3.2.8 Выполнение расчета

Графики нагрузки подстанции после ее реконструкции представлены на рисунке 3.1.В соответствии с ГОСТ 14209, в режиме систематических нагрузок трансформатор может передавать 1,5 кратную мощность, в режиме аварийных перегрузок трансформатор может передавать 2-кратную мощность. Таким образом, наибольшая передаваемая мощность для трансформатора T1 в режиме систематических нагрузок составляет 17144,6 кВА, для трансформатораT2 – 18514,4 кВА, для обоих трансформаторов в режиме аварийных перегрузок – 35618,1 кВА. Расчетная мощность трансформаторов по критерию допустимой передаваемой мощности составляет:

• для трансформатора T1 в режиме систематических нагрузок:

• для трансформатора T2 в режиме систематических нагрузок:

• для обоих трансформаторов в режиме аварийных перегрузок:

Таким образом, минимально допустимая мощность трансформаторов по критерию допустимой передаваемой мощности составляет 25000 кВА.

При определении допустимых систематических нагрузок температуру охлаждающей среды за продолжительность графика нагрузки или за весь период повторения графика следует принимать равной среднему значению, если при этом температура положительна и ее изменение не превышает 12°C. При изменении температуры охлаждающей среды, превышающем 12°Cили при отрицательных значениях температуры охлаждающего воздуха необходимо использовать эквивалентное значение температуры.

Для выполнения расчета ГОСТ 14209 рекомендует использовать сведения о температуре окружающего воздуха, предоставляемые местными метеослужбами. Сведения о температуре окружающего воздуха для Нижнего Новгорода приведены в таблице 3.2 и на рисунке 3.2.

Таблица 3.2 – Сведения о температуре наружного воздуха по месяцам города Нижнего Новгорода, предоставляемые местной метеослужбой

Рисунок 3.2 – Сведения о температуре наружного воздуха по месяцам

города Нижнего Новгорода, предоставляемые местной метеослужбой

Как видно из таблицы 3.2 и рисунка 3.2, в течение года изменение средней температуры превышает 12°C, поэтому использовать среднегодовую температуру в качестве температуры охлаждающей среды недопустимо. Необходимо определить значение годовой эквивалентной температуры по выражению, приведенному выше. Для этого годовой график температуры необходимо разбить на не менее 12 интервалов, при этом изменение температуры в каждом из интервалов не должно превышать 12°C, кроме этого, при отрицательных значениях температуры окружающего воздуха необходимо так же использовать значение эквивалентной температуры, определяемой в соответствии с рисунком 3.3.

Значения средних и эквивалентных температур за каждый месяц, используемых при определении годовой эквивалентной температуры представлены в таблице 3.3.

Рисунок 3.3 – График корректировки средних значений отрицательных температур охлаждающего воздуха

1– для трансформаторов с видами охлаждения М и Д;2– для трансформаторов с видом охлаждения ДЦ

Таблица 3.3 – Значения средних и эквивалентных температур за каждый месяц

Определим температуры наиболее нагретой точки обмотки трансформатора и наибольшую температуру масла в режиме систематических нагрузоктрансформатора.

Как видно из рисунков 3.1аи 3.1б, наиболее загруженным является трансформатор Т2. Таким образом, расчет температур элементов трансформатора целесообразно вести именно для этого трансформатора, поскольку ввиду меньшей загрузки трансформатора Т1 температуры его элементов будут ниже температур элементов Т2, что ведет к пониженному износу изоляции трансформатора Т1 по сравнению с трансформатором Т2.

Значение эквивалентной температуры охлаждающей среды для определения допустимых систематических нагрузок:

Для определения указанных величин используем характеристики предварительно выбранного трансформатора ТДТН-25000/115, приведенные в справочниках и ГОСТ 14209:

• номинальная мощность трансформатораS_ном= 25000 кВА;

• превышение температуры масла в верхних слоях над температурой охлаждающей среды при номинальных условиях работы трансформатора= 52°C;

• превышение температуры наиболее нагретой точки обмотки над температурой масла в верхних слоях при номинальных условиях работы трансформатора= 26°C;

• отношение потерь короткого замыкания к потерям холостого хода R = 6;

• показатель степени масла x = 0,9;

• показатель степени обмотки y = 1,6;

• постоянная времени нагрева масла = 2,5 ч;

• постоянная времени нагрева обмотки= 0,125ч;

• эквивалентная температура охлаждающей среды = 9,752°C.

