Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов

Скачать 3.31 Mb.

Название	Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов
страница	9/29
Тип	Документы

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Документы

1 ... 5 6 7 8 9 10 11 12 ... 29

2.7. Экономический режим работы трансформаторов

На подстанциях промышленных предприятий с двумя и более трансформаторами в зависимости от суммарной нагрузки экономически целесообразно иметь на параллельной работе такое число трансформаторов, при котором КПД каждого из них приближался к максимальному значению.

Известно, что на покрытие потерь при передаче реактивной мощности затрачивается активная мощность. Поэтому при определении наиболее выгодного по потерям числа параллельно включенных трансформаторов реактивные потери переводят в активные, умножая на экономический коэффициент Кэ, который показывает потери активной мощности в киловаттах, связанные с производством и распределением 1 квар реактивной мощности. В распределительных сетях промышленных предприятий на 6; 10 кВ экономический коэффициент принимается равным 0,12.

Учитывая сказанное, на подстанциях промышленных предприятий число одновременно включенных трансформаторов одинаковых конструкции и мощности определяется следующими неравенствами:

при возрастании нагрузки к п параллельно работающим трансформаторам выгодно подключать еще один трансформатор, если

при снижении нагрузки, наоборот, целесообразно отключить один из трансформаторов, если

где ΣS — полная нагрузка подстанции, кВ∙А;

— номинальная мощность одного трансформатора, кВ-А; п — число параллельно включенных трансформаторов; Рхх — активные потери холостого хода, кВт; Ркз — активные потери КЗ, кВт; Qxx — реактивные потери холостого хода, квар; Qкз — реактивные потери КЗ, квар.

Реактивные потери холостого хода вычисляются по формуле

Реактивные потери КЗ вычисляются по формуле

Если установленные трансформаторы не однотипны или различны по мощности, то для выбора экономического режима их работы пользуются кривыми приведенных потерь. На рис. 2.28 показаны кривые приведенных потерь двух параллельно установленных на подстанции трансформаторов Tpl и Тр2, причем номинальная мощность второго больше номинальной мощности первого. Кривые приведенных потерь каждого трансформатора строятся на основании уравнения

где Р' — приведенные потери, кВт; S — действительная нагрузка на подстанции, кВ∙А;

— номинальная мощность каждого трансформатора, кВ∙А.

Кривые приведенных потерь двух параллельно включенных трансформаторов при распределении нагрузки между ними пропорционально номинальным мощностям строятся на основании следующего уравнения:

Рис. 2.28. Кривые приведенных потерь трансформаторов
Из рис. 2.28 видно, что в целях Уменьшения потерь при увеличении нагрузки в точке А выгодно включить в работу Тр2 вместо Tpl, а в точке В следует включить в работу оба трансформатора Tpl иТр2.

2.8. Сухие трансформаторы и трансформаторы с негорючим жидким наполнителем

В настоящее время потребность в пожаробезопасных экологически чистых силовых трансформаторах достаточно высока.

Сухие трансформаторы больших мощностей и классов напряжения находят все более широкое применение. Они необходимы в электроустановках промышленных предприятий, в частности нефтехимической, металлургической, машиностроительной, целлюлозно-бумажной отраслей, а также для электроснабжения общественных зданий, сооружений, транспорта.

Отечественные сухие трансформаторы с естественным воздушным охлаждением предназначены для установки в сухих закрытых помещениях (с относительной влажностью воздуха не выше 80 % и отсутствии в атмосфере агрессивных веществ и пыли).

В Приложении 7 приведены данные сухих трансформаторов общего назначения мощностью от 10 до 160 кВ-А на напряжения до 660 В.

В Приложении 8 приведены данные сухих пожаробезопасных трехфазных силовых трансформаторов с напряжением от 6 до 15,75 кВ, мощностью от 160 до 1600 кВ-А. Трансформаторы общего назначения в пределах класса напряжения 10 кВ могут иметь ВН 6,0; 6,3; 10,0 и 10,5 кВ (кроме трансформаторов мощностью 250, 1000 и 1600 кВ-А с ВН 13,8 и 15,75 кВ), а низшее напряжение НН 0,4 кВ. Трансформаторы для собственных нужд электростанций имеют ВН 6,0; 6,3; 10,0 и 10,5 кВ и НН 0,4 кВ.

