Срок службы сухого трансформатора зависит от термического износа его изоляции. Вместе с тем, скорость износа изоляции может быть разной даже у однотипных трансформаторов из-за различных эксплуатационных факторов, таких, как периодически изменяющаяся нагрузка или сезонные изменения температуры наружного охлаждающего воздуха. Существует большое количество различных систем изоляции и конструктивных исполнений трансформаторов, что также влияет на скорость термического износа их изоляции и срок службы.
Требования к режимам нагрузки сухих трансформаторов с естественным воздушным охлаждением, обеспечивающие их оптимальный срок службы, определены в Публикации МЭК 60905.
Допустимым пределом термического износа изоляции считается такой износ, который имеет место при номинальных условиях эксплуатации трансформаторов и базовой температуре наружного охлаждающего воздуха. Рекомендации по режимам нагрузок трансформаторов при изменяющихся во времени токах и температурах окружающего воздуха определяют способ их работы без превышения допустимого предела износа изоляции.
Таким образом, при разработке рекомендаций по нагрузке трансформатора исходным является «нормальный» срок его службы при номинальном токе нагрузки и номинальной температуре «наиболее нагретой точки» (ННТ) изоляции обмотки.
Ввиду большого разнообразия систем изоляции сухих трансформаторов, стандарт МЭК содержит только общие рекомендации по нагрузочной способности. Для случая определенной системы с известными результатами испытаний прототипов дается алгоритм расчетов.
Для более общего случая даются кривые допустимых нагрузок при установленных значениях температуры наиболее нагретой точки изоляции.
При расчетах режимов нагрузки используются следующие параметры:
• допустимые пределы температуры для различных систем изоляции (согласно табл. 1);
• упрощенный суточный график нагрузок. Предполагается, что температура охлаждающего воздуха никогда не должна превышать 40 °С. При этом средняя температура в течение суток никогда не должна превышать 30 °С, и средняя температура в течение года не должна превышать 20 °С.
Таблица 1. Допустимые пределы температуры
| Температура изоляционной системы (по Публикации МЭК 60726), °С | Температура наиболее нагретой точки обмотки, °С | Допустимые пределы превышения средней температуры обмотки при номинальном токе (по Публикации МЭК 60726), | |
Номинальная, 0С | Максимально допустимая, 0 С | ||
105 (А) | 95 | 140 | 60 |
120 (Е) | 110 | 155 | 75 |
130 (В) | 120 | 165 | 80 |
155 (F) | 145 | 190 | 100 |
180 (Н) | 175 | 220 | 125 |
220 (С) | 210 | 250 | 150 |
На рис. 6 представлен пример упрошенного суточного графика нагрузки, состоящего из двух режимов К1 и К2(К — кратность токов нагрузки по отношению к номинальному).
В стандарте МЭК 60905 (1987 г.) даются два метода расчета:
а) для случая, когда нагрузка такова, что за сутки происходит старение изоляции большее, чем оно может быть при нормальном сроке службы;
б) для случая, когда нагрузка такова, что суточное старение изоляции остается «нормальным», обеспечивающим установленный срок службы.
Рис. 7. Графики допустимых нагрузок сухого трансформатора с изоляцией класса напряжения 155 °С (при «нормальной» суточной потере срока службы): Суточный график нагрузки двухступенчатый, максимальная нагрузка А? (А — отношение тока нагрузки к номинальному). Тепловая постоянная времени т = 0,5 ч, tp — продолжительность нагрузки А2, 0а — температура окружающего воздуха.
