Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Расчеттепловогорежиматрансформатораитермического износаизоляции
Практическоеснятиесуточногографиканагрузкитрансформатора осуществляется снекоторыминтерваломвремени,внутрикоторого нагрузкасчитаетсянеизменной. Поэтомуграфикнагрузкипредставляет собойступенчатыйвид.Нарис.9.3,априведенсуточныйступенчатый графикнагрузкитрансформатора,снятыйсвременныминтервалом1 ч. Дляоценкидопустимостиперегрузкитрансформатора суточный графикегонагрузкипреобразуетсявэквивалентный потепловому воздействиюнаизоляциюдвухступенчатый график.Наисходном графикепроводитсялинияноминальной нагрузки S ном.Пересечением этойлиниисисходнымграфикомвыделяется участокперегрузки продолжительностью t. Частьграфиканагрузки,расположеннаянижелинии S ном,состоитиз интервалов∆ t icнагрузкой S iнакаждоминтервале(i =1,2,… m).Другая частьграфиканагрузки,расположенная вышелинии S ном,состоитиз интервалов∆ t jcнагрузкой S jнакаждоминтервале(j =1,2,… n). Эквивалентированиекаждойчастиграфика нагрузкипроводитсяпо условиюодинакового тепловоговоздействия наизоляцию действительногопеременногоиэквивалентного неизменногографика нагрузки: эквивалентная неизменнаянаинтервале(24- t)предшествующая нагрузка
(2.54) эквивалентнаянеизменнаянаинтервале t перегрузка S 2 (2.55) Эквивалентный потепловомувоздействию наизоляцию двухступенчатый графикнагрузкиспредшествующей нагрузкой S 1и перегрузкой S 2показаннарис.2.19,б. Рис.2.19. Преобразованиеграфиканагрузки(а)в эквивалентный двухступенчатый(б)и переходныйтепловойрежимтрансформатора(в)
Приоценкедопустимостиперегрузкитрансформаторов удобно пользоватьсяотносительными единицами.Относительные значения предшествующейнагрузкии перегрузкиопределяютсяотношениями (2.56) Рассмотримрасчеттепловогорежиматрансформатора при измененииегонагрузкинапримере двухступенчатогографика(рис.9.3). Температураохлаждающейсредыв течение суток принимается постояннойи равнойэквивалентнойтемпературеΘа.Установившийся тепловойрежим.Вустановившемся тепловом режиме,предшествующемперегрузке,температурамаслаΘо инаиболее нагретойточкиобмоткиΘhнеизменны. Этомурежимусоответствует участокграфикаснагрузкой S 1(вотносительных единицах К 1)перед интерваломперегрузки t. Температурамасланавыходе изобмотки ΘоК1 итемпературанаиболеенагретойточкиобмоткиΘhК1 вычисляютсяпо следующим выражениям: (2.57)
(2.58)
(2.59)
(2.60)
Необходимыедлярасчетовпоказателиприведеныв табл.2.10. Переходныйтепловой режимвинтервалеtувеличениянагрузки от значенияК1дозначенияК2.Тепловаяпостояннаявремениметаллических обмотокτоб значительно меньшетепловойпостоянной временимаслаτо. Поэтомуприувеличениинагрузкитемператураобмоток(посравнениюс температуроймасла)увеличиваетсядонового установившегосязначения практическимгновенно.Вдальнейшемтемпературы обмотокимасла увеличиваютсясодинаковойпостояннойвремениτо.Индекс r соответствуетноминальномузначениюпараметра. Таблица 2.10
ИзменениявовременитемпературымаслаΘо(t) итемпературы наиболеенагретойточкиобмоткиΘh(t)вычисляютсяпоследующим выражениям: (2.61)
(2.62)
(2.63)
