Силовые трансформаторы. Системы охлаждения. Режимы работы. Регулирование коэффициента трансформации

Август 12, 2022

Главная
Разное
Силовые трансформаторы. Системы охлаждения. Режимы работы. Регулирование коэффициента трансформации

Содержание

2. Нормативные документы
3. Классификация силовых трансформаторов
4. Системы охлаждения трансформаторов
5. Структура обозначения трансформаторов (автотрансформаторов)
6. Соответствие обозначений систем охлаждения трансформаторов (Россия - МЭК ) масляного - с естественным охлаждением (М) -
7. Основные каталожные данные трансформатора (пример) ТРДЦН-63000/110 (Т) - трехфазный (Р) - расщепленная обмотка НН (ДЦ) -
8. Основные каталожные данные автотрансформатора (пример) АТДЦТН-63000/220/110 (А) -автотрансформатор (Т) - трехфазный (ДЦ) - охлаждение масла дутьем
9. Охлаждение трансформаторов Площадь поверхности бака Тепловые потери мощности Мощность трансформатора
10. Нагрев обмоток и магнитопровода трансформаторов Причины нагрева: токи в обмотках; магнитный поток в стали магнитопровода; вихревые
11. Требования к системам охлаждения (ПТЭ) При номинальной нагрузке температура tм° верхних слоев масла должна быть: -
12. Наиболее нагретая точка (ННТ) Это наиболее нагретый внутренний слой одной из верхних катушек. В общем случае
13. Изменение температуры верхних слоёв масла при перегрузках (в зависимости от системы охлаждения) М и Д ДЦ
14. Нормальные условия работы трансформаторов. Номинальная мощность трансформатора и нормальные температурные условия. Высота установки над уровнем моря.
15. Режимы работы трансформатора
16. Режим систематических нагрузок Режим циклических нагрузок, в течение части цикла которого температура охлаждающей среды может быть
17. Перегрузка трансформатора Перегрузка трансформатора - нагрузка, при которой расчетный износ изоляции обмоток, соответствующий установившимся превышениям температуры,
18. Режим кратковременных аварийных перегрузок Режим чрезвычайно высокой нагрузки, вызванный непредвиденными воздействиями, которые проводят к значительным нарушениям
19. Режим продолжительных перегрузок в послеаварийном установившемся режиме Режим циклических нагрузок, возникающий в результате продолжительного выхода из
20. Срок службы трансформатора Номинальный срок службы - это условная величина, принимаемая для непрерывной постоянной нагрузки при
21. Продолжительная аварийная (послеаварийная) перегрузка масляных трансформаторов ( ГОСТ 14209-85, 11677-85) ГОСТ 14209 97 отменен!! Способ охлаждения
22. Снижение срока службы трансформатора вследствие перегрузки Перегрузка трансформатора приводит к следующим последствиям: температура обмоток, отводов, соединений,
23. Допустимые нагрузки и аварийные перегрузки для трансформаторов мощностью свыше 100 MBА устанавливаются в инструкциях по эксплуатации.
24. ТРЕБОВАНИЯ К ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ, УСТАНОВЛЕННЫХ НА ОБЪЕКТАХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ, И ЕЕ ПОДДЕРЖАНИЮ (в ред.
25. Коэффициенты допустимой длительной перегрузки трансформаторов (автотрансформаторов) без ограничения длительности. Коэффициенты допустимой аварийной перегрузки трансформаторов (автотрансформаторов) мощностью
26. Допустимая перегрузка сухих и масляных трансформаторов (ПТЭ электрических станций и сетей) Для масляных и сухих трансформаторов,
27. Допустимые аварийные перегрузки трансформаторов промышленных подстанций при предшествующей нагрузке, не превышающей 0,8 Sтном (ГОСТ 14209-85)
28. Построение двухступенчатого, эквивалентного по износу изоляции, графика нагрузки
29. Регулирование коэффициента трансформации без возбуждения (ПБВ) под нагрузкой (РПН)
30. Регулирование коэффициента трансформации переключение без возбуждения (ПБВ) и под нагрузкой (РПН)
31. Варианты исполнения устройств ПБВ
32. Переключение коэффициента трансформации под нагрузкой (РПН)
34. Варианты исполнения РПН автотрансформаторов
35. Масляные трансформаторы и с РПН
36. Устройства РПН масляных трансформаторов класса напряжения 35 кВ
37. Технические характеристики устройства РПН масляных трансформаторов класса напряжения 35 кВ Принципиальная схема
38. Трансформатор ТРДТН 80МВА 110/10/10кВ с расщепленной обмоткой НН и РПН на ступени ВН. Устройство РПН Моторный
39. Сухой трансформатор RESIBLOC 35 кВ (ABB) принудительная вентиляция и РПН с вакуумными контакторами Вентиляторы (охлаждение) РПН
40. Технические характеристики современных устройств РПН (Силовые машины - Тошиба, СПб) Трансформатор ТДТН-80000/110 Способ и диапазон регулирования:
41. Устройства РПН компании GmbH (MR), Германия. РПН VACUTAP MR (вакуумная технология разрыва дуги): высокая надежность, ревизия
42. Устройство РПН VACUTAP VT
43. Автоматическое регулирования напряжения трансформаторов (АРНТ) Структурная схема автоматического регулирования напряжения: Т1 - регулируемый трансформатор; ТТ –
44. Повреждаемость масляных трансформаторов
45. Дефекты масляных трансформаторов Обмотки нарушение изоляции ослабление прессовки и деформация уменьшение размеров охлаждающих каналов ослабление, окисление
47. Скачать презентацию

