Основная часть (1223512), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Метан определяет нагрев масла и бумажно-масляной изоляции в диапазоне температур (400-600) °С или нагрев масла и бумажно-масляной изоляции, сопровождающийся разрядами. Резкий подъём и спад в баке Т1 был зафиксирован в период с 09.03. 2011 по 21.06.12. Пик пришёлся на декабрь 2011 года. В баке Т2 макс­имальная концентрация была обнаружена 22.05.2007, что подтверждает резкую нагрузку на Т2.

Этилен. Данный газ свидетельствует свидетельствует о нагрев масла и бумажно-масляной изоляции выше 600 °С. Все те же процессы происходят с этим газом, что и с метаном в те же периоды

Этан. Возникает в результате нагрева масла и бумажно-масляной изоляции в ди­апазоне температур (300-400) °С. В баке Т2 отсутствует. В период с 09.03. 2011 по 21.06.12 мы видим небольшой скачок, что может говорить об увеличении наг­рузки или работе одного трансформатора.

Что касается ацетилена, то его доли в обоих бака трансформаторах очень малы, практически приближены к нулю. Уровень ацетилена зависит от возникновения электрической дуги и искрений в трансформаторе. На графике (рисунок 1.3 и рисунок 1.4) представлены содержание оксида углерода и диоксида углерода. Они на прямую характеризуют старение и увлажнение масла и твёрдой изоляции, а так же её нагрев. Твердая изоляция трансформаторов, выполненная из гигроскопичных материалов, находящихся в масле, подве­ржена постепенному увлажн­ению в процессе эксплуатации. Увлажнение твердой изоляции приводит к снижению сопротивления изоляции, увеличению токов утечки и угла диэлектрических потерь.

.

Отношение СО₂/СО дополнительно уто­чняет характер дефектов (пункт 1.9). Концентрации оксида углерода плавно изменяются как в Т1, так и в Т2. Это можно объяснить тем, что в процессе эксплуатации происходит частичная замена масла, но не смотря на это трансформаторы находятся в активной работе и нагрев твёрдой изоляции происходит ежесуточно. Подтверждением тому явилось хаотичное изменение концентраций углекислого газа, следовательно, старение изоляции Т1и Т2 происходит в большей степени когда увеличивается грузопоток

Графики скоростей нарастания (рисунок 1.5 и рисунок 1.6) каждого газа в масле. Эта величина характеризует прирост определённого газа за каждый промежуток времени.

Скорости могут меняться в зависимости от разных факторов( старение изоляции, увеличение нагрузок, различные производственные факторы, а так же от природных условий). Наличие развивающегося дефекта в трансформаторе, опираясь на эти факторы, приводит, как правило, к заметному росту концентрации одного или нескольких газов.

Критерий скорости нарастания газов в масле определяет степень опасности развивающегося дефекта для работающих трансформаторов. Что делает её немаловажной характеристикой (пункт 1.10).

Так же были предоставлены данные хроматографических анализов вводов трансформаторов по всем фазам. Оказалось, что ни один из вводов согласно пункту 2.6 не подлежит отбраковке. Сумма концентраций углеводородных газов находится в пределах нормы. Во всех случаях твёрдая изоляция не затронута.

Рисунок – 1.7 Максимальная двухчасовая нагрузка за год

Практически каждый год максимальная нагрузка и количество переработанной электроэнергии на тягу стремится вырасти, это влечёт к ускоренному старению и износу изоляции, на обработку данных и предотвращение которых направлен хроматографический анализ. Содержание основных растворённых газов в масле трансформатора Т1 является прямым подтверждением, так как при сравнении рисунка 1.1 и рисунка 1.7 можно увидеть закономерность, что рост максимальной нагрузки будет оказывать большой влияние на содержание газов. Из года в год они будут увеличиваться, а значит и износ будет расти. Возникает вопрос о текущем износе трансформатора, какой он на данный момент и стоит ли принимать меры, ведь установка произошла достаточно долгое время назад. Всё это будет отражено в следующей главе.

2 РАСЧЁТ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ТРАНСФОРМАТОРОВ

Тепло, выделяемое при работе трансформаторов, вызывает необратимые процессы в материале изоляции обмотки. Очевидно, что основным источником тепла является обмотка. Известно, что мощность, выделяемая на активном сопротивлении, пропорциональна квадрату тока. Старение изоляции зависит не только от степени, но и от продолжительности нагрева. Нагрузка силовых трансформаторов в устройствах электроснабжения постоянно меняется, поскольку режим их работы нестационарный. Массы изоляции, обмотки, железа и масла достаточно велики, что приводит к необходимости учета переходных процессов.