(2.64) где∆ΘоаK2–превышениетемпературымасланадтемпературойвоздуха придлительнойнагрузкетрансформатора,равной К 2,рассчитываемоепо формуле,аналогичной(9.11); t =1,2,3... t – текущеевремя,ч. Температурамасланавыходеизобмоткиитемпература наиболее нагретойточкиобмоткикконцуинтервала перегрузки t соответственно составятΘо t и Θh t. Переходныйтепловойрежимпосле интервалаtприуменьшении нагрузкиотзначенияК2 дозначенияК1.Послеснижениянагрузки процессуменьшениятемпературымаслаΘо(t)итемпературынаиболее нагретойточкиобмоткиΘh(t)рассчитываетсяпоследующим выражениям:
(2.65)
(2.66)
(2.67)
(2.68)
где t =1,2,3...3τо– текущеевремя. При t ≅3τо наступает установившийся тепловой режим,соответствующийнагрузке К 1. Расчеттермическогоизносавитковой изоляции.Приноминальной нагрузкетрансформатора,температуревоздухаΘа= 20оСиноминальных значенияхпревышений температур∆Θоаr=55оСи∆Θhоr=23оС температура наиболеенагретойточкиобмоткиΘh=98оС. Этобазоваятемпературанаиболеенагретой точкиобмотки, прикоторой износизоляцииобмотоксоответствуетотносительному срокуслужбы трансформатора,равному 1. Вустановившемся тепловомрежимеснагрузкой К итемпературой наиболеенагретойточкиобмоткиΘhКизносвитковойизоляциизасутки определяетсяпо выражению
(2.67)
где∆ =6оС–температурныйинтервал,принятыйвсоответствиис6- градуснымправиломизноса изоляции. Размерностьотносительного износавитковойизоляции– нормальные сутки.Например,длянеизменной втечениесутокнагрузки К, обуславливающей температурунаиболеенагретой точки обмотки ΘhК=86оС,относительныйизносвитковойизоляциисоставит:
норм.Сут. (2.68)
Такимобразом, за одни сутки при нагрузке К итемпературе наиболеенагретойточкиобмоткиΘhК =86оСвитковаяизоляция износится такжекакза0,25сутокпринагрузке, обуславливающей температурунаиболеенагретойточкиобмоткиΘh=98оС. В переходном тепловом режиме, когда температура наиболеенагретой точки обмотки является функцией времени Θh(t), износ изоляциинаинтервалевремени t 1 < t < t 2определяетсякак (2.69) Напрактикеприменяется болеепростойспособрасчета термическогоизносаизоляциивпереходном тепловомрежиме. ЗависимостьΘh(t)разбиваетсяна n участков∆ t i,накаждомизкоторых изменениеΘh(t) можносчитатьлинейным.Накаждом i –мучастке величинаΘh(t)заменяетсясреднимзначениемтемпературыΘhi.Износ изоляцииопределяетсякак (2.70) Кромеаналитических выраженийв[8]приводятсятаблицыи номограммы, позволяющиеприэксплуатациитрансформаторовоценить допустимыеперегрузкии износизоляции,неприбегаяквычислениям. Эксплуатациятрансформаторногомасла. Трансформаторное масло выполняет в трансформаторе три основныефункции:изолируетнаходящиесяподнапряжениемузлыактивнойчасти; охлаждаетнагревающиесяпри работеузлы активной части; предохраняеттвердуюизоляциюобмотокот увлажнения. Эксплуатационныесвойствамасла и его качество определяются химическимсоставоммасла.Вновьпоступившее маслодолжноиметь сертификатпредприятия-поставщика, подтверждающийсоответствие масластандарту.Длямасла,прибывшего вместестрансформатором, соответствиестандартуподтверждается записьювпаспорте трансформатора. Прикаждомосмотретрансформаторов проверяетсятемпература верхнихслоевмасла,контролируемая потермометрамили термосигнализаторам.Этатемпературанедолжнапревышать95оС.В противном случаенагрузкатрансформаторадолжнабытьснижена. Состояниемаслаоцениваетсяпорезультатамиспытаний,которыев зависимостиот объемаделятсянатри вида. 1.