ПЗ (Продление срока эксплуатации тяговых трансформаторов при реализации тяжеловесного движения на участке Тарманчукан - Кимкан), страница 3

Скриншот программы представлен нарисунке 2.1.Рисунок 2.1 – Окно управляющего модуляДля выполнения тяговых расчетов используется программа Trelk.Тяговые расчеты производятся численным интегрированием уравнениядвижения поезда с заданным шагом по времени, что обусловленотребованиями к расчетам режимов систем тягового электроснабжения.В данной программе предусмотрены два вида расчетов:– специализированные, для определения параметров тяговой нагрузки,используемых при электрических расчетах на основе моделированияграфиков движения поездов;17– общего назначения, результаты которых используются, например, дляопределения времен хода и расходов электроэнергии, выбора массы составаи требуемого числа локомотивов, построения кривых тока и т.д.Рисунок 2.2 – Главное меню программы TrelkДля получения результатов необходимы исходные данные, а именно:марка локомотива, масса и длина состава, данные об участке дороги.Для моделирования участка дороги будет использована программаUchastk.

Исходными данными к моделированию являются:– число главных путей;– данные о раздельных пунктах, категории и типах поездов, места ихостановок;18– продольный профиль пути.Моделирование движения поезда осуществляется в соответствии сзаданными уставками регулирования скорости, массой состава и кратностьютяги, наличием остановок на раздельных пунктах, а также в зависимости отпараметров движения: начальной скорости, напряжения в контактной сети,максимальной позиции контроллера и других параметров.После выполнения тяговых расчетов будут получены данные о расходеэлектрической энергии поездами, время хода поезда по перегонам (полное ипод током).

Так же на основании результатов расчетов будут построеныграфики усредненного тока поездов четного и нечетного направлений.Длярасчетарасходовэлектроэнергиипотяговымподстанциямиспользуется программа KA_PN. В данной программе будет произведенрасчет расхода электроэнергии по плечам тяговых подстанций на основепостроенного графика движения поездов на рассматриваемом участке.Исходными данными для расчета расходов электроэнергии по тяговымподстанциям в программе KA_PN являются:– параметры системы тягового электроснабжения – типы силовыхтрансформаторов тяговых подстанций; параметры тяговой сети – типыконтактных подвесок, тип рельса, число путей;– результаты тяговых расчетов для поездов четного и нечетногонаправлений, графики движения поездов для расчетного размера движенияпар поездов в сутки;– схема электроснабжения рассматриваемого участка.Для выбора новых схем подключения тяговых трансформаторов, с цельюуменьшения степени износа изоляции его обмоток, необходимо определитьнаиболеезагруженноеплечоподстанции.Используясхемуэлектроснабжения, состоящую из трех подстанций решить эту задачу нельзя,поэтому необходимо отредактировать данную схему и добавить еще дведополнительные подстанции.19Программа KAUbas позволит отредактировать исходную схему с учетом,установленныхнаподстанцияхтрансформаторов,марокпроводовконтактной сети, наличия на межподстанционных зонах ППС и ПС икомпенсирующих устройств.График движения поездов строится с помощью программы KgrafDvсовместно с данными тяговой нагрузки переменного тока 27,5 кВ.Рисунок 2.3 – Окно редактора графиков движенияПри построении графиков используются следующие характеристикиучастков и нормативы (элементы графика): список раздельных пунктов, накоторых разрешены обгон и скрещение поездов, продолжительность стоянокна каждой станции, значения станционных интервалов и перегонные временахода поездов различных категорий.203 АНАЛИЗ МЕРОПРИЯТИЙ, НАПРАВЛЕННЫХ НА ПРОДЛЕНИЕСРОКА ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЯГОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ3.1 Износ обмоток тяговых трансформаторовСиловыетрансформаторызанимаютособоеместовэлектроэнергетической системе.