Слайд 2

Нормативные документы

Слайд 3

Классификация силовых трансформаторов

Слайд 4

Системы охлаждения трансформаторов

Слайд 5

Структура обозначения трансформаторов (автотрансформаторов)

Слайд 6

Соответствие обозначений систем охлаждения трансформаторов (Россия - МЭК )
масляного

- с естественным охлаждением
(М) - ONAN,
масляного - с вентиляцией (дутьем)
(Д) - ONAF,
масляного с дутьем и принудительной циркуляцией масла
( ДЦ) - OFAF,
масляного - с циркуляцией масла через водоохладитель
( МЦ) - OFAN,
масляного – с принудительной циркуляцией масла через водоохладитель
( Ц) - OFWF.
сухого, с естественным воздушным охлаждением (С) – AN
сухого, в защитном кожухе, герметичного (СЗ ,СГ) – ANAN
сухого, с вентиляцией (СД) - ANAF

Слайд 7

Основные каталожные данные трансформатора (пример)
ТРДЦН-63000/110
(Т) - трехфазный
(Р) -

расщепленная обмотка НН
(ДЦ) - охлаждение масла дутьем с принудительной циркуляцией масла
(Н) - регулирование коэффициента трансформации под нагрузкой (РПН)
63000 – номинальная мощность (кВА)
110 – класс напряжения обмотки ВН (кВ)

Uвн ном =115кВ
Uнн ном =6,3/10,5кВ
Yn/D-11 – схемы соединения обмоток ВН/НН, группа 11
DКт = ±9х1,78%, РПН в нейтрали обмотки ВН (возможна установка РПН на линейном выыоде)

Слайд 8

Основные каталожные данные автотрансформатора (пример)
АТДЦТН-63000/220/110
(А) -автотрансформатор
(Т) - трехфазный
(ДЦ) -

охлаждение масла дутьем с принудительной циркуляцией масла
(Т) - трехобмоточный
(Н) - регулирование коэффициента трансформации под нагрузкой (РПН)
63000 – номинальная мощность (кВА)
220/110 – класс напряжения обмоток ВН/СН (кВ)

Uвн ном =230кВ
Uсн ном =121кВ
Uнн ном =10,5кВ
(Sнн ном = 0,5 SАт ном)
Yn/Yn/D 0-11 – схемы и группа соединения обмоток ВН/СН/НН,
DКт = ±6х2%,
РПН на стороне СН (возможна установка РПН в нейтрали)