Испытаниянаэлектрическую прочность.Здесьопределяется пробивноенапряжениемасла U пр,визуально (качественно)определяется содержаниемеханическихпримесейи влаги. Электрическая прочность-однаизосновныххарактеристик диэлектрических свойствмасла.Испытаниямасланаэлектрическую прочность проводятся встандартном маслопробойнике(рис.2.20), представляющем собойфарфоровыйсосуд1,вкоторый вмонтированы дваплоскихэлектрода2. Маслозаливаетсявмаслопробойникиотстаиваетсявтечение20 минутдляудаленияизнеговоздушныхвключений.Напряжение на электродахмаслопробойника плавноповышаетсядопробоямасла.С интервалом10мин.выполняютсяшесть пробоев.Первыйпробойне учитывается,асреднееарифметическое пятидругихпробоев принимаетсязапробивноенапряжениемасла. Снижениепробивногонапряжениясвидетельствует обувлажнении масла,наличиивнемрастворенного воздуха,загрязнениимасла волокнами от твердой изоляции и другими примесями. 2. Сокращенный анализ масла. Здесь дополнительно к п.1 определяютсятемпературавспышкимаслаи кислотноечисло. Температура вспышкипаровмаславзакрытомтиглехарактеризует фракционныйсоставмаслаислужитдляобнаружениявтрансформаторе процессовразложениямасла. Рис.2.20. Стандартныймаслопробойник Кислотноечисло–этоколичествоедкогокали(КОН),выраженное в мг и необходимоедлянейтрализации кислот,содержащихсяв 1 г масла.Старениемасласопровождаетсяувеличениемвнемсодержания кислотныхсоединений,поэтомукислотноечислохарактеризуетстепень старениямасла. 3.Полныйанализмасла.Здесьдополнительно кп.2определяются, количественное определениевлагиимеханическихпримесей,тангенс угладиэлектрическихпотерьtgδ,содержаниеводорастворимыхкислоти щелочей,содержаниеантиокислительных присадок,температура застывания,газосодержаниеи другиепоказатели. Величинадиэлектрическиех потерь(tgδ)характеризуетстепень загрязненияи старениямасла. Влагосодержание тщательноконтролируется приэксплуатации трансформаторного масла.Ухудшениеэтогопоказателяхарактеризует нарушениегерметичности трансформатора илиего работу в недопустимом нагрузочномрежиме.Впоследнемслучаепроисходит интенсивноестарениецеллюлознойизоляцииивыделение еювлагипод воздействием повышеннойтемпературы. Крометого,маслосодержит химическисвязаннуюводу,котораяможет выделятьсяввидесвободной водыврезультатестарениямаслаиподвоздействием повышенной температуры. Увеличениегазосодержания (кислородавоздуха)приводитк интенсификацииокислительныхпроцессоввмасле. Этотпоказатель косвеннохарактеризуети герметичностьтрансформатора. Температуразастыванияактуальнадлямасла,эксплуатируемогов районах крайнегосевера. Различаютмаслосвежее,регенерированное (восстановленное)и эксплуатационное.Характеристикисвежегоирегенерированного масла практическинеотличаются.Дляэксплуатационного маслаустановлены нормально допустимыеи предельно допустимыепоказателикачества. Нормальнодопустимыепоказателигарантируют нормальную работуоборудования.Припоказателяхмасла,приближающихся к предельнодопустимым,необходимопринятьмерыповосстановлению эксплуатационныхсвойствмаслаили провестиегозамену. Втабл.2.11приведеныпоказателитрансформаторного маслав соответствииссокращенныманализом.
Показатели трансформаторного масла.Таблица2.11
* - уменьшениенеболеечемна5оСпо сравнениюспредыдущиманализом.