Обмотки отечественных трансформаторов типа ТСЗ выполняются из алюминиевого провода, а серии ТСЗС — из медного провода с изоляцией класса В по нагревостойкости (ГОСТ 8865—70). Все трансформаторы имеют ПБВ ±2 х 2,5 %, осуществляемое путем перестановки контактных пластин на панелях зажимов, расположенных внутри кожуха. Каждый трансформатор имеет защитный кожух, предохраняющий его активную часть от попадания посторонних предметов, но обеспечивающий доступ охлаждающего воздуха.

После прекращения выпуска и вывода из эксплуатации трансформаторов, изоляцией в которых служила негорючая токсичная и канцерогенная жидкость совтол (зарубежные жидкие аналоги: аскарель, клюфен, пиранол, делор и др.), отрицательно воздействующая на окружающую среду, вопрос производства сухих трансформаторов высокого класса нагревостойкости стал первостепенным.

Один из путей удовлетворения спроса на пожаробезопасные и экологически чистые трансформаторы — выпуск сухих трансформаторов с изоляцией из синтетических арамидных материалов.

В настоящее время в качестве изоляции широко применяется «номекс» (фирма «Дюпон», США) материал, представляющий собой ароматический полиамид, известный под названием арамид.

В России в последние годы получили распространение сухие трансформаторы «Trihal» (фирма «Шнейдер Электрик», Франция) с литой изоляцией. Это изоляция класса F. Она заливается в вакууме, состоит из эпоксидной смолы на основе бифенола с вязкостью, обеспечивающей хорошее качество пропитки обмоток; ангидридного отвердителя; активного порошкового наполнителя из кремнезема (двуокиси кремния) и тригидрата алюминия, которые тщательно смешиваются со смолой и отвердителем (кремнезем усиливает механическую прочность литой изоляции и улучшает теплоотдачу). Обмотка низкого напряжения такого трансформатора изготавливается из алюминиевой (или медной) ленты, а обмотка высокого напряжения выполняется из изолированного алюминиевого (или медного) провода.

В приложении 9 представлены основные данные трансформаторов «Trihal», которые могут быть двух исполнений: без защитного кожуха и в металлическом кожухе (рис. 2.29 и 2.30), а в табл. 2.2 и 2.3 приведены их габаритные размеры.

Эти трансформаторы сертифицированы в России.

Кроме сухих пожаробезопасных трансформаторов в ряде стран широко применяются трансформаторы, диэлектриком в которых служат экологически нейтральные негорючие синтетические и кремнийорганические жидкости (КОЖ) собственного производства. Например, жидкость «Формел НФ» (Великобритания), обладающая полной невозгораемостью и допустимым уровнем токсичности.

Трансформаторы, заполненные КОЖ, дороже масляных, но

дешевле сухих.

В настоящее время в ПО «Кремнийполимер» (Украина) освоено производство КОЖ марки ПСМ-100 (ГОСТ 13032—77).

В России ОАО «Уралэлектротяжмаш» выпускает силовые трансформаторы, заполняемые негорючим экологически чистым диэлектриком «Midel 7131». Эта электроизоляционная охлаждающая жидкость прошла сертификацию в Минздраве России и рекомендована для электротехнической промышленности.

Рис.2.29.Трансформаторы”Trihal” без защитного кожуха (IP00) на 6; 10 кВ/400 В

Таблица 2.2

Габаритные размеры трансформаторов «Tribal» различной мощности без защитного кожуха

Номинальная мощность, кВ-А		160	250	400	630	1000	1250	1600	2000	2500
Размеры, мм	А	1110	1160	1270	1390	1540	1524	1670	1900	2150
	В	680	695	795	815	945	945	945	1195	1195
	С	1305	1370	1350	1525	1720	1935	2030	2250	2350
Масса, кг		830	1020	1230	1730	2460	2740	3590	4800	5800

Рис. 2.30. Трансформаторы «Tribal» в металлическом кожухе (IP31) на 6; 10 кВ/400 В
Таблица 2.3

Габаритные размеры трансформаторов «Tribal» различной мощности в металлическом кожухе

Номинальная мощность, кВ-А		160	250	400	630	1000	1250	1600	2000	2500
Размеры, мм	А	1410	1470	1530	1590	1740	1800	1860	2200	2550
	В	900	930	930	960	1050	1020	1050	1300	1300
	С	1590	1650	1590	1770	1980	2010	2280	2850	3000
Масса, кг		930	1200	1400	1900	2650	2650	3860	5340	6340

Для жидкости «Midel 7131» характерны следующие основные свойства:

биологическая расщепляемость, низкая токсичность, беспроблемная утилизация;

низкий коэффициент термического расширения;

небольшая зависимость диэлектрических свойств от влажности;

высокая температура воспламенения;

отсутствие токсичных газов при горении.