Нагрузка изменяется ступенчато. После некоторого установившегося режима нагрузка возрастает. Изменится ли температура изоляции так же скачкообразно. Нет. Во-первых, в течен­ие некоторого промежутка времени будет возрастать температура обмотки, скорость процесса определяется постоянной времени обмотки. Температура обмотки зависит от тепла, выделяемого в ней, и тепла, отбираемого маслом. Очевидно, что из-за охлаждения масла окружающей средой температура обмотки будет не ниже температуры масла. Поэтому можно говорить о превышении температуры обмотки над температурой масла. Перехо­дный процесс в обмотке достаточно быстро достигает нового установившегося значения, соответствующего балансу выделяемого обмоткой и отбираемо­го маслом тепла.

Во-вторых, обмотка будет продолжать нагреваться, но значи­тельно медленнее из-за большой массы масла. Этот этап переходного периода будет определяться постоянной времени масла. Так как постоянная времени обмотки значительно меньше, чем постоянная времени масла, то первая часть переход­ного процесса произойдет скачком. Стареющая изоляция теряет ме­ханическую и электрическую прочность, растрескивается и вык­рашивается. Для отказа трансформатора достаточно одного места повреждения изоляции. Поэтому обычно говорят о температуре наиболее нагретой точки обмотки и о превышении темпера­туры наиболее нагретой точки над температурой масла . Таким образом, необходимо установить, как зависит температу­ра наиболее нагретой точки и м­асла от нагрузки трансформатора.

2.1 Преобразование исходного графика нагрузки

Расчёт будем вести по методике, представленной в [24].

Заданный или реальный исходный график нагрузки в виде зависимости изменения мощности, передаваемой трансформатором во времени, должен быть преобразован в эквивалентный (в тепловом отношении) прямоугольный график нагрузки продолжительностью. [24]

Если график нагрузки является многоступенчатым, то его следует разбить на участки с двухступенчатой или одноступенчатой нагрузкой. Однако, при необходимости повышенной точности определения допустимого режима перегрузки расчётом допускается исходный график пре­дставить прямоугольной ломаной линией. Расчет в этом случае проводится последовательно для каждого учас­тка; при этом каждая предыдущая нагрузка является начальной для следующего участка графика. [24]

Представим графики нагрузок трансформатора соответственно для летнего и зимнего периода (рисунок 2.1 и рисунок 2.2).

Рисунок 2.1 – График изменения полной мощности за 24 часа

Рисунок 2.2 – График изменения полной мощности за 24 часа

Определим нагрузки эквивалентн­ого графика, рассчитанные по формуле (2.1), представленной в [24], и представим их на графике (рис.3 и рис.4).

, (2.1)

где S_i – нагрузка за определённый период времени, S_ном =40MBA.

Рисунок 2.3 – Приведённый эквивалентный график за летний период

Рисунок 2.4 – Приведённый эквивалентный график за зимний период

2.2 Расчёт температуры масла и обмотки, соответствующие графику нагрузки трансформатора

Примем 1 час нагруз­ки, как час установившегося теплового режима, тогда температуру наиболее нагретой точки обмотки рассчитаем по формулам (2.2), (2.3) и (2.4).

Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой охлаждающей среды найдём по формуле, согласно [24]:

, (2.2)

где [1] , d = 4,074 – отношение потерь короткого замыкания к потерям холост­ого хода, х = 0,9 – для трансформаторов с видами охлаждения М и Д, К – нагрузка на интервале t.

Превышение температуры наиболее нагретой точки обмотки над температурой охлаждающей среды, согласно [24]:

, (2.3)

где [1], у = 1,6 – для трансформаторов с видами охлаждения М и Д, К – нагрузка на интервале t [24].

Тогда температура наиболее нагретой точки обмотки равна, согласно [24]:

_, (2.4)

где для зимнего периода и для летнего периода.

Пример расчета для тяговой подстанции Волочаевка 1 1-й час летний период.

По формуле (2.2):

По формуле (2.3):

По формуле (2.4):

Температуру наиболее нагретой точки обмотки в переходном тепловом режиме нагрева рассчитаем по ф­ормулам (5), (3) и (4).

Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой охлаждающей среды найдём по формуле, согласно [24]:

, (2.5)

где – расчётное значение предшествующему , h – продолжительность нагрузки на суточном графике, τ = 2 – тепловая постоянная определяемая по [24].

Пример расчета для тяговой подстанции Волочаевка 1 23-й час летний период.

По формуле (2.5):

.

По формуле (2.3):

.

По формуле (2.4):

Температуру наиболее нагретой точки обмотки в переходном тепловом режиме снижения температуры на­йдём по формулам (2.6), (2.3) и (2.4).

Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой охлаждающей среды найдём по формуле, согласно [24]:

, (2.6)

Характеристики

Список файлов ВКР