Дляопределения показателеймаслаберетсяегопробавсухую, чистую,стекляннуюемкостьвместимостью около1лспритертой стекляннойпробкой.Масло беретсяизнижнихслоевчерез специальный сливнойкран.Предварительно сливаетсянекотороеколичествомасла (2…3л) дляополаскиваниястекляннойемкости.Наемкостидолжна бытьэтикетка суказаниемоборудования,изкотороговзятапроба,даты, причины отбора пробы и фамилии лица, отобравшего пробумасла.Периодичность отбора проб масла соответствует периодичности текущихремонтовтрансформатора. Непосредственный контактмасласатмосфернымвоздухом приводиткнасыщению маславлагойикислородом. Врезультате уменьшается электрическая прочность масла, ускоряются окислительныепроцессыв масле(маслостареет). Длязамедленияпроцессовувлажнения истарениямаславнего добавляют антиокислительныеприсадки, авконструкции трансформаторапредусматривают специальныеустройства: термосифонныефильтры,воздухоосушители, пленочнуюиазотную защиты. Антиокислительныеприсадкиспособствуют поддержанию требуемогокачествамасладлительное время,атакжезащищают другие изоляционныематериалытрансформатора.Срокслужбымасластакими присадкамиувеличивается в2…3раза.Стоимостьприсадок относительноневелика.Добавкуприсадоквыполняют разв4…5лет. Примеромантиокислительнойприсадкислужиттехническийпирамидон в количестве3% от массымасла[10]. Термосифонныйфильтрпредназначен дляпоглощения влагии продуктовокисленияистарения маславпроцессеэксплуатации.Общий видтермосифонного фильтраприведеннарис.2.21,а.Корпусфильтра1 заполненадсорбентом 2(силикагелем илидругимвеществом), поглощающимвлагуи продуктыокислениямасла.Спомощью патрубков5фильтрприсоединен кверхнейинижнейчастямбака трансформатора. Маслочерезфильтрциркулируетзасчетразности плотностейнагретого(вверхнихслоях)ихолодного(внижнихслоях) масла. Количество адсорбента в фильтре составляет около 1% массы масла.Насыщенный влагойадсорбентудаляетсячерезбункер4,ачерез бункер3загружается свежийадсорбент. Использованныйадсорбент регенерируетсянагреваниемдотемпературы400…500оС. Насыщениеадсорбентавлагойконтролируется поизменениюего окраски.Вчастности,добавкаксиликагелю хлористогокобальта обуславливает его голубую окраску.Появлениерозовой окраски являетсяпризнакомнасыщения силикагелявлагойипродуктами старениямасла. Трансформаторы мощностью1000кВ. Аиболеедолжны эксплуатироваться спостоянновключеннымитермосифонными фильтрами. Маслооченьгигроскопично, иеслирасширительнепосредственно связансатмосферой,товлагаизвоздухапоглощаетсямаслом,снижая его изоляционныесвойства. Для предотвращенияэтого расширитель связываютсокружающейсредойчерез воздухоосушитель(позиция3на рис.2.21,б),заполненныйсиликагелем. Принцип пленочной защиты(рис. 2.21,б) заключается в герметизациимасла засчетустановкивнутрирасширителя2эластичной емкости 1, предназначенной для компенсациитемпературного изменения объемамасла.Этаемкостьплотноприлегаетквнутренней поверхностирасширителя имасла,обеспечиваягерметизацию последнегоот окружающейсреды. Внутренняя полостьэластичнойемкостисоединенасокружающей средойчерезвоздухоосушитель3,препятствующийконденсациивлаги внутриемкости.Патрубок4соединяетрасширитель сбаком трансформатора. Азотнаязащита(рис.2.21,в)заключается взаполнении надмасленногопространства1герметичногорасширителясухимазотом. Компенсациятемпературныхизмененийобъемамаслаосуществляется засчетсвязинадмасляногопространства смягкимрезервуаром2. Несмотрянавсеприменяемые защиты,впроцесседлительной эксплуатации маслоувлажняется истареет.Приприближении показателеймаслакпредельнодопустимымегоподвергаютрегенерации (восстановлению). Наспециальныхустановкахмаслоцентрифугируют, фильтруют,сушат,дегазируют. а) б) в) Рис.2.21. Термосифонныйфильтр(а),принципиальныесхемыпленочной (б)и азотной(в) защитмасла Прицентрифугированииизмаслаудаляютсятвердые механические примесиичастичновлага,имеющиебольшуюплотность,чеммасло. Прифильтрованиимаслопродавливаетсячерезпористуюсреду(картон,бумагу),вкоторойзадерживаютсянерастворимыепримесиичастично влага.