Законодательная база Российской Федерации

"РУКОВОДСТВО ПО НАГРУЗКЕ СИЛОВЫХ МАСЛЯНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ. ГОСТ 14209-97" (утв. Постановлением Госстандарта РФ от 02.04.2001 N 158-ст)

ПРИЛОЖЕНИЕ А
(обязательное)

	МВ x А;	(А.1)
	МВ x А;	(А.2)

Автотрансформаторы с ограничением номинальной мощности на стержень

	;	(А.3)
	;	(А.4)

где U1 - высшее напряжение (основное ответвление);

U2 - низшее напряжение (основное ответвление);

Sr - номинальная мощность, МВ x А:

St -эквивалентная мощность, относящаяся к двухобмоточному трансформатору (преобразованная мощность), МВ x А;

z_r - полное сопротивление короткого замыкания, соответствующее Sr, %;

z_t - полное сопротивление короткого замыкания, соответствующее St, %;

W -количество стержней с обмоткой.

Номограмма к этим формулам с примерами приведена на рисунке А.1.

Примеры для трехфазных автотрансформаторов:

Пример 1. Sr = 120 МВ x А; U1 = 525 кВ; U2 = 161 кВ; z_r = 10 %; St = 83,2 MB x A (< 100);

z_t = 14,42 % (< 16,68).

Пример 2. Sr = 100 MB x A; U1 = 400 кВ; U2= 220 кВ; z_r = 9,5 %; St = 45,0 MB x A (< 100);

z_t = 21,11 % (> 20,50).

Рисунок А.1 - Автотрансформаторы. Ограничения номинальной мощности Sr, и сопротивления короткого замыкания z_r

ПРИЛОЖЕНИЕ В
(рекомендуемое)

В.1 Для охлаждения ONAN и OFAN можно получить удовлетворительные кривые охлаждения. Для охлаждения воздухом и водой с принудительной циркуляцией в ГОСТ 3484.2 приведено следующее требование: "с отключением трансформатора от источника прекращают работу вентиляторов и водяных насосов, масляные насосы не отключают". Это может вызвать переходные тепловые процессы, которые искажают характеристики предполагаемой кривой охлаждения; наличие двух показательных экспоненциальных величин затрудняет экстраполирование к "нулю" и "бесконечности" для получения R2и R’ (см. ГОСТ 3484.2, рисунок 8).

Чтобы свести к минимуму эти искажения кривой охлаждения (сопротивления) для всех видов охлаждения, необходимо в течение всей продолжительности кривой охлаждения поддерживать условия охлаждения такими же, как те, которые превалируют при испытании на нагрев. Для учета охлаждения трансформатора после отключения результаты испытания должны быть откорректированы следующим образом.

Используя постоянную времени (масла) трансформатора, определенную по приложению В.2, превышение средней температуры обмотки в каждой точке измерения сопротивления определяют по формулам

	для меди;	(В.1)
	для алюминия,	(В.2)

где Rt - сопротивление обмотки, измеренное в момент t после отключения;

Rs - сопротивление обмотки (охлажденной), измеренное при температуре qRC’ °С;

тета_RC - температура обмотки при измерении RC’°С;

тета_a - температура охлаждающей среды при отключении, °С;

t -время после отключения, мин;

тау_о - постоянная времени (масла) трансформатора, полученная в основном по формулам (В.4), (В.5), (В.6) или по (В.8);

тау_w - постоянная времени обмотки.

Превышение средней температуры обмотки и превышение средней температуры масла обмотки в момент отключения определяют по тета_Rt и t графически, как показано на рисунке 8 ГОСТ 3484.2.

(соответственно эквивалентные точки R2 и R’) или по формуле

из регрессивного анализа (соответственно для t = 0 и t = бесконечность). Этот процесс изображен на рисунке В.1.

определяют, поддерживая охлаждение неизменным в течение t мин (где t >= 30 мин) и регистрируя превышение температуры масла () в момент отключения (t = 0) и в момент времени t после отключения.

Затем рассчитывают постоянную времени масла по формулам

	мин;	(В.4)
или
	мин;	(В.5)
или
	мин;	(В.6)

Если поддерживать охлаждение в течение не менее 30 мин после отключения невозможно, то постоянную времени (масла) трансформатора допускается определять по кривой превышения температуры масла при условии, что в период нагрева поддерживается постоянное значение потерь и условия охлаждения остаются неизменными. Такой график, приведенный на рисунке В.2, строят так: проводят кривую превышения температуры масла в верхних слоях _о в зависимости от времени t под нагрузкой. На этой кривой отмечают фактические значения _о и t для точек, составляющих приблизительно 0,6 и 0,95 отн. ед. от последней измеренной точки для получения соответственно t1, _о1 и t3, _о3. Третья точка t2, _о2 определяется по кривой, где (t2 - t1) = (t3 - t2)

Окончательное превышение температуры масла в верхних слоях рассчитывают по формуле

(В.7)

а постоянную времени (в минутах) - по формуле

(B.8)

В.3 Пример определения средней температуры обмотки и средней температуры масла представлен на рисунках В.1 и В.2.

