Анализ режимов работы масляных силовых трансформаторов напряжением 10(6)/0,4 кВ

Александр Евгеньевич Фокеев; Илья Николаевич Тумаков

doi:10.22213/2413-1172-2021-4-80-91

Авторы

А. Е. Фокеев ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
И. Н. Тумаков ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2021-4-80-91

Ключевые слова:

масляные силовые трансформаторы, скорость термического старения изоляции обмоток, снижение номинального срока службы, высшие гармоники тока, температура окружающей среды

Аннотация

Скорость термического старения изоляции обмоток силовых трансформаторов зависит от воздействия электрического поля, механических напряжений, температуры и процессов, обуславливающих изменение этих факторов. Рассмотрен алгоритм расчета, позволяющий определить температуру наиболее нагретой точки обмоток масляного силового трансформатора при известных значениях тока нагрузки и температуры окружающей среды. Расчет температуры наиболее нагретой точки обмотки и скорости термического старения изоляции для масляного силового трансформатора при различной температуре окружающей среды в течение года, различных значениях и различном спектральном составе тока электрической нагрузки показал, что в некоторых случаях возможно нарушение допустимых условий эксплуатации силовых трансформаторов. По результатам расчета построены зависимости скорости термического старения изоляции от температуры окружающей среды, при различных параметрах нагрузки и различных коэффициентах загрузки силовых трансформаторов. Для рассмотренных режимов в теплое время года значение скорости термического старения изоляции значительно превышает номинальное значение. На основе математических моделей масляных силовых трансформаторов с естественной и принудительной циркуляцией масла получены выражения для определения коэффициента снижения допустимой нагрузки масляных силовых трансформаторов при превышении значения температуры окружающей среды нормального значения 20 °С. На основе этих выражений для практического использования построены зависимости коэффициента снижения допустимой нагрузки от температуры окружающей среды. Влияние температуры окружающей среды необходимо учитывать при выборе мощности масляных силовых трансформаторов, для которых предполагается работа в режиме полного резервирования или высокими значениями коэффициента загрузки (≥ 0,8) в нормальном режиме. Для обеспечения нормативного срока службы изоляции обмоток необходимо осуществлять определение расчетной мощности масляных силовых трансформаторов с использованием коэффициента снижения допустимой нагрузки под воздействием высших гармоник тока и коэффициента снижения допустимой нагрузки под воздействием температуры окружающей среды.

Биографии авторов

А. Е. Фокеев, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

кандидат технических наук, доцент кафедры электротехники

И. Н. Тумаков, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

магистрант

Библиографические ссылки

Протацкая А. А., Вагапов А. Р., Искандеров Р. О. Сравнение сухих и масляных трансформаторов // Наука среди нас. 2018. № 1 (5). С. 114-118.

Нго В. К., Коверникова Л. И. Прогнозирование влияния несинусоидального режима сети на силовые трансформаторы // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2019. № 4 (64). С. 36-43. DOI: 10.26731/1813-9108.2019.4(64).36-43.

Singh J., Singh S. Amanpreet Singh. Effect of Harmonics on Distribution Transformer Losses and Capacity. International J. of Engineering Technology Science and Research, 2017, vol. 4, is. 6.

Моделирование работы силовых трансформаторов под нагрузкой и в режиме холостого хода / Д. С. Ярымбаш, М. И. Коцур, С. Т. Ярымбаш, И. М. Климник // Проблемы региональной энергетики. 2020. № 1 (45). С. 1-13. eISSN: 1857-0070.

Галимова А. А. Критерии выбора коэффициента загрузки силового трансформатора при проектировании подстанций распределительных сетей // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2013. № 5-6. С. 66-71.

Моделирование работы силового трансформатора при высоком уровне высших гармоник / Р. Г. Вильданов, А. Р. Вахитова, И. И. Габидуллин, Р. И. Кудояров // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2017. № 133. С. 24-29. eISSN: 1990-4665.

Abbas A., Zahab E. Abou El, Elbendary A. Thermal modeling and ageing of transformer under harmonic currents. Proc. of 23rd International Conference on Electricity Distribution. Lyon, 2015.

Thinh Dao, Abdull Halim H., Liu Z., Phung B.T. Voltage Harmonic Effect on Losses in Distribution Transformers. International Conference on Smart Green Technology in Electrical and Information Systems (ICSGTEIS). Bali (Indonesia), 2016.

Фурсанов М. И., Дуль И. И. Выбор номинальной мощности силовых трансформаторов // Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. Энергетика. 2015. № 2. С. 11-20.

Закалата А. А., Корчемкин С. А., Холманских В. М. Выбор мощности силовых трансформаторов цеховых подстанций 6-10/0,4 кВ для ремонтно-механических цехов и деревообрабатывающих промышленных предприятий с учетом типовых графиков нагрузок // Общество. Наука. Инновации (НПК-2017). Киров, 01-29 апреля 2017. С. 1052-1060.

Янченко С. А., Цырук С. А., Куликов А. И. Анализ методов разгрузки трансформаторов в сетях с высоким уровнем несинусоидальности тока // Промышленная энергетика. 2017. № 7. С. 44-53. ISSN: 0033-1155.

Киреева Э. А. Особенности эксплуатации силовых трансформаторов // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2016. № 2. С. 16-21.

Киреева Э. А. Особенности эксплуатации силовых трансформаторов // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2017. № 5-6. С. 76-81.

Жежеленко И. В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. 2-изд., перераб. и доп. М. : Энергоатомиздат, 1984. 160 с.

Барсуков В. К., Гизатуллина О. Л., Новоселов М. Л. Анализ параметров работы низковольтной трехфазной электрической сети // Промышленная энергетика. 2018. № 9. С. 17-24.

Шницер Л. М. Основы теории и нагрузочная способность трансформаторов. Издание 5-е, перераб. М. : Государственное энергетическое издательство, 1959. 233 с.