Трансформаторы с заполнением жидкостью «Midel 7131» широко используются для замены трансформаторов с заполнением аскарелями (совтолом и др.) и применяются там, где требуется высокая пожаробезопасность — в жилых и служебных, и некоторых производственных помещениях (см. приложение 10).

Основные характеристики жидкости «Midel 7131»

Пробивное напряжение, кВ 55

Влагосодержание, мг/кг 80

Тангенс угла диэлектрических потерь

при90°С 0,03

Плотность при 20 °С, кг/дм3 0,98

Кинематическая вязкость, мм²/с:

при 100 °С 6

при 40 °С 33

при -20 °С 1700

Кислотное число, КОН на 1 г жидкости,

мг 0,02

Общее содержание кислот на 1 г, мг 0,2

Содержание мути, % <0,001

Температура вспышки, °С 257

Температура воспламенения, °С 310

Температура застывания, °С -48

Коэффициент теплового расширения,

Ю-УС 7,5

Способности к кристаллизации не кристаллизуется

Класс опасности для воды 0

2.9. Совтоловые трансформаторы и их утилизация

В электроэнергетике промышленных предприятий для повышения пожарной безопасности трансформаторных подстанций ранее использовались и продолжают эксплуатироваться в довольно большом количестве до настоящего времени трансформаторы с негорючим жидким диэлектриком (наполнителем) совтолом (полихлорби-финилом — ПХБ). Достоинством совтола являются негорючесть и хорошие диэлектрические свойства, сохраняющиеся в течение всего срока работы электрооборудования. Применение совтола взамен традиционно используемого трансформаторного масла позволило в свое время значительно уменьшить стоимость строительной части электротехнических помещений, повысить пожарную безопасность объектов и снизить затраты на эксплуатацию электрооборудования.

Электрооборудование с совтоловым заполнением снято с производства в 1985 г. и запрещено к применению ввиду высокой токсичности для человека и окружающей среды и больших трудностей утилизации совтола.

Совтол представляет собой пожаро- и взрывобезопасную электроизоляционную жидкость, обладающую токсическими свойствами. Длительное вдыхание его паров может вызвать хроническое отравление организма человека. По внешнему виду это прозрачная, бесцветная или желтоватая жидкость, не содержащая воды и механических примесей и имеющая следующие характеристики:

Плотность при 20 °С, г/см³ 1,56

Тангенс угла диэлектрических потерь

при 90 "С, %, не более 12

Электрическая прочность при 65 °С, кВ, не менее 30

Кислотное число КОН на 1 г совтола, мг, не более 0,01

Вязкость кинематическая, сСт, не более:

при 65 °С 14

при 90 °С 6

Удельная теплоемкость при 20 °С, Дж/(кг-К) 1,6

Теплопроводность при 20 °С, Вт/(м-К) 0,14-lQ-⁸

Коэффициент теплового расширения, 1/°С 0,0006

В табл. 2.2 приведены основные технические данные совтоловых трансформаторов, которые выпускались Чирчикским трансформаторным заводом типа ТНЗ для установки в помещениях.

В России в настоящее время отсутствуют предприятия, занимающиеся ремонтом трансформаторов и другого электрооборудования с совтоловым заполнением, и при обнаружении во время эксплуатации каких-либо дефектов в обмотке или корпусе бака данное оборудование выводится из работы и подлежит утилизации.

