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

A E Fokeev; I N Tumakov

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

Authors

A. E. Fokeev Kalashnikov ISTU
I. N. Tumakov Kalashnikov ISTU

DOI:

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

Keywords:

oil power transformers, thermal aging rate of windings insulation, reduction of the nominal service life, higher current harmonics, ambient temperature

Abstract

The rate of thermal aging of the power transformers windings insulation depends on the effects of the electric field, mechanical stresses, temperature and processes that cause changes in these factors. A calculation algorithm is considered that allows determining the temperature of the most heated point of the windings of an oil power transformer at known values of the load current and ambient temperature. Calculation of the most heated winding point temperature and the rate of thermal aging of insulation for an oil power transformer at different ambient temperatures during the year, different values and different spectral composition of the electric load current showed that in some cases it is possible to violate the permissible operating conditions of power transformers. According to the calculation results, the dependences of the thermal aging rate of insulation on the ambient temperature are constructed, with different load parameters and different load coefficients of power transformers. For the considered modes, in the warm season, the value of the thermal aging rate of insulation significantly exceeds the nominal value. Based on mathematical models of oil power transformers with natural and forced oil circulation, expressions are obtained for determining the coefficient of reduction of the oil power transformers permissible load when the ambient temperature exceeds the normal value of 20 °C. On the basis of these expressions, for practical use, the dependences of the coefficient of reduction of the permissible load on the ambient temperature are constructed. The influence of ambient temperature must be taken into account when choosing the power of oil power transformers, for which it is assumed to operate in full redundancy mode or high load factor values (³ 0.8) in normal mode. To ensure the normative service life of the insulation of the windings, it is necessary to determine the design power of oil power transformers using the coefficient of reduction of the permissible load under the influence of higher harmonics of the current and the coefficient of reduction of the permissible load under the influence of ambient temperature.

Author Biographies

A. E. Fokeev, Kalashnikov ISTU

PhD in Engineering

I. N. Tumakov, Kalashnikov ISTU

Master’s Degree Student

References

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.