ПЗ (Продление срока эксплуатации тяговых трансформаторов при реализации тяжеловесного движения на участке Тарманчукан - Кимкан), страница 5

Произведем расчет токов тяговой обмотки для даннойподстанции.35A...B...C............*РУ - 220 кВACBA T BT CTICIAIBXYZxyzICIAIB ICabxc apРУ – 27,5 кВbpyzIAIBcpРУ – 10 кВ...............UBIлIпUC......Рисунок 3.3 – Схема подключениятрансформатора к РУ на подстанцииТарманчуканУравнения токораспределения в обмотках тягового напряжения будутиметь следующий вид [8]..Iby  1 / 3  I лi  e jφ л  D л  1/3  Iп  e jφ п  Dп ..Icz  1 / 3  I л  e jφ л  D л  2 / 3  Iп  e jφ п  Dп .Iax  2 / 3  I л  e jφ л  D л  1/3  Iп  e jφ п  Dп36(4.2)где D л и D п – операторы поворота напряжения соответственно левого иj120правого плеча питания, могут принимать следующие аргументы 1 или, ej240или e, φ л и φ п – фазовый угол тока соответственно левого и правогоплеча питания подстанции.Для определения токов в обмотках тягового трансформатора принимаемj240фазовые углы напряжений A, B и C ЛЭП приняты соответственно 1, eиe j120 .Ниже представлен пример расчета токов в обмотках тягового напряжениятрансформатора, установленного на ТП Тарманчукан за 601-603 минуты..Iax  2 / 3  405,02  e j(36,04120)  1/3  326,01  e j(36,76 240)  338,67  e j140 ,.Iby  1 / 3  405,02  e j(36,04120)  1/3  326,01  e j(36,76 240)  122,65  e j25,65 ,.Icz  1 / 3  405,02  e j(36,04120)  2 / 3  326,01  e j(36,76 240)  309  e j61,2.Произведем расчет токов для остальных подстанций и сведем результатыв таблицу 4.4Таблица 4.4 – Результаты расчета токов тяговых обмотокТарманчуканМинТП ЯдринТП КимканIax ,АIby ,АIcz ,АIax ,АIby ,АIcz ,АIax ,АIby ,АIcz ,А601338,67122,66308,94251,07123,49326,11248,3392,82214,92603279,1898,25251,10365,84146,06369,84208,8374,61187,70605390,71135,45338,40337,86129,14325,21197,3272,75181,91607430,72167,58301,02243,21148,30368,24200,9077,49195,41609371,88138,62424,51289,47126,92327,29210,0378,44221,97611290,22102,89266,40279,46124,75330,77213,0477,73200,73613325,70117,19292,69305,39136,07358,57247,1792,16211,4437Окончание таблицы 4.4ТарманчуканМинТП ЯдринТП КимканIax ,АIby ,АIcz ,АIax ,АIby ,АIcz ,АIax ,АIby ,АIcz ,А615329,17107,58283,35305,13136,04358,48247,1792,16211,44617335,99115,88298,46345,82135,07320,40182,8965,55163,01619433,93158,10336,64293,30134,92366,76203,1376,65190,61621289,41101,93259,89360,91140,59343,85205,3673,14185,55Определим токи, протекающие в обмотках высшего напряжения.

Дляэтого необходимо найти токи в тяговых обмотках. Примем допущение, чтотоки в обмотках низшего напряжения составляют 10% от токов в обмоткахтягового напряжения. Токи обмоток высшего напряжения определяются последующей формуле.Iaxpi I AXi k тр1 k тр2 Ibyi Ibypi I BYi k тр1 k тр2 Iczpi IcziICZi k тр1 k тр2 Iaxi(4.3)где kтр1 и kтр2– коэффициенты трансформации, которые соответственно.Коэффициенты трансформации находятся с учетом положения РПН. НаТП Тарманчукан и Ядрин РПН расположено на 9 ступени, что соответствуетзначению высшего напряжения равному 250700 В.