Слайд 9

Охлаждение трансформаторов
Площадь поверхности бака
Тепловые потери мощности
Мощность трансформатора

Слайд 10

Нагрев обмоток и магнитопровода трансформаторов
Причины нагрева:
токи в обмотках;
магнитный поток

в стали магнитопровода;
вихревые токи в стали магнитопровода и бака
При повышении температуры изоляции на 6°С от среднего ее значения (85 °С) при номинальной нагрузке, срок службы изоляции снижается вдвое

Слайд 11

Требования к системам охлаждения (ПТЭ)
При номинальной нагрузке температура tм° верхних слоев

масла должна быть:
- для охлаждения М и Д – не выше 95°С;
- для охлаждения ДЦ – не выше 75°С,
- для охлаждения Ц – не выше 70°С на входе в маслоохладитель.

Слайд 12

Наиболее нагретая точка (ННТ)
Это наиболее нагретый внутренний слой одной из верхних

катушек.
В общем случае место расположении ННТ зависит от конструкции обмоток и распределения температуры масла в обмотке вдоль ее высоты и не всегда совпадает с самой верхней катушкой обмотки.
В большинстве случаев это первая или вторая от верха катушка обмотки.
Температура наиболее нагретой точки всегда больше средней температуры верхней катушки.
Появились возможности непосредственного измерения температуры ННТ. Датчик температуры + оптоволокно.

Слайд 13

Изменение температуры верхних слоёв масла при перегрузках (в зависимости от системы

охлаждения)

М и Д

ДЦ и Ц

Превышение температуры масла верхних слоёв, °С

Коэффициент загрузки трансформатора, S/Sном

Слайд 14

Нормальные условия работы трансформаторов. Номинальная мощность трансформатора и нормальные температурные условия. Высота

установки над уровнем моря.
Номинальная мощность это такая мощность, на которую может быть нагружен трансформатор непрерывно в течение всего срока службы (не менее 20 лет) при нормальных температурных условиях охлаждающей среды.
Согласно ГОСТ 14209-85 и 11677-85 нормальные температурные условия соответствуют среднегодовой температуре охлаждающей среды 20°С и среднесуточной температуре не более 30 °С.
. Высота установки над уровнем моря - не более 1000 м.

Слайд 15

Режимы работы трансформатора

Слайд 16

Режим систематических нагрузок
Режим циклических нагрузок, в течение части цикла которого

температура охлаждающей среды может быть более высокой и ток нагрузки превышает номинальный.
С точки зрения термического износа такая нагрузка эквивалентна номинальной нагрузке при нормальной температуре охлаждающей среды.
Термический износ, эквивалентный номинальымым условиям эксплуатации, достигается за счет понижения температуры охлаждающей среды или тока нагрузки в течение остальной части цикла.
При планировании нагрузок этот принцип может быть распространен на длительные периоды (процент увеличения за процент снижения).

Слайд 17

Перегрузка трансформатора
Перегрузка трансформатора - нагрузка, при которой расчетный износ изоляции обмоток,

соответствующий установившимся превышениям температуры, превосходит износ, соответствующий номинальному режиму работы.
Перегрузки трансформатора могут быть аварийные (кратковременные, например, при коротком замыкании) и систематические.
Перегрузочную способность трансформатора определяют в зависимости от заданного графика нагрузки (реальный или расчетный) потребителя .

Слайд 18

Режим кратковременных аварийных перегрузок
Режим чрезвычайно высокой нагрузки, вызванный непредвиденными воздействиями, которые

проводят к значительным нарушениям нормальной работы сети, при этом температура наиболее нагретой точки проводников достигает опасных значений.
Однако, на короткий период времени этот режим может быть предпочтительнее других.
Допустимая продолжительность такой нагрузки меньше тепловой постоянной времени (1.5 -2,5 час) трансформатора и обычно продолжительность перегрузки составляет менее получаса.