Глубокаясушкамаславыполняетсяраспылениемввакуумеили нацеолитовыхустановках,вкоторыхмаслофильтруется черезслой молекулярныхсит-цеолитов,задерживающих молекулыводы,но пропускающих молекулы масла. Растворенный в масле кислород удаляютв специальныхдегазационныхустановках. Стоимостьрегенерированного маслаприполностью восстановленныхэксплуатационныхкачествах непревышает50-60%от стоимостинового масла. Сложностиэксплуатациитрансформаторногомасла: защитаот окружающейсреды,периодический контрольсостояния,испытания, регенерация–обусловили широкоеиспользованиевраспределительных сетях6…35кВтрансформаторов герметичногоисполнения(ТМГ), изготавливаемыхсноминальноймощностьюдо1600кВ. А. Эти трансформаторы полностью заполнены маслом инеимеют расширителя.Температурные измененияобъемамаславоспринимаются гофрированным баком. Втрансформаторах ТМГконтактмасласокружающейсредой полностьюотсутствует,чтоисключаетегоувлажнение, окислениеи шламообразование. Маслопрактическинеменяетсвоихсвойствв течениевсегосрокаслужбытрансформатора.Поэтомуприэксплуатации такихтрансформаторов отсутствуетнеобходимостьпериодического взятияпроб и испытаний масла. Внастоящеевремяальтернативойтрансформаторному маслу являютсяжидкиедиэлектрики Midel7131,СофексилТСЖидругие. ЭкологическичистыйдиэлектрикMidel7131(пробивноенапряжение55 кВ,кислотноечисло0,02мгКОН/г,температура вспышки257оС) применяетсятам,гдетребуетсявысокая пожаробезопасность–вжилых, служебных,некоторыхпроизводственныхпомещениях. Дляулучшениясвойствтрансформаторногомасла российский производительтрансформаторовОАО"Уралэлектротяжмаш"использует смесьизминеральноготрансформаторного маслаиMidel7131.Этой фирмойизготавливаютсятрансформаторы, полностьюзаполненные Midel7131. Экологически чистыйдиэлектрикСофексилТСЖ(пробивное напряжение35кВ,температура вспышки300оС)является пожаробезопасным. Вусловияхсуровогороссийскогоклиматаявным преимуществомСофексилТСЖявляетсянизкаятемпературазастывания -75oC.Температуразастываниястандартного трансформаторного масла-45oC.Недостаточно низкаятемпература застываниямасламожет привестикперегревуиповреждениютрансформатораприегозапускев суровыхклиматическихусловиях(Сибирь,районыкрайнегоСевера). Трансформаторы сэкологическичистымижидкимидиэлектриками дорожетрадиционныхмасляныхтрансформаторов, нодешевлесухих трансформаторовиуспешноконкурируютспоследними вчасти пожарной безопасностив распределительныхсетях6…35 кВ.
Хроматографическийанализгазов,растворенныхв трансформаторноммасле. Необходимость контролязаизменениемсоставамаславпроцессе эксплуатациитрансформаторов ставитвопросовыборетакого аналитического метода,которыйсмогбыобеспечитьнадежное качественноеиколичественное определениесодержащихсяв трансформаторном маслесоединений.Внаибольшейстепениэтим требованиямотвечаетхроматография,представляющая собой комплексныйметод,объединивший стадиюразделениясложныхсмесей наотдельныекомпонентыистадиюихколичественногоопределения. Порезультатам этиханализовпроводитсяоценкасостояния маслонаполненногооборудования. Хроматографический анализ газов, растворенных в масле, позволяетвыявитьдефектытрансформатора нараннейстадииих развития,предполагаемый характердефектаистепеньимеющегося повреждения.Состояниетрансформатора оцениваетсясопоставлением полученныхприанализеколичественных данныхсграничными значениямиконцентрациигазовипоскоростиростаконцентрациигазов вмасле.