Перегрузки силовых трансформаторов

План.

Введение…………………………………………………………………………………………2

1. Перегрузки силовых трансформаторов……………………………………………………..3

2.Планово-предупредительный  ремонт электрооборудования. Виды  ремонта……………6

Используемая литература……………………………………………………………………………8

Введение.

Силовые трансформаторы подразделяют на сухие, устанавливаемые в помещениях с пожаро- и взрывоопасной средой, масляные для наружной и внутренней установки в неопасной с точки  зрения пожара и взрыва среде и  трансформаторы с заполнением жидким диэлектриком, устанавливаемые в закрытых помещениях повышенной пожароопасности.

Применение трансформаторов приводит к потерям энергии. Путем правильного  выбора оборудования и рабочего напряжения можно сократить число необходимых  трансформаторов и уменьшить  потери энергии. Следует помнить, что  если трансформаторы эксплуатируются  потребителем, то он оплачивает соответствующие  потери энергии.

Потери энергии характерны для  всех систем распределения электроэнергии главным образом благодаря потерям  активной мощности и потерям в  трансформаторах. Правильные проектирование и эксплуатация электрических систем позволяют не только свести к минимуму потери энергии, но и обеспечивают снижение затрат на электроэнергию. Потери энергии  вызываются наличием включенных трансформаторов  даже при отсутствии нагрузки. Неиспользуемое оборудование должно быть отключено.

Низкие коэффициенты мощности в  дополнение к значительным потерям  напряжения в сети и увеличению размеров штрафов, налагаемых энергоснабжающими  компаниями, могут привести к росту  потерь энергии и стоимости электроснабжения. Необходимо провести исследования электроэнергетической  системы, а также изучить возможности  использования конденсаторов для  изменения значений коэффициента мощности. Для предприятий, неэффективно расходующих  энергию, это позволит в некоторых  случаях достичь экономии в размере 10—15%.

Коэффициент загрузки представляет собой  еще один параметр, характеризующий  способность предприятия эффективно использовать электроэнергию. Уменьшение нагрузки, позволяющее приблизить это  отношение к единице без снижения уровня производства, приводит к повышению  экономичности работы предприятия.

1. Перегрузки силовых трансформаторов.

В энергосистемах, а также на предприятиях в большинстве случаев применяют  трехфазные трансформаторы. Группа из трех однофазных трансформаторов стоит  дороже и требует приблизительно на 20% больше меди и стали, чем один трехфазный трансформатор той же мощности. Поэтому однофазные трансформаторы устанавливают лишь в тех случаях, когда по условиям транспортирования  нельзя применять трехфазные, а также  при отсутствии I трехфазных трансформаторов  требуемой мощности.

Срок естественного износа трансформатора, работающего в номинальном режиме, составляет примерно 25 лет (ГОСТ 11677 — 85, п. 3.4). Срок определяется старением изоляции обмоток - бумаги, тканей, лаков и других материалов - под влиянием температур, превышающих допустимую; для данного класса изоляции. Процесс старения ведет к изменению исходных электрических, механических и химических свойств изоляционных материалов.

В процессе эксплуатации трансформаторов  их нагрузка, а следовательно, и нагрев изменяются в значительных пределах. В период недогрузки трансформатор  недоиспользуется. Поэтому при сохранении расчетного срока службы 25 лет разрешается  перегружать трансформаторы, когда  это требуется. На каждые 3% недогрузки допускается на такое же время  перегрузка трансформатора на 1%; кроме  того, на 1% недогрузки трансформатора летом разрешается 1% перегрузки в  зимнее время. Это нормальная систематическая  перегрузка, которая в общей сложности  не должна превышать 30% для масляных и 20% для сухих трансформаторов.

По рекомендациям Международной  энергетической комиссии (МЭК) для нормального  суточного износа изоляции трансформатора температура наиболее нагретой точки  обмоток не должна превышать + 98°С. Если температуру увеличить на 6°С, срок службы изоляции сократится почти вдвое. Здесь под температурой наиболее нагретой точки подразумевается  температура наиболее нагретого  внутреннего слоя обмотки верхней катушки трансформатора.

Температура верхних слоев масла  при нормальной нагрузке трансформатора и максимальной температуре охлаждающей  среды (среднесуточная температура  охлаждающего воздуха +30 °С, температура  охлаждающей воды +25 °С у входа  в охладитель) не должна превышать  следующих максимально допустимых значений: +95 °С - в трансформаторах, имеющих естественное масляное охлаждение (М) или дутьевое охлаждение (Д); +75 °С - в трансформаторах, имеющих циркуляционное охлаждение с принудительной циркуляцией масла и воздуха (ДЦ), если в технических условиях на трансформатор заводом-изготовителем не оговорен другая температура; +70 °С - в трансформаторах, имеющих масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла (Ц), на входе в маслоохладитель, если в технических условиях оговорена другая температура.