Слайд 19

Режим продолжительных перегрузок в послеаварийном установившемся режиме
Режим циклических нагрузок, возникающий в

результате продолжительного выхода из строя некоторых элементов сети трансформатора.
Это не обычное рабочее состояние, однако может длиться в течение недель или даже месяцев и вызывать значительный термический износ изоляции трансформатора.

Слайд 20

Срок службы трансформатора
Номинальный срок службы - это условная величина, принимаемая для

непрерывной постоянной нагрузки при нормальной температуре охлаждающей среды и номинальных условиях эксплуатации.
Номинальный срок службы обычно 25-30 лет.
Реальный срок службы трансформатора зависит от последствий таких воздействий, как: - перенапряжения; - короткие замыкания; - длительные перегрузки (послеаварийные режимы).
Нагрузка свыше номинальной и температура охлаждающей среды, превышающая нормальную, вызывают ускоренный износ изоляции.

Слайд 21

Продолжительная аварийная (послеаварийная) перегрузка масляных трансформаторов ( ГОСТ 14209-85, 11677-85) ГОСТ 14209 97

отменен!!

Способ охлаждения обмоток
с естественной циркуляцией масла (М),
с естественной циркуляцией дутьем (Д),
с дутьем и принудительной циркуляцией масла (ДЦ),
с принудительной циркуляцией масла через водоохладитель ( Ц),
при первоначальной нагрузке не более 0,8*Sном допускается перегрузка (%) :
40 % в течение 6 часов при температуре охлаждающего воздуха не более чем + 20°С
30 % в течение 4 часов при температуре охлаждающего воздуха + 30°С.

Слайд 22

Снижение срока службы трансформатора вследствие перегрузки
Перегрузка трансформатора приводит к следующим последствиям:

температура обмоток, отводов, соединений, изоляции и масла увеличивается и может превысить допустимые значения;
возрастают потоки рассеяния, образуются вихревые токи, повышается нагрев металлических частей;
добавочные потоки рассеяния ограничивают эксплуатационные возможности магнитной системы при высокой индукции;
с изменением температуры изменяется содержание влаги и газа в изоляции и масле;
вводы, переключатели, концевые разделки кабеля и трансформаторы тока также подвергаются повышенным нагрузкам, что ограничивает возможности их применения.

Слайд 23

Допустимые нагрузки и аварийные перегрузки для трансформаторов мощностью свыше 100 MBА

устанавливаются в инструкциях по эксплуатации.
Для сухих трансформаторов и трансформаторов с негорючим жидким диэлектриком - в стандартах или ТУ на конкретные типы трансформаторов (ГОСТ 11677-85).
В соответствии с ТУ № 3411-001-498-90-270-2005 (согласованы с ФСК ЕЭС России):
автотрансформаторы в зависимости от предшествующей нагрузки (Кзагр =0,7) и температуры охлаждающего воздуха во время перегрузки (Т=25°С )допускают следующие кратности и длительности аварийных перегрузок:
1,0 час- Кпер=1,4;
2,0 часа- Кпер=1,3;
4,0 часа- Кпер=1,2.

Слайд 24

ТРЕБОВАНИЯ К ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ, УСТАНОВЛЕННЫХ НА ОБЪЕКТАХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ,

