Стартовая >> Оборудование >> Подстанции >> Нагрев электрооборудования

Нагрев электрооборудования

Как известно, все проводники электрических цепей (за исключением расположенных в криогенных объемах) при протекании по ним электрического тока нагреваются. Поэтому для более ясного понимания этих процессов приведем краткие положения о нагревании электроустановок и оборудования, а также способах контроля за ним.
При работе электрических машин, трансформаторов, аппаратов, проводов, кабелей и другого оборудования возникают потери энергии, превращающиеся в теплоту, которая повышает температуру обмоток, активной стали, контактных соединений, конструктивных деталей и рассеивается в окружающей среде. Нагрев ограничивает мощность оборудования и увеличивает старение его изоляции. По нагревостойкости, т.е. по способности выдерживать повышение температуры без повреждения и ухудшения изоляционных свойств, применяемые в электрических машинах, трансформаторах и аппаратах изоляционные материалы согласно ГОСТ 8865—93 разделены на классы. Каждому классу изоляционных материалов соответствуют следующие значения предельной температуры:
Класс.......................... Y А Е В F Н                               J
Длительно допустимая
температура, °С...... 90 100 120 130 155 180 свыше 180
Группы изоляционных материалов подразделяются на следующие классы:
класс Y — волокнистые материалы из целлюлозы, хлопка и натурального шелка, не пропитанные и не погруженные в жидкий электроизоляционный материал;
класс А — волокнистые материалы из целлюлозы, хлопка или натурального и искусственного шелка, в рабочем состоянии пропитанные или погруженные в жидкий электроизоляционный материал;
класс Е — синтетические материалы (пленки, волокна, смолы, компаунды и др.);
класс В — материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемые с органическими связующими и пропитывающими составами;
класс F — материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемые в сочетании с синтетическими связующими и пропитывающими составами;
класс Н — материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемые в сочетании с кремнийорганическими (синтетическими) связующими и пропитывающими составами, кремнийорганическими эластомерами;
класс J — слюда, керамические материалы, стекло, кварц или их комбинации, применяемые без связующих или с неорганическими и элементоорганическими составами.
Нормальный срок службы оборудования обеспечивается, если температура выдерживается в пределах, соответствующих данному классу изоляции.
Государственные стандарты предписывают поддержание в установившихся режимах работы оборудования следующие предельные значения температуры: у генераторов с изоляцией класса В в зависимости от применяемого метода измерения температуры, системы охлаждения, давления водорода и других факторов предельная температура для обмоток ротора составляет 100... 130°С, для обмоток статора — 95... 105 °С, для активной стали — 105°С. Максимальную температуру обмоток машин ограничивают для того, чтобы избежать появления местных перегревов, обеспечить нормальную работу пропиточного компаунда, температура размягчения которого находится в пределах 105... 110 °С.
Для трансформаторов и автотрансформаторов нормы нагрева установлены с таким расчетом, чтобы средняя предельная температура обмоток в наиболее жаркое время года не поднималась выше 105... 110 °С. Поэтому допустимое превышение температуры охлаждающей среды ограничено следующими пределами: обмотки — 65 °С; поверхности магнитопровода и конструктивных элементов — 75 °С; масла в верхних слоях — 60 °С, если масло полностью защищено от соприкосновения с окружающим воздухом (трансформаторы с азотной защитой, герметизированные и др.), в остальных случаях — 55 °С. Температура масла указана для трансформаторов с естественным масляным и принудительным воздушным (дутьевым) охлаждением. В случае принудительной циркуляции масла температуру его в верхних слоях устанавливают заводы-изготовители. Допустимое превышение температуры обмоток сухих трансформаторов определяется классом нагревостойкости изоляции: для класса А — 60 °С; класса Е —75 °С; класса В — 80 °С; класса F — 100 °С и класса Н — 125 °С. Нагрев изоляции выше допустимых температур вызывает ее старение: изменяется ее структура, развиваются местные дефекты, понижается электрическая и механическая прочность. Чем выше температура, тем интенсивнее идет ее старение и износ.