Их задачей является преобразование, приеми передача электрической энергии и поддержания ее качества за счетустройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН), котороепозволяет изменять уровень напряжения в тяговой сети. В процессе работысиловые трансформаторы подвергаются нагреву, за счет протекания пообмоткам и магнитопроводу токов и циркуляции электромагнитных полей.Масляная система охлаждения отвечает за отвод тепловой энергиивыделяющейсявобмоткахимагнитопроводевпроцессеработытрансформатора.Температура обмоток силового трансформатора во многом зависит отпотерь мощности в них [3]. Эти потери определяются по следующейформуле.ΔPтр  ΔPст  ΔPм ,(3.1)где ΔPст – потери мощности в магнитопроводе трансформатора или потерихолостого хода, ΔPм – потери мощности в обмотках трансформатора.Потери в магнитопроводе возникают вследствие перемагничивания сталисердечника.Потеривмагнитопроводенезависятотнагрузкитрансформатора и являются постоянной составляющей полных потерьмощности.

Они зависят от качества трансформаторной стали, из которойизготавливают магнитопровод трансформатора, от технологии изготовлениямагнитной системы, качества проектирования магнитопровода, материальнойбазы.21Потери холостого хода, состоят из потерь мощности на гистерезисвихревые токи.ΔPст  ΔPг  ΔPв ,(3.2)Потери мощности в обмотках представляют собой сумму потерь впроводе обмоток и дополнительных потерь в стенках бака и другихметаллических частях, вызываемых потоками рассеивания. Потери вобмотках являются переменной составляющей полных потерь мощноститрансформатора, т.к. изменяются в зависимости от его нагрузки.

Они зависятот материала обмоток (медь, алюминий), плотности тока, количества витков,некоторых инженерных приемов.Для трехфазного трехобмоточного трансформатора потери мощности вобмотках могут быть определены по следующей формуле:333i 1i 1i 1PM   Pi.ВН   Pi.СН   Pi.НН ,где Pi.ВН , Pi.СН , Pi.НН–(3.3)соответственно потери мощности в обмоткахвысшего, среднего и низшего напряжения.Потери мощности отдельно для каждой обмотки определяются последующей формуле.ΔPi  R i  I2i ,где R i–сопротивление i-й обмотки трансформатора, Ii(3.4)–ток i-й обмоткитрансформатора.Нагрев твердой изоляции обмоток приводит к ее износу. Износ–снижение механических и диэлектрических свойств обмоток, вызванное их22старением. На практике, для того чтобы оценить степень старения обмоток иее механическую прочность используют химический критерийстепень–полимеризации.Срок службы силовых трансформаторов тяговых подстанций по износуизоляцииобмотокопределяетсястепеньюинтенсивностистаренияизоляционного материала.

Интенсивность износа характеризует скоростьстарения изоляции обмоток трансформатора.В работе [3] упоминается о «шестиградусном правиле». Правило говорито том, что с увеличением температуры изоляции обмоток на каждые 6градусов по шкале Цельсия, интенсивность износа изоляции увеличивается вдва раза. Наиболее интенсивное старение изоляции обмоток происходит всамой нагретой точке (Θннт) обмоток.

Например, при Θннт обмоткисилового трансформатора, равной 98 градусов, интенсивность износаизоляции соответствует номинальному значению и равна 1, а при Θннтобмотки трансформатора, равной 140 градусов, интенсивность износа уже в128 раз больше номинальной.3.2МероприятияпродлениясрокаэксплуатациитяговыхтрансформаторовРассмотриммероприятия,направленныенапродлениесрокаэксплуатации силовых трансформаторов тяговых подстанций.Прибольшихсрокахэксплуатациитехническоесостояниетрансформатора определяется степенью износа изоляции его обмоток [4].Оценка их состояния может быть произведена в процессе испытаний,проводимых в рамках технического обслуживания (ТО).Система ТО трансформаторов тяговых подстанций включает в себявизуальныеосмотры,межремонтныеобследование.23испытанияитепловизионноеВизуальныйосмотрпроизводитсясцельюпроверкиработытрансформатора в нагрузочном режиме.