И ЕЕ ПОДДЕРЖАНИЮ
(в ред. Приказа Минэнерго РФ от 28.12.2020 N 1195)
I. Общие положения
Настоящие требования к перегрузочной способности трансформаторов и автотрансформаторов, установленных на объектах электроэнергетики, и ее поддержанию устанавливают требования к длительно допустимой токовой нагрузке, аварийно допустимой токовой нагрузке (с учетом допустимых величины и длительности перегрузки) трансформаторов и автотрансформаторов…..
Настоящие требования распространяются на следующие силовые масляные трансформаторы и автотрансформаторы общего назначения классом напряжения от 110 кВ до 750 кВ включительно (далее - трансформаторы (автотрансформаторы):
трансформаторы и автотрансформаторы трехфазные мощностью 5 MBA и более;
трансформаторы и автотрансформаторы однофазные мощностью 1 MBA и более.
Настоящие требования не распространяются на установленные на объектах по производству электрической энергии повышающие двухобмоточные трансформаторы, обеспечивающие выдачу мощности подключенного к обмотке низшего напряжения генерирующего оборудования. (в ред. Приказа Минэнерго РФ от 28.12.2020 N 1195)
3. Выполнение настоящих требований является обязательным для субъектов электроэнергетики и потребителей электрической энергии, владеющих на праве собственности или ином законном основании объектами по производству электрической энергии и (или) объектами электросетевого хозяйства (далее - владельцы объектов электроэнергетики)…
4. Владельцы объектов электроэнергетики должны определять перегрузочную способность принадлежащих им трансформаторов (автотрансформаторов), поддерживать в актуальном состоянии информацию о длительно допустимой и аварийно допустимой токовой нагрузке трансформаторов (автотрансформаторов) и предоставлять ее в диспетчерские центры субъекта оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике по трансформаторам (автотрансформаторам), относящимся к объектам диспетчеризации……

Слайд 25

Коэффициенты допустимой длительной перегрузки трансформаторов (автотрансформаторов) без ограничения длительности.
Коэффициенты допустимой

аварийной перегрузки трансформаторов (автотрансформаторов) мощностью до 16 MBA включительно
с системой охлаждения М , находящихся в эксплуатации до 30 лет, в случаях превышения индексами технического состояния их функциональных узлов значения «70» (max «100»).

Слайд 26

Допустимая перегрузка сухих и масляных трансформаторов (ПТЭ электрических станций и

сетей)

Для масляных и сухих трансформаторов, а также трансформаторов с жидким негорючим диэлектриком допускаются систематические перегрузки, значение и длительность которых регламентируются инструкциями заводов-изготовителей.
В аварийных режимах допускается кратковременная перегрузка трансформаторов сверх номинального тока при всех системах охлаждения независимо от длительности и значения предшествующей нагрузки и температуры охлаждающей среды в следующих пределах:
Масляные трансформаторы:
перегрузка по току, % 30 45 60 75 100
длительность перегрузки, мин. 120 80 45 20 10
Сухие трансформаторы:
перегрузка по току, % 20 30 40 50 60
длительность перегрузки, мин. 60 45 32 18 5
При номинальной нагрузке трансформатора температура верхних слоев масла должна быть не выше 70-95 °С (в зависимости от системы охлаждения).

Слайд 27

Допустимые аварийные перегрузки трансформаторов промышленных подстанций при предшествующей нагрузке, не превышающей

0,8 Sтном (ГОСТ 14209-85)

Слайд 28

Построение двухступенчатого, эквивалентного по износу изоляции, графика нагрузки

Слайд 29

Регулирование коэффициента трансформации без возбуждения (ПБВ) под нагрузкой (РПН)

Слайд 30

Регулирование коэффициента трансформации переключение без возбуждения (ПБВ) и под нагрузкой (РПН)

Слайд 31

Варианты исполнения устройств ПБВ

Слайд 32

Переключение коэффициента трансформации под нагрузкой (РПН)

Слайд 33

Слайд 34

Варианты исполнения РПН автотрансформаторов

Слайд 35

Масляные трансформаторы и с РПН

Слайд 36

Устройства РПН масляных трансформаторов класса напряжения 35 кВ

Слайд 37

Технические характеристики устройства РПН масляных трансформаторов класса напряжения 35 кВ
Принципиальная схема

Слайд 38

Трансформатор ТРДТН 80МВА 110/10/10кВ с расщепленной обмоткой НН и РПН на

ступени ВН.