В энергосистемах трансформаторы работают с переменной нагрузкой в условиях постоянно меняющейся температуры  охлаждающей среды. Большая часть  из них (а, следовательно, и изоляция) несет номинальной нагрузки в  течение всего срока службы. Другая часть трансформаторов, наоборот, систематически перегружается, что ускоряет износ  изоляции.

Оптимальным для трансформатора должен быть такой режим работы, при котором  износ его изоляции был бы близок к расчетному. Наилучшее использование  изоляции трансформаторов достигается  загрузкой их в соответствии с  так называемой нагрузочной способностью, которая предусматривает кратковременные  режимы работы с перегрузкой. Согласно ПТЭ допускается длительная перегрузка масляных трансформаторов по силе тока на 5%, если напряжение обмоток не выше номинального, при этом для обмоток  с ответвлениями нагрузка не должна превышать более чем в 1,05 раза номинальный ток ответвления. Однако в некоторых случаях допустимая перегрузка для полного использования  изоляции трансформатора оказывается  недостаточной. Тогда продолжительность  и значения перегрузок трансформаторов  мощностью до 100 MB·А, изготовленных в соответствии с ГОСТ 11677 - 85, находят по графикам нагрузочной способности в зависимости от суточного графика нагрузки, эквивалентной температуры охлаждающей среды и постоянной времени трансформатора для эквивалентной температуры воздуха +20°С. Графики нагрузочной способности трансформаторов и методика пользования ими приведены в ГОСТ 14209-85. Применение указаний ГОСТ 14209-85 допускается и для трансформаторов мощностью более 100 MB·А, если в стандартах и технических условиях на такие трансформаторы нет иных указаний по нагрузочной способности.

Трансформаторы с расщепленными  обмотками допускают такие же перегрузки каждой ветви, отнесенные к  ее номинальной мощности, как и  трансформаторы с нерасщепленными  обмотками. Систематические перегрузки, определяемые по графикам нагрузочной  способности, допускаются не более 1,5-кратного значения номинального тока и только по согласованию с заводом-изготовителем.

В эксплуатационной практике нередки  случаи, когда при наступлении  перегрузки у оперативного персонала  отсутствует по той или иной причине  суточный график нагрузки и персонал не может воспользоваться графиками  нагрузочной способности для  определения допустимой перегрузки. В таких случаях рекомендуется  пользоваться табличными данными в  зависимости от системы охлаждения трансформатора. Согласно этим таблицам систематические перегрузки, допустимые вслед за нагрузкой ниже номинальной, устанавливаются в зависимости  от превышения температуры верхних  слоев масла над температурой охлаждающей среды, которое определяется, не позднее начала наступления перегрузки.

Допустимая перегрузка трансформаторов  с охлаждением Д при отключенных  вентиляторах определяется по отношению  к мощности, которую они имеют без дутья (охлаждение М).

Оба вида перегрузок (по нагрузочной  способности и однопроцентному  правилу) могут применяться одновременно при условии, если суммарная нагрузка не превышает 150% от номинальной мощности трансформатора.

В аварийных условиях, когда отключился один из двух трансформаторов, разрешается  перегрузка оставшегося в работе трансформатора на 40% выше номинальной  мощности продолжительностью до 6 ч  ежедневно в течение 5 сут. Поэтому  при выборе номинальной мощности трансформатора Sт.н. на 35...220/6... 10 кВ руководствуются  таким соотношением мощности Sт.н. и расчетной нагрузки Sp

Sт.н .≥ Sp/l,4. (1)

Автотрансформаторы имеют две  электрически связанные соединенные  в звезду обмотки с общей заземленной  нейтралью и третью, соединенную  в треугольник и имеющую с  двумя другими обмотками только электромагнитную связь.

Наличие обмотки, соединенной в  треугольник, приводит к компенсации  электродвижущей силы (ЭДС) третьей  гармоники и других гармоник, кратных  трем, а также к уменьшению сопротивления  нулевой последовательности в сети с заземленной нейтралью. Это  важно для повышения чувствительности релейной защиты и плавких предохранителей в сетях.

Для защиты от перенапряжений применяют  вентильные разрядники, которые защищают от перенапряжений незаземленные нейтрали трансформаторов напряжением 110... 220 кВ. Это вызвано тем, что в настоящее  время все трехфазные трансформаторы напряжением 110... 220 кВ выпускаются со сниженной изоляцией нейтрали (по сравнению с классом изоляции линейного ввода). Так, у трансформаторов  напряжением 110 кВ с регулированием напряжения под нагрузкой уровень  изоляции нейтрали соответствует стандартному классу напряжения 35 кВ, что обусловливается  включением со стороны нейтрали устройств  РПН с классом изоляции 35 кВ. Трансформаторы напряжением 220 кВ также имеют пониженный уровень изоляции нейтрали. Во всех случаях это дает значительный экономический  эффект и тем больший, чем выше класс напряжения трансформатора.

