При эксплуатации силовых трансформаторов приходится в отдельные часы суток перегружать их так, чтобы за счет недогрузки в другие часы обеспечить суточный износ изоляции обмоток от перегрева не выше того износа, который отвечает номинальному режиму работы трансформатора, поскольку изменение температуры изоляции на 6 °С вызывает изменение срока службы ее вдвое.
Длительность t ежедневно допустимой систематической перегрузки трансформатора, оцениваемой коэффициентом превышения нагрузки K2, зависит от коэффициента начальной нагрузки K1 трансформатора, номинальной мощности его Sном, системы охлаждения, постоянной времени нагрева и эквивалентной температуры охлаждающего воздуха, соответствующей данному периоду года.
Коэффициенты K1 и K2 определяют отношениями эквивалентных соответственно начального и максимального токов к номинальному току трансформатора, причем под эквивалентными величинами понимают их средние квадратические значения до наступления наибольшей нагрузки и за период ее максимума.
Графики нагрузочной способности трансформаторов К2 (K1), отвечающие различной длительности t систематической перегрузки (рис. 1), позволяют по заданному начальному состоянию трансформатора, характеризуемому коэффициентом K1 определяемому по суточному графику нагрузки I(t) за 10 ч до наступления максимума ее, и заданной продолжительности t систематической перегрузки найти допустимый коэффициент перегрузки К2 на период максимальной нагрузки трансформатора.
Рис. 1. Графики нагрузочной способности трехфазных трансформаторов номинальной мощностью до 1000 кВА с естественной циркуляцией воздуха и масла и постоянной времени нагрева 2,5 ч при эквивалентной температуре охлаждающего воздуха 20 °С.
Эквивалентная температура охлаждающего воздуха - неизменная температура его, при которой имеет место тот же износ изоляции обмоток трансформатора, несущего неизменную нагрузку, что и при существующей переменной температуре воздуха. При практически неизменной нагрузке и отсутствии систематических суточных и сезонных колебаний эквивалентную температуру охлаждающего воздуха принимают равной 20 °С.
Если максимум среднего графика нагрузки I(t) в летнее время меньше номинальной мощности трансформатора, то в зимние месяцы допускается дополнительная 1 %-я перегрузка трансформатора на каждый процент недогрузки летом, но не более чем на 15 %, причем суммарная нагрузка должна быть не более 150 % номинальной.
В аварийных случаях допускают кратковременную перегрузку трансформаторов сверх номинальной, которая сопровождается повышенным износом изоляции обмоток и снижением срока службы трансформаторов (смотрите таблицу).
Допустимые кратковременные перегрузки трансформаторов при аварийных режимах
|
Трансформаторы |
|||
| маслонаполненные | сухие | ||
| перегрузка сверхноминального тока, % | длительнось перегрузки трансформатора, мин. | перегрузка сверхноминального тока, % | длительнось перегрузки трансформатора, мин. |
| 30 | 120 | 20 | 60 |
| 45 | 80 | 30 | 45 |
| 60 | 45 | 40 | 32 |
| 75 | 20 | 50 | 18 |
| 100 | 10 | 60 | 5 |
| 200 | 1,5 | ||
Такие перегрузки допустимы при всех системах охлаждения независимо от предшествующего режима, температуры охлаждающего воздуха и места установки трансформаторов при условии, что температура масла в верхних слоях не выше 115°С. Помимо этого, для маслонаполненных трансформаторов, работающих с коэффициентом начальной нагрузки К1 < 0,93, допускается перегрузка на 40 % сверх номинального тока не более 5 суток на время максимумов нагрузки общей продолжительностью не более 6 ч в сутки при принятии всех мер для усиления охлаждения трансформатора.
При переменной нагрузке на подстанцию с несколькими трансформаторами необходимо составить график включений и отключений параллельно работающих трансформаторов с тем, чтобы добиться экономичных режимов их работы.
В реальных условиях приходится несколько отклоняться от расчетного режима с тем, чтобы число оперативных переключений каждого трансформатора не превышало десяти в течение суток, т. е. не приходилось бы отключать трансформаторы менее чем на 2 - 3 ч.
При параллельной работе трансформаторов суммарная нагрузка на трансформаторную подстанцию должна обеспечить достаточную нагрузку каждому из них, о чем судят по показаниям соответствующих амперметров, установка которых для трансформаторов номинальной мощностью 1000 кВА и выше обязательна.
Современные трансформаторы, работающие при большой магнитной индукции, не должны находиться в эксплуатации при значительном повышении первичного напряжения, так как это сопровождается увеличением потерь электрической энергии на нагрев магнитопроводов. Длительное повышение первичного напряжения при нагрузке трансформатора не выше номинальной допускают до 5 % напряжения данного ответвления, а при нагрузке его на 25 % номинальной мощности - до 10 %, которое может быть допущено и при нагрузке не выше номинальной длительностью до 6 ч в сутки.
Степень неравномерности нагрузки по фазам трансформатора не должна превышать 20 %. Она определяется так:
Kн = (Iмах - Iср / Iср) х 100,
где, Iмах - ток перегруженной фазы в момент наибольшей нагрузки трансформатора, Iср - средний ток трех фаз трансформатора в тот же момент.