Таблица 2.4

Основные технические данные трехфазных двухобмоточных совтоловых трансформаторов

Трансформатор	Мощность, кВ-А	Верхний предел номинального напряжения, кВ		Потери, кВт		Ток XX, %	Напряжение КЗ, %
Трансформатор	Мощность, кВ-А	ВН	НН	XX	КЗ	Ток XX, %	Напряжение КЗ, %
ТНЗ-25/10	25	10	0,4; 0,23	0,12	0,49	3,0	4,5
ТНЗ-40/10	40	3,6; 10	0,4; 0,23	0,15	0,85	3,0	4,5
ТНЗ-250/10	250	10	0,69	—	—	—	—
ТНЗ-400/10	400	10	0,23; 0,69; 0,4	—	—	—	—
ТНЗ-630/10	630	10	0,4; 0,69	1,31	7,60	1,8	5,5
ТНЗ-1000/10	1000	10	0,4; 0,69	1,90	10,80	1,2	5,5
ТНЗ-1600/10	1600	10	0,69; 0,4	2,65	16,50	1,0	6,0
ТНЗ-2500/10	2500	6; 10	0,4; 0,69	3,75	24,00	0,8	6,0

Рис. 2.31. Схема высокотемпературной установки ВС-ТВ для утилизации

совтола:

А — камера высокотемпературного горения; Ml — сжигаемые газы в камере Дожигания; М2 — впрыскиваемый нейтрализующий раствор NaOH; МЗ — топочный газ; М4 — отработанный раствор NaOH; / — керосин; 2 — кислород; 3 — совтол; 4— воздух; 5 — нейтрализующая жидкость (раствор NaOH); 6 — нейтрализатор; 7— камера окончательной очистки газов; 8— точка отбора отработанного раствора NaOH; 9 — пробоотборник; 10— блок измерения содержания О₂ (избыток), СО, NO_X, SO₂; 11 — автоматизированный газовый анализатор; 12 — Измеритель температуры топочного газа; 13 — вытяжная труба; 14 — расходомер; ¹⁵ — холодильник; 16 — сборник конденсата; 17 — фильтр и стационарный объемный вытяжной вентилятор 18 — система отбора проб газов для определения содержания диоксинов и ПХБ

ЦНИИМаш разработана схема утилизации (сжигания) совтола на высокотемпературной установке ВС-ТВ. Согласно технологической инструкции после слива совтола из трансформатора обмотки, магнитопровод (активное железо) и внутренности корпуса трансформатора должны промываться растворителем, который при этом загрязняется и также подлежит утилизации (сжиганию). Только после промывки обмотки и внутренних частей корпуса можно разбирать и сдавать на утилизацию черный и цветной металлический лом.

На рис. 2.31 представлена схема высокотемпературной установки ВС-ТВ для утилизации совтола.

В процессе сжигания проводится непрерывный контроль температуры газов и содержания СО, NO, NO₂, SO₂, O₂ в отходящих газах.

Результаты работы данной высокотемпературной установки подтверждают, что совтол сгорает в ней на 99,99 %.

2.10. Трансформаторы малой мощности

К трансформаторам малой мощности относят однофазные трансформаторы выходной мощностью 4 кВ • А и ниже, трехфазные трансформаторы мощностью 5 кВ • А и ниже. Эти трансформаторы применяются в устройствах радиотехники, электроники, автоматики, связи, промышленного электропривода для понижения напряжения в рабочих цепях с целью обеспечения их безопасной работы, а также для питания бытовых электроприборов и т.д. Номенклатура этих трансформаторов чрезвычайно многообразна.

В табл. 2.5... 2.8 приведены характеристики и параметры широко применяемых трансформаторов малой мощности, поставляемых

Таблица 2.5

Параметры трансформаторов, предназначенных для питания цепей управления, сигнализации и местного освещения (см. рис. 2.32, а)

Трансформатор	Номинальная мощность, кВ -А			Номинальное напряжение вторичных обмоток, В
	трансформатора	вторичных обмоток		управления (2)	освещения (3)
	трансформатора	управления (2)	освещения ( 3 )	управления (2)	освещения (3)
ОСМ-0,1	0,100	0,075	0,025	110, 220	12, 24, 36, 42, 110
ОСМ-0,16	0,160	0,100	0,060
ОСМ-0,25	0,250	0,190	0,060
ОСМ-0,4	0,400	0,340	0,060
ОСМ-0,63	0,630	0,510	0,120
ОСМ-1,0	1,000	0,880	0,120

Таблица 2.6

Параметры трансформаторов, предназначенных для питания выпрямителей цепей управления (см. рис. 2.32, б)

Трансформатор	Номинальная мощность, кВ • А	Напряжение вторичной обмотки, В
Трансформатор	Номинальная мощность, кВ • А	номинальное	после выпрямления
ОСМ-0,063	0,063	14, 29, 56, 130, 260	12, 24, 48, ПО, 220
ОСМ-0,1	0,100
ОСМ-0,16	0,160
ОСМ-0,25	0,250
ОСМ-0,4	0,400