По представленным данным были получены зависимости температур наиболее нагретой точки обмотки трансформатора и масла трансформатора от времени. Зависимости приведены на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 – Графики зависимостей температур наиболее нагретой точки обмотки трансформатора и масла трансформатора от времени

(в соответствии с характеристиками трансформаторов)

Как видно из рисунка 3.4, температуры не превышают своих предельно допустимых значений для режима систематических нагрузок при температуре охлаждающей среды, определенной за весь период повторения графика (один год).

Относительный износ витковой изоляции F_tопределяется по выражению 3.14. Значение износа изоляции за сутки при данном режиме работы составляет 0,004 о.е. от износа при номинальной загрузке трансформатора и номинальной температуре охлаждающей среды (20°C). Расчет температуры масла, наиболее нагретой точки, а также относительный износ витковой изоляции трансформатора с большей нагрузкой (T2) приведены в приложении А.

Определим температуры наиболее нагретой точки обмотки трансформатора и наибольшую температуру масла в режиме аварийных перегрузоктрансформатора.

Согласно требованиям ГОСТ 14209, при определении допустимых аварийных перегрузок температуру охлаждающей среды следует принимать по ее измеренным значениям во время возникновения аварийной перегрузки. В связи с тем, что в данном случае расчет ведется для многоступенчатого графика, то в качестве температуры охлаждающей среды принимается значение температуры воздуха в момент изменения нагрузки при наступлении каждой последующей ступени.

Наиболее неблагоприятным режимом работы трансформатора с точки зрения его охлаждения является работа при наиболее высокой температуре охлаждающей среды. Как видно из графика температуры для г. Нижний Новгород, представленного на рисунке 3.2, самым теплым месяцем года является июль. Средние значения температур за июль приведены в таблице 3.4 и на рисунке 3.5. Средний суточный температурный график окружающего воздуха за июль, определенный по данным местной метеослужбы за пять последних лет, приведен в таблице 3.5 и на рисунке 3.6.

Таблица 3.4 – Сведения о среднесуточных температурах Нижнего Новгорода за июль, предоставляемые местной метеослужбой

Рисунок 3.5 – Сведения о среднесуточных температурах Нижнего Новгорода за июль, предоставляемые местной метеослужбой

Таблица 3.5 – Средний суточный температурный график окружающего воздуха за июль

Рисунок 3.6 – Средний суточный температурный график окружающего воздуха за июль

В соответствии с температурой охлаждающей среды, приведенной в метеосводках, а также в соответствии с характеристиками используемых трансформаторов, приведенными выше, были получены зависимости температур наиболее нагретой точки обмотки трансформатора и масла трансформатора от времени. Зависимости приведены на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 – Графики зависимостей температур наиболее нагретой точки обмотки трансформатора и масла трансформатора от времени

(в соответствии с температурой окружающей среды и характеристиками трансформаторов)

Как видно из рисунка 3.7, температуры не превышают своих предельно допустимых значений для режима аварийных перегрузок при температуре охлаждающей среды, определенной для наиболее неблагоприятного режима работы трансформатора.

Относительный износ витковой изоляции F_tопределяется по выражению 3.14. Значение износа изоляции за сутки при данном режиме работы составляет 51,4 о.е. относительно износа при номинальной загрузке трансформатора и номинальной температуре охлаждающей среды (20°C). Расчет температуры масла, наиболее нагретой точки, а также относительный износ витковой изоляции трансформатора в режиме его аварийных перегрузок приведены в приложении Б.

Окончательно принимаем к установке трансформатор ТДТН – 25000/110-У1, каталожные данные которого представлены в таблице 3.6.

Расшифровка типа трансформатора:

Таблица 3.6 – Справочные данные трансформатора