Нагрев и охлаждение трансформаторов - Киш Л.
Скачать (прямая ссылка):
Определим изменение объема обмотки из-за нагрева при коротком замыкании. При температурном коэффициенте объемного расширения меди изменение объема проводов
При температурном коэффициенте объемного расширения изоляции изменение объема изоляции
Изменение объема обмотки
Труба с внутренним диаметром 82,6 мм имеет сечение
Так как изменение объема происходит за 2 с, скорость масла в трубе равна:
Из примера видно, что даже небольшое увеличение температуры (всего на 8°С) вызывает сравнительно большое изменение объема проводников обмотки и большую скорость движения масла по трубопроводу, идущему к расширителю и газовому реле. При полученной выше скорости газовое реле уже может сработать. Имеющие место при коротком замыкании перемещения вызывают масле волны давления, которые также способствуют срабатыванию реле. На практике бывает, что в результате расширения бака газовое реле не срабатывает.
1-7. Нагрузочная способность трансформатора
С точки зрения старения изоляции различают два характерных режима эксплуатации:
нормальный эксплуатационный режим, при котором имеет место нормальный износ изоляции;
интенсивный режим нагрузки, который по вызывает повреждение трансформатора, но при котором износ изоляции превышает нормальный.
Нагрузка трансформаторов, кроме работающих в блоке с генератором, в течение суток и года колеблется между некоторыми минимальным и максимальным значениями. Для того чтобы при повышенной нагрузке не возникла необходимость в ограничении нагрузки или вводе резервных единиц, учитывается тепловая инерционность трансформатора, а также зависимость между износом изоляции и температурой, что позволяет даже в случае естественного охлаждения допустить в течение ограниченного времени нагрузку, превышающую номинальную, без изменения теплосъема теплообменников.
Трансформаторы с принудительной циркуляцией охлаждающей среды имеют автоматическое устройство для управления работой системы охлаждения, с помощью которого используется тепловая инерция трансформатора или в зависимости от нагрузки увеличивается или уменьшается теплосъем системы охлаждения. Безусловно, максимальная нагрузка не должна превышать предельного значения, оговоренного изготовителем. Применение автоматического управления системой охлаждения и использование тепловой инерции трансформатора позволяет обеспечить термический срок службы трансформатора 20-25 лет, даже при превышающих номинальную и изменяющихся во времени нагрузках.
Нагрев активных и неактивных частей трансформатора при переменной во времени нагрузке
Если известны температуры активных и неактивных частей трансформатора в данный момент времени, а также зависимость нагрузки от времени, то изменения температур этих частей во времени могут быть найдены на основании расчета.
Базовые превышения температуры при номинальной мощности
При естественной циркуляции масла превышение средней температуры обмотки, определяемое по изменению сопротивления, . Превышение наибольшей температуры масла в баке .Превышение средней температуры масла в обмотке . Разность превышений средних температур обмотки и масла в обмотке . Превышение температуры наиболее нагретой точки (см. рис. 1-2).
Рис. 1-16. Цифровая диаграмма распределения температур масла и обмотки в трансформаторе с принудительной циркуляцией масла при нормальном износе изоляции (принятые значения температур и превышений температуры).
При принудительной циркуляции масла осевой перепад температуры масла в охладителе обычно составляет 5-8°С. Принимаем . Остальные значения превышений температуры будут такими же, как при естественной циркуляции масла, с той лишь разницей, что превышение наибольшей температуры масла из-за перемешивания движущихся параллельно потоков масла (горячего в обмотке и более холодного вдоль стенки бака) будут составлять не 55, а 39°С. При этом поступающее в бак и соответственно в нижнюю часть обмотки охлажденное масло будет иметь превышение температуры 39-6=33°С (рис. 1-16). Превышение температуры масла у выхода из обмотки при принудительной циркуляции масла непосредственно измерить невозможно. При переходе на принудительную циркуляцию масла фактическое превышение средней температуры обмотки над средней температурой масла будет на несколько градусов ниже, чем это следует из рис. 1-16. Это обусловлено тем, что превышение температуры при таком способе охлаждения пропорционально выделяющимся в обмотке потерям в степени 0,9, а не 0,8, как при естественной циркуляции. Из приведенной на рис. 1-16 диаграммы видно, что если поверхностную плотность теплового потока обмотки принять такой, чтобы, как и при естественной циркуляции, получить , то при принудительной циркуляции масла превышение средней температуры обмотки, а также превышение температуры наиболее нагретой точки останутся без изменений и будут равны соответственно 65 и 78°С, как при естественной циркуляции. Но если поверхностную плотность теплового потока обмотки повысить так, чтобы поступающее в охладители масло имело превышение температуры , то в этом случае температура наиболее нагретой точки превысит 98°С. Из этого видно, что нагрузку трансформатора с принудительной циркуляцией масла нельзя определять, только исходя из температуры поступающего в охладитель масла.