Этотанализдлятрансформаторовнапряжением110кВивыше долженосуществлятьсянереже1 разав 6 месяцев[1, 14]. Основнымигазами,характеризующимиопределенные виды дефектоввтрансформаторе, являются:водородН2,ацетиленС2Н2,этан С2Н6,метанСН4,этиленС2Н4,окисьСОи двуокисьСО2углерода. Водородхарактеризуетдефектыэлектрического характера (частичные, искровыеидуговыеразрядывмасле);ацетилен– перегрев активныхэлементов;этан–термический нагревмаслаитвердой изоляцииобмотоквдиапазонетемператур до300°С;этилен– высокотемпературныйнагревмаслаитвердойизоляцииобмотоквыше 300°С; окисьи двуокись углерода– перегрев и разряды втвердой изоляцииобмоток. Спомощьюанализаколичестваисоотношения этихгазовв трансформаторном маслеможнообнаружитьследующиедефектыв трансформаторе. 1.Перегревытоковедущих частейиэлементовконструкции магнитопровода.Основные газы:этиленилиацетилен. Характерные газы:водород,метаниэтан.Еслидефектомзатронутатвердаяизоляция, заметновозрастаютконцентрацииокисии двуокисиводорода. Перегревтоковедущихчастейможетопределяться: выгоранием контактовпереключающих устройств;ослаблениемкрепления электростатического экрана;ослаблениеминагревомконтактных соединенийотводовобмоткинизкогонапряжения илишпильки проходного изолятораввода;лопнувшейпайкойэлементов обмотки; замыканиемпроводниковобмоткии другимидефектами. Перегревэлементовконструкциимагнитопровода может определяться:неудовлетворительной изоляциейлистов электротехнической стали;нарушениемизоляциистяжныхшпилек, ярмовыхбалоксобразованием короткозамкнутогоконтура;общим нагревоминедопустимыми местныминагревамиотмагнитныхполей рассеяниявярмовыхбалках,бандажах,прессующих кольцах; неправильнымзаземлениеммагнитопроводаи другимидефектами. 2.Дефекты твердойизоляции.Этидефектымогутбытьвызваны перегревомизоляцииот токоведущих частейи электрическими разрядамивизоляции.Приперегревеизоляцииоттоковедущихчастей основнымигазамиявляютсяокисьидвуокисьуглерода,ихотношение СО2/CO,какправило,больше13;характерными газамисмалым содержанием являютсяводород,метан, этилен иэтан;ацетилен, как правило,отсутствует. Приразрядахвтвердойизоляцииосновными газамиявляются ацетилениводород,ахарактернымигазамилюбогосодержания-метан и этилен.При этомотношениеСО2/CO, какправило,меньше5. 3.Электрическиеразрядывмасле. Эточастичные, искровыеидуговыеразряды.Причастичныхразрядахосновным газомявляется водород;характерными газамисмалымсодержанием -метаниэтилен. Приискровыхидуговыхразрядахосновнымигазамиявляютсяводород и ацетилен; характерными газами с любым содержанием - метан и этилен. Послевыявлениядефектаиегоподтверждениянеменеечемдвумя- тремяпоследующими измерениямиследуетпланироватьвывод трансформатора изработыпреждевсегосдефектамигруппы2.Чем раньшевыведенизработытрансформаторсразвивающимсядефектом, темменьшерискегоаварийногоповрежденияи объемремонтныхработ. Еслипорезультатамдиагностикитрансформатор долженбыть выведенизработы,нопокаким-тообъективным причинамэто невозможно осуществить, его следует оставить на контроле с учащеннымотборомпробмаслаи хромотографическиманализомгазов. Хроматографическийанализгазов,растворенныхвмасле,позволяет выявлятьнетолькоразвивающиесядефектывтрансформаторе, нои общеесостояниеизоляцииегообмоток.Объективным показателем, позволяющим оценитьстепеньизносаизоляцииобмоток трансформатора,являетсястепеньееполимеризации,снижениекоторой прямохарактеризуетглубинуфизико-химического разрушения (деструкции)изоляциивпроцессеэксплуатации. Деструкции целлюлознойизоляциисопутствуетрост содержанияв трансформатором масле окиси и двуокиси углеродаи образование фурановых производных. Вчастности,наличиесуммарнойконцентрации СОиСО2 более1%можетсвидетельствоватьодеградациицеллюлознойизоляции. Образование фурановыхпроизводных являетсяпрямымследствием старениябумажнойизоляции. Методжидкостнойхроматографии позволяетопределятьи контролироватьтребуемоесодержаниевтрансформаторном масле антиокислительных присадок,защищающихмаслоидругие изоляционные материалытрансформатораот старения.
Date: 2015-07-27; view: 494; Нарушение авторских прав |