На ТП Кимкан РПНрасположено на 10 ступени, что соответствует значению высшегонапряжения равному 236900 В.38k тр1 Uвн250700 5,26 ,Uнн  3 27500  3(4.4)U вн250700 13,6 .U сн  3 11000  3(4.5)k тр2 Ниже представлен пример расчета токов обмоток высшего напряжениятягового трансформатора подстанции Тарманчукан за 601-603 минуты.IAX 338,67 33,86 66,96 А,5,2613,6IBY 122,66 12,26 24,25 А,5,2613,6ICZ 308,94 30,89 61,08 А.5,2613,6Таблица 4.5 – Результаты расчета токов в обмотках высшего напряженияТарманчуканМинТП ЯдринТП КимканI AX ,АIBY ,АICZ ,АI AX ,АIBY ,АICZ ,АI AX ,АIBY ,АICZ ,А60166,9624,2561,0849,6424,4164,4852,0219,4445,0260355,2019,4249,6572,3328,8873,1243,7415,6339,3260577,2526,7866,9166,8025,5364,3041,3315,2438,1160785,1633,1359,5248,0929,3272,8042,0816,2340,9360973,5327,4183,9357,2325,0964,7144,0016,4346,5061157,3820,3452,6755,2524,6765,4044,6316,2842,0561364,4023,1757,8760,3826,9070,8951,7819,3044,2961565,0821,2756,0260,3326,9070,8851,7819,3044,2961766,4322,9159,0168,3726,7163,3538,3113,7334,1461985,7931,2666,5657,9926,6872,5142,5516,0639,9362157,2220,1551,3871,3627,8067,9843,0215,3238,8739Анализируя результаты расчетов можно сделать вывод о том, чтонаиболее нагруженной обмоткой на ТП Тарманчукан является обмотка AX,на ТП Ядрин – обмотка CZ, на ТП Кимкан – обмотка AX.4.2 Определение температуры наиболее нагретых точек обмотоктяговых трансформаторовНаиболеекритичнойтемпературой,ограничивающейспособность трансформатора, является температуранагрузочнуюнаиболее нагретойточки обмотки, и определить эту температуру с наибольшей точностьютрудно.

Для этого могут применяться непосредственные измерения спомощью оптико-волоконной или подобной техники. Они позволяютуточнитьтемпературунаиболеенагретойточки,посравнениюсрезультатами, полученными расчетным методом, изложенным в различныхстандартах.Расчетные методы, изложенные в стандартах, основаны на некоторыхдопущениях [9]:– температура масла внутри обмоток возрастает линейно снизу вверхнезависимо от вида охлаждения;– превышение температуры проводника в любой точке возрастаетлинейно параллельно превышению температуры масла с постояннойразницей между средним превышением температуры, измеренным посопротивлению и средним превышением температуры масла;– превышение температуры наиболее нагретой точки выше, чемпревышение температуры проводника в верхней части обмотки.Температура наиболее нагретой точки обмотки определяет скоростьстарения изоляции.

Для трансформаторов, в которых соблюдаются нормыМЭК 60076-7, относительная скорость теплового старения определяется поотношению к скорости старения в течение одного нормального дня.40Таким днем считается день работы трансформатора при номинальнойнагрузке и при температуре окружающей среды 20 C . При этомтемпература наиболее нагретой точки составляет 98 C .Расчет наиболее нагретой точки обмоток будет производиться всоответствии с методикой, представленной в стандарте ГОСТ 14209-85 [10].Для расчета необходимо построить графики нагрузок трансформаторовдля каждой обмотки.

Рассматриваться будут только обмотки AX и CZ, таккак в работе [3] доказано, что обмотка BY является наименее нагруженной.Графики будут строиться для обмоток высшего напряжения в связи снаибольшим нагревом из-за протекания по этим обмоткам тяговых ирайонных токов.Значение и продолжительность допустимых нагрузок и перегрузоктрансформаторов, а также расчетный износ витковой изоляции обмоток приаварийныхперегрузкахследуетопределятьдляпрямоугольныхдвухступенчатых графиков нагрузки, в которые необходимо преобразоватьисходные графики нагрузки.Для построения графиков нагрузки трансформаторов необходимо найтиполную мощность обмоток высшего напряжения.SAXi  IAXi  Uвнi ,SAXi  IAXi  Uвнi ,(4.6)(4.7)U U срi  K тр1где внiзначение высшего напряжения в i-тый момент времени.Произведем расчет мощностей обмоток для трансформатора на ТПТарманчукан для момента времени 601 минута.41SAX601  66,96  257  17214 МВА,SCZ601  61,08  243  14845 МВА.Таблица 4.6 – Данные для построения графиков нагрузок обмотоктрансформаторовТП ТарманчуканТП ЯдринТП КимканSAX ,МВАSCZ ,МВАSAX ,МВАSCZ ,МВАSAX ,МВАSCZ ,МВА60117214148451290615835119169909603141401214318734177791006193866052000016236171971568694718502607223581445912621178879632912960918748202611482815857999410326611147151286414305159781021093386131655514091156871732711860974561516755136411569617323118609745617171201438017515154198812765161922431161281512517723974388956211468412563183901653598618648Температуру наиболее нагретой точки обмотки в установившемсятепловом режиме (при нагрузках К1 или К2) следует рассчитывать поформулам:ннтк  охл  мк  ннтмк ,(4.8)где  охл – температура охлаждающей среды, C ; мк – превышениетемпературы масла в верхних слоях над температурой охлаждающей среды,42ннтмк – превышение температуры наиболее нагретой точки обмотки надтемпературой масла в верхних слоях, C .x 1  d  K2 мк  м.ном   ,1dгде м.ном(4.9)– превышение температуры масла в верхних слоях надтемпературой охлаждающей среды, C ; d – отношение потерь короткогозамыкания к потерям холостого хода; x=0,9 для трансформаторов с маслянымохлаждениемннтм.к  (ннт.ном  м.ном )  K y ,(4.10)где ннт.ном – превышение температуры наиболее нагретой точки обмоткинад температурой охлаждающей среды, C ; K – нагрузка трансформатора;y=1,6 для трансформаторов с масляным охлаждением.K1 – начальная нагрузка, предшествующая нагрузке или перегрузке K2или нагрузке после снижения K2, в долях номинальной мощности илиноминального тока;K1 SсрSн,(4.11)K2 – нагрузка или перегрузка, следующая за нагрузкой K1 в доляхноминальной мощности или номинального тока;K2 Smax,Sн43(4.12)Данные для расчета K1 и K2 обмоток AX и CZ трансформаторовподстанций сведены в таблицу 4.7.Таблица 4.7 – Данные для расчета K1 и K2ТП ТарманчуканОбмоткаТП ЯдринТП КимканSср,Smax,Sср,Smax,Sср,Smax,МВАМВАМВАМВАМВАМВАAX12897167061211617286817413034CZ10937153021353018002725412296Номинальная мощность для обмотки трансформатора Sном=13333 МВА.S, МВАAX15SномAXCZCZAXCZ1050ТП ТарманчуканТП ЯдринТП Кимкан ТПРисунок 4.4 – Максимальная мощность обмотоктрансформаторовАнализируя график максимальных мощностей, можно сделать вывод отом, что трансформаторы подстанции Кимкан работают в пределахноминальных нагрузок, трансформаторы подстанций Тарманчукан и Ядринподвергаются перегрузкам.Ниже представлен пример расчетов K1 и K2 для обмотки AXтрансформатора, установленного на подстанции Тарманчукан.44K1 12897 0,96,13333K2 16706 1,25.13333Таблица 4.8 – Расчет K1 и K2 обмоток AX и CZ трансформаторовОбмоткаТП ТарманчуканТП ЯдринТП КимканK1K2K1K2K1K2AX0,971,250,911,220,610,98CZ0,821,151,011,310,540,92Для расчета температуры наиболее нагретой точки обмотки такженеобходимы данные о температуре масла, которые будут взяты изрезультатов расчетов расходов электроэнергии в программном комплексеКОРТЕС и температуре охлаждающей среды.