Таблица 2.7

Параметры трансформаторов, предназначенных для питания цепей местного освещения или цепей управления (см. рис. 2.32, б)

Трансформатор	Номинальная мощность, кВ-А	Номинальное напряжение вторичной обмотки, В
ОСМ-0,063	0,063	12, 24, 36, 42, ПО, 220
ОСМ-0,1	0,100
ОСМ-0,16	0,160
ОСМ-0,25	0,250
ОСМ-4	0,400
ОСМ-0,63	0,630	110, 220
ОСМ-1,0	1,000	110, 220

Таблица 2.8

Параметры трансформаторов, предназначенных для работы в цепях динамического торможения (см. рис. 2.32, в)

Трансформатор	Номинальная мощность, кВ-А		*Номинальные напряжения вторичных обмоток (2 и 3),* В**
Трансформатор	трансформатора	вторичных обмоток (2 или 3)	*Номинальные напряжения вторичных обмоток (2 и 3),* В**
ОСМ-0,063	0,063	0,0315	14, 29, 56, 82
ОСМ-0,1	ОД 00	0,0500
ОСМ-0,16	0,160	0,0800
ОСМ-0,25	0,250	0,1250
ОСМ-0,4	0,400	0,2000
ОСМ-0,63	0,630	0,3150
ОСМ-1,0	1,000	0,5000

Рис. 2.32. Схемы соединения обмоток трансформаторов типа ОСМ: а — для питания цепей управления, сигнализации и местного освещения; б — для питания выпрямителей цепей управления; в — для работы в цепях динамического торможения
по заказам и предназначенных для питания цепей управления электроприводов и других потребителей электроэнергии, ламп местного освещения, низковольтных цепей сигнализации и выпрямителей, собранных по двухполупериодной схеме (рис. 2.32). Эти трансформаторы изготавливаются в соответствии с ГОСТ 16710—76 и имеют типовое обозначение ОСМ — однофазные, сухие, многоцелевого назначения. Их климатическое исполнение согласно ГОСТ 15150—69 обозначается: для умеренного климата — УЗ (температура окружающей среды от -45 до +40 °С), тропикостойкие — ТЗ (от -10 до +45 °С) и холодостойкие — ХЛЗ (от -60 до +40 °С). Конструкция, электрические параметры, габаритные и установочные размеры для трансформаторов всех трех исполнений одинаковы. Допустимое превышение напряжения для питающей сети не более 10 %, для тока нагрузки — не более 5 % при сохранении мощности не выше номинальной.

Таблица 2.9

Параметры трансформаторов типа ОСМ

Трансформатор	Ток холостого хода, %	Напряжение короткого замыкания, %
ОСМ-0,063	24	12,0
ОСМ-0,1	24	9,0
ОСМ-0,16	23	7,0
ОСМ-0,25	22	5,5
ОСМ-0,4	20	4,5
ОСМ-0,63	19	3,5
ОСМ-1,0	18	2,5

Примечание. Допуск для тока холостого хода +30%, для напряжения короткого замыкания +10%.
Таблица 2.10

Габаритные размеры, мм, и масса трансформаторов типа ОСМ (см. рис. 2.33)

Трансформатор	А	В	Н	А	L₂	d	Масса, кг
ОСМ-0,063	84	115	95	52	58	5,5	1,4
ОСМ-0,1	100	120	95	52	73		2,0
ОСМ-0,16	110	140	115	70	83		3,0
ОСМ-0,25	124	145	132	70	90		4,3
ОСМ-0,4	124	170	140	92	93	6,5	6,2
ОСМ-0,63	135	210	185	123	92		9,5
ОСМ-1,0	165	210	185	123	128		14,4

Допустима также вибрация мест крепления трансформаторов с частотой до 60 Гц и ускорением не более 10 м/с².

Номинальные первичные напряжения трансформаторов типа ОСМ — 220, 380 и 660 В, вторичные — в соответствии с табл. 2.5... 2.8. Возможно сочетание любого из указанных первичных напряжений с любым (любыми при двух вторичных обмотках) из вторичных. Токи холостого хода и напряжения короткого замыкания определяются по табл. 2.9, габаритные размеры и массы табл. 2.10.

Рис. 2.33. Габаритные и установочные размеры трансформаторов

типа ОСМ