Устройство
РПН

Моторный привод

Слайд 39

Сухой трансформатор RESIBLOC 35 кВ (ABB) принудительная вентиляция и РПН

с вакуумными контакторами

Вентиляторы (охлаждение)

РПН (регулируемые ответвления)

Блок управления (Вакуумные контакторы)

Слайд 40

Технические характеристики современных устройств РПН (Силовые машины - Тошиба, СПб)
Трансформатор

ТДТН-80000/110
Способ и диапазон регулирования:
РПН в нейтрали ВН ±16%; ±9 ступеней
Переключение вакуумными контакторами
Количество переключений до первой ревизии, не менее 250000.
Механический ресурс контактора ( количество переключений), не менее 1000 000
Износостойкость контактов при (0,7-1,0)Iном, (количество переключений), не менее 300 000

Слайд 41

Устройства РПН компании GmbH (MR), Германия.
РПН VACUTAP MR (вакуумная технология разрыва

дуги): высокая надежность, ревизия РПН требуется после 150 000 - 500 000 переключений,
минимизация эксплуатационных расходов в течении всего срока службы переключающего устройства.
В качестве альтернативы предлагается к поставке РПН MR типа OILTAP - конструкция, прошедшая проверку временем. традиционная технология разрыва дуги в масле.

Слайд 42

Устройство РПН VACUTAP VT

Слайд 43

Автоматическое регулирования напряжения трансформаторов (АРНТ)
Структурная схема автоматического регулирования напряжения:
Т1 - регулируемый трансформатор; ТТ –

трансформатор тока;
ТН - трансформатор напряжения;
УТК - устройство токовой компенсации;
ИС - измерительный блок;
У - блок управления; В - блок выдержки времени;
И —исполнительный блок;
ИП - источник питания; ПМ - приводной механизм.

Важной характеристикой АРНТ является зона нечувствительности. Необходимо устанавливать ширину зоны нечувствительности несколько больше значения ступени регулирования, рекомендуется коэффициент запаса 1,3.
Выдержка времени регулятора позволяет отстроится от кратковременных изменений напряжения при переменном характере нагрузки и излишнего действия РПН.
Эффект действия устройств АРТ проявляется по-разному при установке РПН в нейтрали обмотки ВН, либо на линейных выводах обмоток СН трехобмоточных трансформаторов, а также автотрансформаторов.

Слайд 44

Повреждаемость масляных трансформаторов

Слайд 45

Дефекты масляных трансформаторов
Обмотки
нарушение изоляции
ослабление прессовки и деформация
уменьшение размеров охлаждающих каналов
ослабление, окисление

контактных соединений
Магнитопровод
ослабление прессовки
повреждение межлистовой изоляции
повреждение изоляции узлов стяжки и прессовки (стяжные шпильки, бандажи)
Переключающее устройство (РПН)
ослабление, нарушение контактных соединений
механический износ деталей
старение масла в контакторе
повреждение изоляции токоведущих частей

Бак
утечка масла
упуск масла
нагрев потоками рассеяния
Масло
увлажнение, загрязнение
Старение
Система охлаждения
повреждение в маслонасосе
отказ двигателя вентилятора
засорение труб и межтрубного пространства
Система заземления активной части
обрыв в цепи заземления
Вводы
механический износ
нарушение изоляции
загрязнение

Силовые трансформаторы. Системы охлаждения. Режимы работы. Регулирование коэффициента трансформации

Содержание

Нормативные документы

Классификация силовых трансформаторов

Системы охлаждения трансформаторов

Структура обозначения трансформаторов (автотрансформаторов)

Соответствие обозначений систем охлаждения трансформаторов (Россия - МЭК ) масляного

Основные каталожные данные трансформатора (пример)ТРДЦН-63000/110 (Т) - трехфазный (Р) -

Основные каталожные данные автотрансформатора (пример)АТДЦТН-63000/220/110 (А) -автотрансформатор(Т) - трехфазный(ДЦ) -

Охлаждение трансформаторовПлощадь поверхности бакаТепловые потери мощностиМощность трансформатора

Нагрев обмоток и магнитопровода трансформаторовПричины нагрева: токи в обмотках; магнитный поток

Требования к системам охлаждения (ПТЭ)При номинальной нагрузке температура tм° верхних слоев

Наиболее нагретая точка (ННТ)Это наиболее нагретый внутренний слой одной из верхних