Работа трансформаторов при повышенном напряжении

Опубликовано: 25 Сентябрь 2012

Работа трансформаторов

Согласно ПТЭ, § 35.14. На трансформаторах допускается повышение напряжения сверх номинального:
а)       длительно —  на 5% при нагрузке не выше номинальной и на 10% при нагрузке не выше 0,25 номинальной;
б)       кратковременно (до вне сутки) — на 10% при нагрузке не выше номинальной;
в)        в аварийных условиях в соответствии с типовой инструкцией по эксплуатации трансформаторов.
Для трансформаторов, работающих в блоке с генераторами, и автотрансформаторов без ответвлений в нейтрали и последовательных регулировочных (вольтодобавочных) трансформаторов допускается длительное повышение напряжения сверх номинального на 10% при нагрузке не выше номинальной.
Для автотрансформаторов с ответвлениями в нейтрали для регулирования напряжения или предназначенных для работы с последовательными регулировочными трансформаторами допускаемое повышение напряжения определяется по данным завода-изготовителя,)
Трансформаторы при изготовлении рассчитываются на работу с максимальной индукцией в стали 14—17 тыс. Гс в зависимости от сорта стали. Эта точка лежит в насыщающейся части характеристики холостого хода трансформатора. Небольшое увеличение подведенного напряжения к трансформатору вызывает резкое увеличение петли гистерезиса стали и как следствие тока холостого хода, высших гармоник в нем и потерь в магнитопроводе. Увеличение потерь в стали при этом происходит пропорционально квадрату напряжения (рис.), ток же и высшие гармоники в нем увеличиваются в еще большей степени .
Зависимость тока и потерь хх от перевозбуждения магнитопровода
Зависимость тока и потерь хх от перевозбуждения магнитопровода

Значительное увеличение потерь в стали может привести к перегреву и разрушению изоляции листов стали и возникновению повышенных местных нагревов стали и очагов «пожара» стали. При увеличении тока холостого хода (при напряжении выше номинального)  в нем резко возрастают высшие гармоники, что приводит к искажению формы и увеличению амплитудного значения кривой напряжения. Это явление может представлять опасность для обмоток высшего напряжения, имеющих меньшие запасы по электрической прочности изоляции, чем в обмотке низкого напряжения.
Увеличение высших гармоник тока холостого хода трансформатора вызывает увеличение помех на линиях связи от указанных токов, проходящих по линиям электропередачи, что может привести к нарушению работы линий связи. Поэтому для трансформаторов вводятся ограничения по повышению напряжения.
При повышении напряжения на 5% в магнитопроводе трансформатора потери возрастают примерно на 10%, при этом общие потери в трансформаторе возрастают всего на 3%, что для трансформатора не представляет опасности. Ввиду этого такое повышение напряжения допустимо для всех трансформаторов без ограничения номинального тока обмотки.
Длительное повышение напряжения на 10% допускают только трансформаторы, работающие в блоке с генератором, автотрансформаторы без ответвлений в нейтрали и последовательных регулировочных трансформаторов, которые на это специально рассчитываются. Для остальных трансформаторов повышение напряжения па 10% допустимо длительно при ограничении их мощности до 25% или кратковременно (до 6 ч в сутки) при нагрузке не выше номинальной ввиду опасности перегрева магнитопровода трансформатора.
При указанных повышениях напряжения не должно быть превзойдено наибольшее рабочее напряжение, предусмотренное ГОСТ 721-74 для данного класса напряжения:

Класс напряжения. кВ

3

6

10 

15

20

35

Наибольшее рабочее напряжение, кВ

3,5

6,9

11,5 

17,5

23

40,5

Класс напряжения, кВ

110

150

220 

330

500

750

Наибольшее рабочее напряжение, кВ

126

172

252 

  363

525

787

Кратковременные повышения напряжения выше 10% в аварийных случаях допускаются в соответствии с инструкцией по эксплуатации, техническими условиями на трансформатор или соответствующим ГОСТ.
В автотрансформаторах при устройстве РПН со стороны нейтрали или включении последовательно регулировочного трансформатора со стороны нейтрали регулирование напряжения называется «связанным». В процессе регулирования в автотрансформаторе одновременно меняется число витков обмоток высшего и среднего напряжений, что приводит к изменению индукции в магнитопроводе и изменению напряжения на обмотке низшего напряжения.
При колебании первичного напряжения в пределах ±AU, % поддержание вторичного напряжения неизменным сопряжено с изменением индукции в автотрансформаторе на дельта U/а, %, где а — коэффициент выгодности автотрансформатора. Поэтому индукция в автотрансформаторе может изменяться в больших пределах, чем изменение напряжения.
Так, для автотрансформатора напряжением 220/110 кВ при повышении первичного напряжения на 5% поддержание вторичного напряжения на уровне номинального приводит к перевозбуждению автотрансформатора на 10% (дельта U= 5%, а = 0,5). Перевозбуждение магнитопровода сверх допустимого вызывает резкое увеличение потерь в нем, что приводит к перегреву изоляции стали, а затем к выходу из строя магнитопровода из-за возникновения в нем больших циркулирующих токов и зон с недопустимыми нагревами. Поэтому для указанных автотрансформаторов должны быть четко оговорены допустимые пределы регулирования напряжения в зависимости от подводимого напряжения к автотрансформатору. При необходимости эти данные должны быть запрошены с завода-изготовителя или согласованы с ним. В случае практически ненагруженной третичной обмотки автотрансформатора величина возбуждения стержня магнитопровода может контролироваться по напряжению этой обмотки.
При этом можно принять, что возбуждение стержня, представленное в процентах, равно относительному напряжению этой обмотки трансформатора, так как в этом случае в обмотке НН отсутствует падение напряжения и напряжение на ней практически равно напряжению холостого хода, которое прямо пропорционально возбуждению сердечника. Возбуждение ярма магнитопровода контролируется согласно типовой инструкции по эксплуатации трансформатора и указаниям завода-изготовителя.
На основании данных завода-изготовителя должна быть составлена местная инструкция, в которой четко оговорены допустимые пределы регулирования напряжения (положение переключателей РПН в зависимости от напряжения обмотки высшею и среднего напряжения).

Ещё по теме:

написано в рубрике: Статьи
Метки: ,

Оставить отзыв