Диплом распечатать Бородулин К.В. (Продление срока эксплуатации тяговых трансформаторов при реализации тяжеловесного движения на участке Бикин - Губеров), страница 8

Изоляция обмоток тяговых трансформаторов, нагреваясь, изнашивается. Износ изоляции – это старение изоляции, из–за которого снижается диэлектрическая стойкость изоляции обмоток трансформатора, являющейся одной из причин выхода из строя обмоток и отказа трансформатора.

Срок эксплуатации тяговых трансформаторов по износу изоляции их обмоток вызван интенсивностью старения его изоляционного материала. Интенсивность износа определяет относительную скорость старения изоляции обмоток тяговых трансформаторов [16].

В отечественной [13,17 и др.] технической литературе определено «шестиградусное правило» – с повышением температуры изоляции обмоток трансформаторов на каждые 6 ресурс этих обмоток снижается вдвое или интенсивность износа изоляции повышается в два раза. Интенсивное старение изоляции обмоток происходит в наиболее нагретой точке обмоток. Так например, при наиболее нагретой точке обмотки тягового трансформатора, равной 98 , интенсивность износа изоляции соответствует номинальному значению равному 1. А при наиболее нагретой точке обмотки тягового трансформатора, равной 140 , интенсивность износа изоляции в 128 раз больше номинальной.

Термический износ изоляции обмоток тяговых трансформаторов в согласно стандарту МЭК 60076–7 [16] принято определять по формуле 3.11

(3.11)

где – относительная скорость (интенсивность) старения изоляции класса нагревостойкости А в течении периода времени; – период, за который определяется износ.

Относительная скорость теплового старения принимается равной 1 при условии, что температура наиболее нагретой точки 98˚С и температуре окружающей среды 20 ˚С.

Относительная скорость (интенсивность) старения изоляции класса нагревостойкости А в течении периода времени определяется по формуле:

(3.12)

где – температура наиболее нагретой точки обмотки, ˚С.

Ниже представлен пример расчета относительной скорости старения изоляции, за интервал, в котором обмотка испытывает максимальные нагрузки, и термического износа изоляции обмотки AX трансформатора подстанции Бикин.

Произведем расчет относительной скорости старения изоляции обмоток тягового трансформатора для остальных подстанций и сведем результаты в таблицу 3.16.

Таблица 3.16 – Результаты расчета относительной скорости старения изоляции обмоток тягового трансформатора

Также произведем расчет термического износа изоляции обмоток тягового трансформатора для остальных подстанций и сведем результаты в таблицу 3.17.

Таблица 3.17 – Результаты расчета термического износа изоляции обмоток тягового трансформатора

На подстанции Бикин обмотка CZ является лимитирующей и подвержена износу больше чем обмотка AX. За 24 часа работы с перегрузкой в 1,5 часа, износ изоляции обмотки CZ составляет 65,557 часов, что более чем в 2 раза больше износа обмотки AX. На подстанции Ласточка, также лимитирующей является обмотка CZ, ее износ составляет 62,143 часа, что более чем в 60 раз больше износа обмотки AX. На подстанции Губерово аналогичная ситуация – лимитирующей является обмотка CZ, ее износ составляет 22,992 часа, что более чем в 1,1 раз больше износа обмотки AX.

Ниже представлены графики зависимости времени эксплуатации от термического износа изоляции, построенные по данным таблицы 3.17.

Рисунок 3.6 – Зависимость времени эксплуатации от термического износа изоляции на подстанции Бикин

Рисунок 3.7 – Зависимость времени эксплуатации от термического износа изоляции на подстанции Ласточка

Рисунок 3.8 – Зависимость времени эксплуатации от термического износа изоляции на подстанции Губерово

Анализируя данные из таблицы 3.17 и рисунка 3.6, рисунка 3.7, рисунка 3.8, можно сказать, что термический износ изоляции обмотки BY минимален по сравнению с обмотками AX и CZ для всех тяговых трансформаторов на рассмотренных подстанциях, подключенных по общепринятой схеме.

Были произведены: расчеты токов левого и правого плеч тяговых подстанций, расчеты токов тяговых обмоток подстанций и токов в обмотках высшего напряжения, определены температуры наиболее нагретой точки обмоток трансформаторов, определение итненсивность износа изоляции обмоток тяговых трансформаторов, а также анализ полученных данных.

4 ВЫБОР НОВЫХ СХЕМ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ТЯГОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Согласно результатам исследования, представленного в диссертационной работе [6], общепринятая схема подключения тягового трансформатора подстанции, системы электроснабжения железных дорог переменного тока 25 кВ, обеспечивает наименьшую интенсивность износа изоляции обмотки BY.

В соответствии с результатами, полученными в пункте 3.4, срок эксплуатации рассматриваемых тяговых трансформаторов на подстанциях по термическому износу изоляции лимитирует обмотка CZ. В случае, когда тяговый трансформатор выйдет из строя из–за термического износа изоляции обмотки CZ, остаточный ресурс изоляции обмотки BY будет значителен. Исходя из этого, нужно снизить интенсивность термического износа изоляции обмотки CZ. Для уменьшения этого износа, необходимо рассматриваемые тяговые трансформаторы подключить по новым схемам, предложенным в работах [8,18,19 и др.]. Где название схем подключения принято по одноименному обозначению ввода тяговых обмоток трансформатора, соединенного с рельсовой сетью.

Для снижения интенсивности термического износа изоляции обмотки CZ трансформатора подстанции Бикин подключим его по схеме «а», рассмотренного в работе [6], представленный на рисунке 4.1.

Новизна технического решения подтверждена патентом на изобретение № 2540685: «Способ подключения тягового трансформатора системы переменного тока 25 кВ», разработанного работниками ДВГУПС.

Рисунок 4.1 – Подключение трансформатора по схеме «а» на подстанции Бикин

Распределение токов плеч питания по обмоткам тягового напряжения подстанции после подключения трансформатора по схеме «а» будет иметь следующий вид:

(4.1)

Согласно системе уравнений (3.13) для подключения тягового трансформатора по схеме «а» справедливы следующие соотношения температур наиболее нагретых точек и термического износа изоляций обмоток:

(4.2)

(4.3)

Для количественной оценки изменения интенсивности износа обмотки CZ будем использовать рассчитанные ранее значения термического износа изоляции

Таблица 4.1 – Термический износ изоляции обмоток при новой схеме подключения

Рисунок 4.2 – Зависимость времени эксплуатации от термического износа изоляции наподстанции Бикин

Анализируя таблицу 4.1 и рисунок 4.2 можно сказать, что интенсивность термического износа обмотки CZ тягового трансформатора на подстанции Бикин уменьшилось более чем на 2,5 суток для рассматриваемого установившегося режима.

Следовательно, на рассматриваемом тяговом трансформаторе, подключенном по схеме «а», интенсивность термического износа обмотки BY максимальна, а обмотки CZ минимальна.

Аналогично произведем подключение тяговые трансформаторы подстанций Ласточка и Губерово по схеме «а». Ниже также представлены графики зависимости времени эксплуатации от термического износа изоляции после подключения тяговых трансформаторов по схеме «а».

Рисунок 4.3 – Подключение трансформатора по схеме «а» на подстанции Ласточка