Предотвращение и ликвидация гололедных аварий - Выбор трансформаторов

Мощность трансформатора плавки определяется из выражения

В аварийных режимах допускается перегрузка трансформаторов (автотрансформаторов) сверх номинального тока при всех системах охлаждения независимо от длительности и значения предшествующей нагрузки и температуры охлаждающей среды в пределах, укатанных в табл.5.3 (40).
Таблица 5.1

Данные, приведенные в табл.5.3, приблизительны. Более точно перегрузочную способность силовых трансформаторов можно рассчитать с учетом температуры наиболее нагретой точки обмотки (ТННТ) и температуры верхних слоев масла (ТВСМ), определяемых режимом работы трансформатора и условиями охлаждения обмоток.
Расчет ТННТ обмотки и ТВСМ производится по тепловой модели, исходя из упрощенной схемы распределения температур в трансформаторе согласно рис.5.4. Эта схема вытекает из предположения одноконтурного потока масла. Согласно этой схеме:

1. температура масла ϑМ по высоте возрастает линейно;
2. превышение средней температуры катушек обмотки над температурой прилегающих слоев масла ϑом ср одинаково по всей высоте обмотки;
3. температура масла на выходе из всех обмоток одинакова и равна температуре верхних слоев масла ϑном;
4. температура масла на входе во все обмотки одинакова и равна температуре нижних слоев масла ϑном;
5. температура масла на входе и выходе из охлаждающей системы.

Рис. 5.4. Упрощенная диаграмма распределения превышений температуры масла в трансформаторе

На рис.5.4, также обозначено: ϑ0 - температура обмотки; ϑинт - температура наиболее нагретой точки обмотки; ϑ инт — превышение ТННТ над ТВСМ; Но - высота обмотки силового трансформатора.
Далее приведен порядок расчета ТННТ и ТВСМ в нестационарном тепловом режиме. Так как во время плавки ток изменяется из-за изменения сопротивления провода В Л, то график изменения тока плавки разбивается на интервалы времени ∆t, в течение которых ток плавки можно считать постоянным. Следующие расчеты выполняются последовательно для каждого момента времени С
Сначала рассчитывается установившееся значение ТВСМ ϑвсм уст, по формуле

где ϑвсм уст  - установившееся превышение ТВСМ над температурой воздуха при номинальном токе; d — отношение потерь короткого замыкания при номинальной нагрузке к потерям холостого хода при номинальном напряжении; K — отношение тока плавки в момент времени t к номинальному току трансформатора; х - показатель степени.
Затем определяются в i-й момент времени

где τ — постоянная времени нагрева трансформатора;

где ϑнит м ном - превышение ТННТ над ТВСМ при номинальной нагрузке трансформатора; у - показатель степени.
Расчет ведется до момента окончания плавки, если за это время ТННТ и ТВСМ не превысят максимально допустимых значений (см. табл.5.6), то возможно использование данного силового трансформатора для плавки гололеда.
Регламентируют нагрев силовых трансформаторов следующие нормативные документы: ГОСТ 14209-85 «Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки.»; стандарт МЭК (международной электротехнической комиссии) № 354 1991г. «Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов» (Loading quite for oilimmersed power transformes, IEC 354, 1991).

В табл.5.4 приведены исходные данные для расчета нагрузочной способности силовых трансформаторов.
Таблица 5.5

Таблица 5.4

Тепловая постоянная времени нагрева трансформатора τ в соответствии с ГОСТ 14209-85 определяется для трансформаторов выпуска после 1975 года по паспорту, а до 1975 года - по табл.5.5.
Таблица 5.6

Предельные значения температур при различных видах перегрузок по отечественным и зарубежным нормам представлены в табл.5.6.