Осмотры на подстанциях спостоянным дежурным персоналом проводят не реже 1 раза в сутки.На рисунке 3.1 приведены некоторые операции, производимые наподстанциях при техническом обслуживании, позволяющие определитьсостояние тягового трансформатора [5].ТехническоеобслуживаниеМежремонтныеиспытанияВизуальный осмотрОбъем масла в бакеАнализ частичныхразрядов в маслеПроверка коэффициентатрансформацииТемпература верхнихслоев маслаХроматографическийанализ маслаАнализ состоянияизоляции обмоток постепени полимеризацииРабота системыохлажденияАнализ фурановыхсоединенийНагрузкатрансформатораВлагосодержаниетвердой изоляцииРис.

3.1 – Схема операций, производимых при ТОсиловых трансформаторовПри межремонтных испытаниях оценивают состояние изоляции обмотокпо результатам анализа частичных разрядов в масле, хроматографического ианализафурановыхтрансформаторногодиэлектрическихсоединений.масла,потерь,егоТакжеплотность,кислотноечисло,производитсявязкость,удельноетангенсоценкаугласопротивление.Определяют пробивное напряжение и влагосодержание для проверки егодиэлектрических характеристик [5].Оценку состояния изоляции трансформаторов так же производятпосредством хроматографического анализа газов, растворенных в масле.Повреждения, сопровождающиеся разложением твердой изоляции, являются24причиной выделения газов в масло.

Как правило, при проведениихроматографического анализа контролируется концентрация следующихрастворенных в масле газов: диоксида углерода, оксида углерода, этилена,ацетилена, этана, метана и водорода.Непосредственно оценить степень старения бумажной изоляции втрансформаторе позволяет выявление продуктов старения целлюлозы. Дляих определения производится анализ концентрации фурановых соединений вмасле. Чаще всего измеряется содержание фурфуральдегида-2.Тепловизионное обследование является эффективным и экономичнымметодом контроля состояния оборудования. Особенностью данного методаявляется возможность выявления дефектов на ранней стадии их развития.Контроль нагрева трансформатора с внешней поверхности позволяетвыявитьдефектывнешнихконтактныхсоединений,охладителей,термосифонных фильтров, местные перегревы бака и других узлов.В случае если состояние трансформатора не соответствует нормативнойдокументации, производится его плановый ремонт.

Целью ремонта являетсявосстановлениеработоспособногосостоянияипродлениесрокаэксплуатации силового трансформатора.Основная задача ремонта силовых трансформаторов подстанций –восстановлениеработоспособногосостояния.Различаютплановыйивнеплановый ремонт. Плановый ремонт включает в себя текущий икапитальный, которые выполняются по утвержденным ответственным заэлектрохозяйство календарным планам. Внеплановый ремонт производятпосле обнаружения дефектов или неисправностей в трансформаторе.В процессе ремонта производят следующие операции [6]:– слив осадков и влаги из расширителя и термосифонного фильтра;– проверку маслоуказательных устройств;– замену силикагеля и масла в воздухоосушительных и термосифонныхфильтрах;– сушку изоляции обмоток;25– сушку, отчистку масла, при необходимости его замену.Регенерацию масла осуществляют с помощью термосифонного фильтра,заполненногосиликагелем.Заменусиликагелянапросушенныйвтермосифонном фильтре производят при кислотном числе 0,1–0,15 мг КОН/гмасла.Сушку изоляции обмоток на подстанциях могут производить одним изследующих способов: продувкой сухим горячим воздухом; циркуляцией сухого горячего воздуха; непрерывной циркуляцией горячего масла; методом горячей ванны; нагревом постоянным током и др.В работе [3], после проведенного анализа износа изоляции обмотоксиловых трансформаторов, был сделан вывод о том, что срок эксплуатациисиловых трансформаторов по износу изоляции обмоток зависит от качествапроводимых ТО и ремонта, которые направлены на поддержание вустановленных пределах Θннт обмоток, влагосодержания, кислотного числаи концентрации различных газов в трансформаторном масле.На тяговых подстанциях Θннт обмотки определяется косвенным методомпо показаниям токовых нагрузок обмоток и температуры верхних слоевмасла.