При авариях, например при выходе из работы одного из параллельно работающих трансформаторов и отсутствии резерва  разрешается аварийная перегрузка оставшихся в работе трансформаторов  независимо от длительности и значения предшествующей нагрузки и температуры  охлаждающей среды. По сравнению  с номинальным износом изоляции аварийные перегрузки повышают износ  изоляции. Однако форсированный износ  изоляции считается обоснованным, так  как сокращение расчетного времени  работы изоляции трансформатора наносит  меньший ущерб, чем отключение потребителей.

За время аварийной перегрузки персонал обязан принять меры по замене поврежденного оборудования резервным, а по истечении указанного срока  обязан разгрузить перегруженные трансформаторы до номинальной мощности отключением части потребителей. Величины и время аварийных перегрузок должны контролироваться. Неконтролируемые перегрузки могут привести к повреждению трансформаторов и развитию аварии.

Помимо систематических перегрузок в зимние месяцы допускаются 1% перегрузки трансформаторов на каждый процент  недогрузки летом, но не более чем  на 15%. Это правило применяется  в том случае, когда максимум летнего  графика нагрузки не превышал номинальной мощности трансформатора.

Трансформаторы допускают длительную работу при повышении подводимого  напряжения при условии, что линейное напряжение на любой обмотке не превышает  наибольшего рабочего напряжения, установленного государственным стандартом:

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.

Допускается повышение напряжения сверх номинального напряжения любого ответвления трансформатора и номинального напряжения любой обмотки, не имеющей  ответвлений: 1) длительно, но не более  чем на 5% при нагрузке не более  номинальной; 2) длительно, но не более  чем на 10% при нагрузке не более 0,25 от номинальной для всех трансформаторов  и при нагрузке не более номинальной  для трансформаторов, работающих в  блоке с генераторами, а также  для автотрансформаторов без  ответвлений в нейтрали и работающих без регулировочных в нейтрали; 3) кратковременно (до 6 ч в сутки) на 10% при нагрузке не более номинальной.

 
2.Планово-предупредительный ремонт электрооборудования. Виды ремонта.

Причины планово-предупредительного ремонта (ППР). В процессе эксплуатации электрооборудования с течением времени портится изоляция, изнашиваются токоведущие части, обмотки и подшипники электрических машин, отдельные механические детали.

В результате этого, а также из-за заводских дефектов, неправильных действий персонала, загрязнения, неблагоприятных атмосферных условий и других причин происходит износ и повреждение электрооборудования. Поэтому на электростанциях и в сетях периодически проводят планово-предупредительный ремонт оборудования.

Виды и методы обслуживания и ремонта (ГОСТ 18322 - 78). Планово-предупредительный ремонт представляет собой комплекс работ, направленных на поддержание и восстановление работоспособности оборудования путем обслуживания, ремонта и замены изношенных деталей и узлов с тем, чтобы в дальнейшем обеспечить его надежную и экономичную работу. Он состоит из межремонтного обслуживания, текущего, среднего и капитального ремонта.

Межремонтное  обслуживание выполняют, как правило, без остановки оборудования. В него входят: регулярная чистка и смазка оборудования, осмотр и регулировка его работы, замена деталей с непродолжительным сроком службы, устранение незначительных дефектов и неисправностей.

Текущий ремонт в большинстве случаев проводят без вскрытия оборудования с кратковременной его остановкой. Он направлен на устранение неисправностей, возникающих в процессе работы: осмотр, чистка, смазка деталей и устранение обнаруженных неисправностей, ремонт (замена) быстроизнашивающихся узлов и отдельных деталей.

При текущем ремонте, предшествующем капитальному, выполняют необходимые измерения и испытания, позволяющие выявить дефекты оборудования на ранней стадии их развития. На основании измерений и испытаний уточняют объем капитального ремонта. После сборки оборудования выполняют его наладку и испытания.

Заключение о пригодности  оборудования к последующей работе делается на основании сравнения результатов испытаний с действующими нормами, результатами предыдущих испытаний, а также измерениями, полученными на однотипном оборудовании. Испытания нетранспортабельного оборудования выполняют передвижные электротехнические лаборатории.

