метод расчета термического износа изоляции для всех трансформаторов одинаков. Однако рекомендуется выполнять машинный расчет по фактическим тепловым характеристикам каждого индивидуально рассматриваемого трансформатора, а не использовать данные таблиц допустимых нагрузок, приведенных в разделе 3.

Существующий уровень знаний, требования высокой надежности трансформаторов большой мощности, связанные с последствиями их повреждения, а также приведенные ниже положения обуславливают более консервативный и более индивидуальный подход к рекомендациям для этих трансформаторов, чем для трансформаторов меньшей мощности:

а) сочетание потока рассеяния и главного намагничивающего потока в стержнях или ярмах магнитной системы обусловливает значительную подверженность трансформаторов большой мощности перевозбуждениям, особенно в условиях перегрузки;

б) последствия ухудшения механических свойств изоляции под воздействием температуры и времени, включая износ, вызванный тепловым расширением, для трансформаторов большой мощности могут быть более значительными;

в) температура наиболее нагретой точки обмоток не может быть определена при обычном испытании на нагрев. Даже если при таком испытании номинальным током не появляется никаких отклонений от нормы, сделать заключение о последствиях при более высоких токах нельзя, эта экстраполяция не учитывается при конструировании трансформаторов;

г) рассчитанные по результатам испытаний на нагрев номинальным током значения превышения температуры наиболее нагретой точки обмоток для токов, превышающих номинальный, для трансформаторов большой мощности могут быть менее достоверными.

1.7.2 Ограничения тока и температуры

Не следует превышать приведенные в таблице 1 предельные значения тока нагрузки, температуры наиболее нагретой точки обмоток, температуры масла в верхних слоях и температуры металлических частей, соприкасающихся с изоляционным материалом. Кроме того, следует иметь в виду, что при температуре наиболее нагретой точки, превышающей 140-160 °С, возможно выделение пузырьков газа, снижающих электрическую прочность изоляции трансформатора (см. 1.4.1.2. Опасность кратковременных воздействий).

1.7.3 Другие части трансформатора и присоединенное оборудование

По 1.6.3

1.7.4 Требования к стойкости при коротком замыкании

По 1.6.4

1.7.5 Ограничения напряжения

По 1.6.5

2 РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРЫ

2.1 Условные обозначения

2.1.1 Основные условные обозначения

А - амплитуда годового изменения среднесуточной температуры охлаждающей среды, °С;

В - амплитуда суточного изменения, °С;

ДХ - самый жаркий день в году;

Н - коэффициент температуры наиболее нагретой точки;

I - ток нагрузки, А;

К - коэффициент нагрузки (отношение тока нагрузки к номинальному току);

L - относительный износ за определенный период времени;

R - отношение нагрузочных потерь при номинальном токе к потерям холостого хода;

S - номинальная мощность, МВ??А;

ТХ - самое жаркое время суток;

V - относительная скорость износа;

W - количество стержней остова;

g - разность температур обмотки и масла, °С;

j - месяц года (используется при расчете износа и температуры наиболее нагретой точки на целый год);

t - продолжительность нагрузки на прямоугольном графике нагрузки;

z - сопротивление короткого замыкания, %;

?? - температура, °С;

?? - тепловая постоянная времени;

ON - обозначает виды охлаждения ONAN или ONAF,

OF - обозначает виды охлаждения OFAF или OFWF,

OD - обозначает виды охлаждения ODAF или ODWE.

2.1.2 Приставки

?? - превышение температуры (по отношению к температуре охлаждающей среды).

2.1.3 Показатели степени

х - показатель степени суммарных потерь при расчете превышения температуры масла;

у - показатель степени коэффициента нагрузки при расчете превышения температуры обмотки;