Допустимые значения температуры нагрева


Контролируемые узлы

Наибольшее допустимое

значение температуры, °С

нагрева

превышения

Токоведущие (за исключением контактов

 

 

и контактных соединений) и нетоковедущие

 

 

металлические части:

 

 

не изолированные и не соприкасающиеся

120

80

с изоляционными материалами

 

 

изолированные или соприкасающиеся

 

 

с изоляционными материалами классов

 

 

нагревостойкости по ГОСТ 8865—93:

 

 

Y

90

50

А

100

60

Е

120

80

В

130

90

F

155

115

Н

180

140

Контакты из меди и медных сплавов:

 

 

без покрытий, в воздухе/в изоляционном

75/80

35/40

масле

 

 

с накладными серебряными пластинами,

120/90

80/50

в воздухе/в изоляционном масле

 

 

с покрытием серебром или никелем,

105/90

65/50

в воздухе/в изоляционном масле

 

 

с покрытием серебром толщиной не менее

120

80

24 мкм

 

 

с покрытием оловом, в воздухе/в изоляцион

90/90

50/50

ном масле

 

 

Контакты металлокерамические вольфрамо-

 

 

и молибденосодержащие в изоляционном

 

 

масле на основе:

 

 

меди

85

45

серебра

90

50

Аппаратные выводы из меди, алюминия и их

 

 

сплавов, предназначенные для соединения

 

 

с внешними проводниками электрических

 

 

цепей:

 

 

без покрытия

90

50

с покрытием оловом, серебром или никелем

105

65

Болтовые контактные соединения из меди,

 

 

алюминия и их сплавов:

 

 

без покрытия, в воздухе/в изоляционном

90/100

50/60

масле

 

 

с покрытием оловом,

105/100

65/60

в воздухе/в изоляционном масле

 

 

с покрытием серебром или никелем,

115/100

75/60

в воздухе/в изоляционном масле

 

 

Предохранители переменного тока

 

 

на 3 кВ и выше:

 

 

соединения из меди, алюминия и их

 

 

сплавов, в воздухе без покрытий/с

 

 

покрытием оловом:

 

 

с разъемным контактным соединением,

75/95

35/55

осуществляемым пружинами

 

 

с разборным соединением (нажатие

95/105

50/65

болтами или винтами), в том числе

 

 

выводы предохранителя

 

 

Металлические части, используемые

 

 

как пружины:

 

 

из меди

75

35

фосфористой бронзы и аналогичных

105

65

сплавов

 

 

Изоляционное масло в верхнем слое

90

50

коммутационных аппаратов

 

 

Встроенные трансформаторы тока:

 

 

обмотки

10

магнитопроводы

15

Болтовые соединения токоведущих выводов

85/65

съемных вводов, в масле/в воздухе

 

 

Соединения устройств РПН силовых

 

 

трансформаторов из меди, ее сплавов

 

 

и медьсодержащих композиций без покрытия

 

 

серебром при работе на воздухе/в масле:

 

 

с нажатием болтами или другими

40/25

элементами, обеспечивающими жесткость

 

 

соединения

 

 

с нажатием пружинами и самоочищающиеся

35/20

в процессе переключения

 

 

с нажатием пружинами и не само

20/10

очищающиеся в процессе переключения

 

 

Токоведущие жилы силовых кабелей в режиме

 

 

длительном/аварийном при наличии

 

 

изоляции:

 

 

из поливинилхлоридного пластика

70/80

и полиэтилена

 

 

вулканизирующего полиэтилена

90/130

резины

65/—

резины повышенной теплостойкости

90/—

пропитанной бумажной при вязкой/ обеднен

 

 

ной пропитке и номинальном напряжении,

 

 

кВ:

 

 

1 и 3

80/80

6

65/75

10

60/—

20

55/—

35

50/-

Коллекторы и контактные кольца,

 

 

незащищенные и защищенные при изоляции

 

 

классов нагревостойкости:

 

 

А/Е/В

60/70/80

F/H

90/100

Подшипники скольжения/качения

80/100

Примечание. Данные, приведенные в таблице, применяют в том случае, если для конкретных видов оборудования не установлены другие нормы.

Нормальному суточному износу изоляции трансформатора соответствует температура наиболее нагретой точки обмотки 98 °С в течение 24 ч. При повышении температуры обмоток сверх указанной только на 6 °С срок возможного использования изоляции сокращается почти вдвое.
Нормы нагрева токоведущих частей аппаратов (выключателей, разъединителей, отделителей, токоограничиваюших реакторов, проходных изоляторов, трансформаторов тока и пр.) установлены ГОСТ 8024 — 93 и приведены в табл.   За расчетную температуру окружающего воздуха принята температура +35 °С.
Для лучшего понимания процессов нагревания электрооборудования рассмотрим нагрев силовых трансформаторов и турбогенераторов в зависимости от режима их работы.

 
« Монтаж токоограничивающих и грозозащитных аппаратов   Назначение и классификация трансформаторов тока »
электрические сети