НАГРУЗОЧНАЯ СПОСОБНОСТЬ ШАХТНЫХ КВАРЦЕНАПОЛНЕННЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Вопрос нагрузочной способности для шахтных трансформаторов и подстанций имеет особое значение, так как они работают, как правило, на индивидуальные (автономные) нагрузки.
Величина максимально допустимой кратковременной нагрузки трансформаторов зависит, как известно, от коэффициента заполнения графика нагрузки за определенный промежуток времени—сутки, смену и т. п. В условиях шахт сутки разделены на четыре смены по 6 ч, из которых одна смена является, как правило, ремонтной при отключенном трансформаторе или с минимальной нагрузкой.
Для шахтных трансформаторов и подстанций коэффициент загрузки не превышает 0,5. Исходя из этого коэффициента загрузки и из степени износа изоляции при номинальной нагрузке трансформатора определяются величины допустимых суточных перегрузок шахтных трансформаторов и подстанций.
В качестве предшествующей необходимо брать среднюю нагрузку за 18—20 ч, так как кварценаполненные трансформаторы имеют сравнительно большую постоянную времени нагрева (в диапазоне нагрузки 0—РН0МТ= =5-6 ч). Продолжительность допустимой перегрузки после заданного длительного режима нагрузки определяется из выражения [Л. 22].
(6-2)
Рис. 6-2. Экспериментальная зависимость параметра времени Т от режима нагрузки Р/Рном для кварценаполненных трансформаторов с изоляцией из стеклопластиков.
1 — после включения из холодного состояния; 2— после длительного режима нагрузки; 3 — после длительного режима нагрузки Р'=0,5 Рном; 4 — после длительного режима нагрузки Р'= =0,75 Рном; Р — мощность перегрузки; Р' — мощность нагрузки, предшествующая перегрузке Р.
где t — время перегрузки, мин; Т — параметр времени трансформатора, мин; тКон—конечное превышение температуры обмоток трансформатора для заданного режима перегрузки, °С; тНач — начальное превышение температуры обмоток трансформатора перед перегрузкой в момент времени t=0, соответствующий заданному длительному режиму нагрузки, °С;
Рис. 6-3. Экспериментальная зависимость среднего превышения температуры обмоток от нагрузки для кварценаполненных трансформаторов подстанций с изоляцией из стеклопластиков
Тдоп — допустимое превышение температуры обмоток трансформатора, соответствующее данному классу изоляции, °С.
Для шахтных кварценаполненных трансформаторов и подстанций с основной изоляцией из стеклопластиков длительное допустимое превышение температуры при сроке службы 8 лет составляет 100° С. Подставляя в (6-2) Тдоп=100°С, можно определить время перегрузки, не влияющей на срок службы трансформаторов. Величина Т (постоянная времени) зависит от нагрузки и температуры {Л. 9].
Рис. 6-5. Перегрузочная способность шахтных трансформаторных подстанций различных типов после длительного установившегося режима нагрузки Р'=0,5Рном-
подстанция фирмы АСЕС (класс изоляции Н): 2 — подстанция типа ТКШВПС (класс изоляции В): 3 — подстанция фирмы Merlin* Gerin (класс изоляции А).
Рис. 6-4. Перегрузочная способность шахтных кварценаполненных трансформаторов и подстанции с изоляцией из стеклопластиков.
1 — после включения из холодного состояния; 2 — после длительного установившегося режима нагрузки Р= 0.3 Рном, 3 —после длительного установившегося режима нагрузки Р= =0.5рНоМ; 4 — после длительного установившегося режима нагрузки Р -0,75 рном.
Поэтому для Т предложено новое обозначение «параметр времени». Для кварценаполненных трансформаторов параметр времени определен экспериментально. На рис. 6-2 приведена зависимость параметра времени Т от режима перегрузки Р/Р пом ДЛЯ кварценаполненных трансформаторов с изоляцией из стеклопластиков после длительного режима нагрузки. Зависимости ткон и т.нач превышений температуры обмоток кварценаполненных трансформаторов и подстанций от длительного установившегося режима нагрузки, необходимые для расчетов по (6-2), определены экспериментально и приведены на рис. 6-3. Расчетные данные, полученные из (6-2), подтверждены экспериментально.
Примечание. Указано допустимое время для отдельных значений перегрузки, для промежуточных значений перегрузки допустимое время может быть определено интерполяцией.
Данные по перегрузочной способности шахтных кварценаполненных трансформаторов и подстанций типа ТКЛ1ВПС с основной изоляцией из стеклопластиков приведены в табл. 6-1 и на рис. 6-4. Расхождения между экспериментальными данными и расчетными данными по (6-2) лежат в пределах ±7%.
Для сравнения в табл. 6-1 и на рис. 6-5 приведены данные по перегрузочной способности подстанций фирм Merlin-Gcrin и АСЕС.
Подстанции фирмы Merlin-Gerin также имеют кварцевое наполнение, однако класс изоляции у них ниже (класс А). Подстанции фирмы АСЕС—с воздушным охлаждением, имеют класс изоляции Н. Из рис. 6-5 видно, что перегрузочная способность отечественных шахтных кварценаполненных трансформаторов и подстанций типа ТКШВПС несколько превышает перегрузочную способность аналогичных конструкций подстанций фирмы Merlin-Gerin, но ниже перегрузочной способности подстанций фирмы АСЕС *.
Из рис. 6-5 следует, что с повышением класса изоляции перегрузочная способность шахтных подстанций увеличивается. Перегрузочная способность подстанций с различными классами изоляции и различными теплоемкостями различна, но в основном на перегрузочную способность влияет класс изоляции. Так, подстанции типа ТКШВПС (класс изоляции В) и фирмы Merlin-Gerin (класс изоляции А) имеют примерно одинаковые теплоемкости, но перегрузочная способность подстанций типа ТКШВПС все же выше. Теплоемкость подстанций фирмы АСЕС (класс изоляции Н) несколько меньше, чем у подстанций ТКШВПС и Merlin-Gerin, но перегрузочная способность их тем не менее значительно выше.
*Данные перегрузочной способности подстанций Merlin-Gerin и АСЕС взяты из проспектов фирм.