Наряду с ППР для  устранения различных нарушений  в работе проводят внеплановые работы, выполняемые после использования ресурса оборудования, а также аварийно-восстановительный ремонт, выполняемый при ликвидации последствий аварий или при получении повреждений, требующих немедленной остановки оборудования. При чрезвычайных обстоятельствах (возгорание, перекрытие изоляции и др.) оборудование останавливается без получения разрешения диспетчера.

Внеплановый ремонт согласуют  с диспетчером энергосистемы  и оформляют соответствующей  заявкой. Его проводят для устранения различных неполадок в работе оборудования, а также после использования им коммутационного ресурса.

Средний и капитальный  ремонт (в отличие от текущего ремонта) предназначены для восстановления частично или полностью израсходованного ресурса (механического, коммутационного).

Средний ремонт предусматривает разборку отдельных узлов для осмотра, чистки деталей и устранения обнаруженных дефектов, замены быстроизнашивающихся деталей и узлов, не обеспечивающих нормальную эксплуатацию оборудования до очередного капитального ремонта. Средний ремонт проводят не чаще одного раза в год.

Капитальный ремонт производят с вскрытием оборудования. Он включает в себя ревизию оборудования с тщательным внутренним осмотром, измерениями, испытаниями и устранением выявленных неисправностей. В ходе него обеспечивается восстановление первоначальных технических характеристик и проводится модернизация оборудования.

Капитальный ремонт производится по окончании срока межремонтного периода, устанавливаемого для каждого вида оборудования. Выводу оборудования в капитальный ремонт предшествует тщательная подготовка: составляются ведомости намеченных работ и графики их выполнения; проводятся предварительные осмотры и испытания, измерения и проверки; подготавливается необходимая ремонтная документация; заготавливаются запасные части, инструменты, подъемно-транспортные средства; выполняются противопожарные мероприятия и мероприятия по требованиям безопасности.

В ходе ремонта необходимо соблюдать требования нормативных документов Госгортехнадзора, предписания Госэнергоинспекции России, Правил Госнадзора по охране природы, требования эксплуатационных и противоаварийных циркуляров и писем заводов-изготовителей оборудования.

При капитальном ремонте  заменяют или восстанавливают все  износившиеся детали, модернизируют  отдельные элементы и узлы оборудования, выполняют профилактические проверки и измерения, производят работы по устранению небольших повреждений и неисправностей. К профилактическим измерениям и проверкам на воздушных линиях относятся работы по измерению сопротивления заземленных опор и тросов, по проверке электрической прочности подвесных изоляторов, загнивания деревянных деталей опор и т.д. Дефекты, обнаруженные при осмотре и проверках, устраняют при очередном капитальном ремонте. Повреждения аварийного характера устраняют немедленно. Обнаруженные при осмотрах и испытаниях неисправности устраняются в кратчайший срок.

Периодичность ППР. Для каждого вида оборудования периодичность ППР устанавливается Правилами технической эксплуатации (ПТЭ). Однако энергосистемам разрешается изменять периодичность ремонта в зависимости от состояния оборудования. Кроме того, 6-е издание «Объем и нормы испытаний электрооборудования» ориентирует предприятия на расширение использования контроля состояния электрооборудования под рабочим напряжением, который позволит выявлять дефекты на ранних стадиях их развития. При этом возможен отказ от некоторых трудоемких видов традиционных испытаний, а по мере накопления опыта контроля под рабочим напряжением - переход от периодического ремонта оборудования в установленные сроки к ремонту по его техническому состоянию на основании диагностики. Этим же директивным документом расширен объем испытаний.

Увеличение межремонтных периодов сокращает затраты и  является значительным резервом сокращения времени простоя оборудования в ремонте.

Другим источником экономии является сокращение времени простоя  оборудования непосредственно в  ремонте. Для этого внедряют агрегатно-узловые и индустриально-заводские способы ремонта.

При агрегатно-узловом способе  ремонта отдельные агрегаты или  узлы демонтируют и заменяют заранее  отремонтированными из обменного фонда. При индустриально-заводском способе  однотипное оборудование ремонтируют на заводе или в специализированных мастерских, а затем устанавливают взамен выведенного в ремонт.

Используемая  литература:

1 Эффективное использование электроэнергии / Под ред. К. Смита: Пер. с  англ. под ред. Д.Б. Вольфберга. – М.: Энергоиздат, 1981. – 400 с.

2 Кацман М.М. Электрические машины: Учеб. для студентов сред. проф. учебных  заведений. – 3-е изд., испр. –  М.: Высш. шк.; Издательский центр  «Академия»; 2000. – 463 с.

3 Макаров Е.Ф. Обслуживание и  ремонт электрооборудования электростанций  и сетей: Учебник для нач.  проф. образования / Евгений Федорович  Макаров. – М.: ИРПО: Издательский  центр «Академия», 2003. – 448 с.