Температура верхних слоевмасла в трансформаторе подстанций Тарманчукан, Ядрин и Кимкан,соответственно 75, 77 и 65 ˚С. Расчет произведем для самых тяжелыхклиматических условий, поэтому температуру охлаждающей среды примемсредней температурой в ЕАО в июле плюс 21˚С.Ниже представлен пример расчета температуры наиболее нагретой точкиобмоток AX трансформатора ТП Тарманчукан для нагрузок K1 и K2.dPкз 200 3,3.Pхх 60Находим превышение температуры масла в верхних слоях надтемпературой охлаждающей среды.45мк1 1  3,3  0,97 2  54  13,3мк 2 1  3,3  1,252  54  13,30,9 51,8 С,0,9 74,6 С.Найдем превышение температуры наиболее нагретой точки обмотки надтемпературой масла в верхних слоях.ннтм.к1  (77  54)  0,971,6  22 С,ннтм.к 2  (77  54)  1,251,6  32,8 С.Найдем температуру наиболее нагретой точки обмотки AX.ннт.к1  21  51,8  22  94,8 С,ннт.к2  21  74,6  32,8  128,4 С.Таблица 4.9 – Расчет превышения температуры масла в верхних слоях надтемпературой охлаждающей средыТП ТарманчуканТП ЯдринТП КимканОбмоткамк1 , Смк 2 , Смк1 , Смк 2 , Смк1 , Смк 2 , СAX51,674,949,274,624,542,7CZ41,665,757,284,021,939,446Таблица 4.10 – Расчет превышения температуры наиболее нагретой точкиобмотки над температурой масла в верхних слояхТП ТарманчуканОбмоткаТП ЯдринТП Кимканннтм.к1 , С ннтм.к2 , С ннтм.к1 , С ннтм.к2 , С ннтм.к1 , С ннтм.к2 , СAX21,833,018,028,915,131,8CZ16,828,721,532,712,529,0Таблица 4.11 – Расчет температуры наиболее нагретой точки обмоткиТП ТарманчуканТП ЯдринТП Кимканобмотканнт.к1 , Сннт.к 2 , Сннт.к1 , Сннт.к 2 , Сннт.к1 , Сннт.к 2 , СAX94,4128,988,2124,460,695,5CZ79,4115,499,7137,855,389,4ннт , Сннтmax  140 С120100806040200AXCZТП ТарманчуканAXCZТП ЯдринAXCZ ТПТП КимканРисунок 4.5 – Температуры наиболее нагретых точекпри нагрузке K2Анализируя результаты расчетов, можно сделать вывод о том, что ннтобмоток не превышают максимально допустимого значения 140 ˚С.