Рисунок В.1 - Определение превышения средней температуры обмотки, градиента и постоянной времени обмоток по кривой сопротивления при охлаждении

Рисунок В.2 - Определение действительной постоянной времени масла по кривой превышения температур

ПРИЛОЖЕНИЕ С
(обязательное)

В ГОСТ 11677 перечислены сведения, которые должны предоставляться во всех случаях и дополнительные сведения, которые могут потребоваться:

- особые условия охлаждения, например, температура охлаждающей среды, если она отличается от установленной для нормальных условий эксплуатации, или ограничение циркуляции охлаждающего воздуха;

- данные о предусмотренных режимах нагрузки (нагрузка выше номинальной).

Режим нагрузки трансформаторов может быть ограничен (кроме вводов, выводов, устройств переключения ответвлений обмоток и другого присоединенного оборудования) предельной температурой обмоток, а также предельной температурой элементов вне обмотки, имеющих малую тепловую постоянную времени.

При токах нагрузки выше номинального для предупреждения перегрева может возникнуть необходимость принимать при конструировании трансформатора специальные меры, например, предусмотреть увеличение размеров проводов на концах обмоток или электромагнитных экранов. Кроме того, определение размеров электромагнитных экранов для предотвращения их насыщения может потребовать дополнительных исследований.

Для обеспечения надежной работы при перегрузке трансформаторы большой мощности требуют более индивидуального подхода, чем трансформаторы малой мощности. Поэтому потребитель должен указать характеристики возможных перегрузок:

- рабочие характеристики, например, максимальный или эквивалентный ток нагрузки и его продолжительность, циклический режим работы, график нагрузки, в случае необходимости - упрощенный (начальное и максимальное значения тока нагрузки, а также его продолжительность),

- эквивалентную или среднюю температуру охлаждающей среды и диапазон ее изменения, соответствующий условиям работы;

- допустимую относительную скорость сокращения срока службы, соответствующую различным режимам нагрузки.

ПРИЛОЖЕНИЕ D
(рекомендуемое)

Обычно температура охлаждающей среды изменяется в течение года и, более того, в течение суток. При внимательном рассмотрении накопленных в течение многих лет метеорологических данных видно, что температура охлаждающей среды изменяется по практически синусоидальной кривой. Поэтому при вычислении годового сокращения срока службы трансформатора значения температуры охлаждающей среды могут быть представлены двойной синусоидальной функцией с параметрами, приведенными на рисунке D.1. Максимальное значение В следует выбирать из значений В каждого месяца года (обычно максимальное значение В выбирают из самого жаркого месяца) и рассматривать его далее как постоянное значение. Основываясь на этом предположении, для расчета сокращения срока службы годовую температуру охлаждающей среды можно представить двойной синусоидальной функцией.

Допускается использовать соответствующие значения qau, А, В, Bm, DX и ТХ, принятые для местности, где должен быть установлен выбранный трансформатор. Если есть возможность воспользоваться метеорологическими данными, накопленными в течение многих лет, следует использовать их для определения значений qau, А, В, Bm и DX с помощью программы, представленной на рисунке D.2. Кроме того, если определено значение ТХ, температура охлаждающей среды в этой местности с учетом всех календарных дней в течение года может быть представлена двойной синусоидальной функцией. Данные для расчета параметров при синусоидальных изменениях приведены в таблице D.1.

Можно использовать упрощенный метод расчета значений А и В,если предположить, что износ изоляции возрастает экспоненциально с повышением температуры и соответственно только температура самого жаркого месяца является показательной.

В этом случае поступают так:

рассчитывают среднесуточную температуру самого жаркого месяца по формуле

(D.1)

рассчитывают среднегодовую температуру по формуле

(D.2)

рассчитывают А, В и Вm по формулам

где тета_ad - среднесуточная температура охлаждающей среды, °С.

Расшифровка остальных условных обозначений приведена в 2.7.5.

Пример такого упрощенного расчета приведен в таблице D.2.

Рисунок D.1 - Определение параметров при синусоидальном изменении температуры охлаждающей среды

Рисунок D.2 - Блок-схема программы машинного расчета параметров при синусоидальном изменении температуры охлаждающей среды

Продолжение рисунка D.2

Окончание рисунка D.2

Таблица D.1

Данные для расчета параметров при синусоидальном изменении температуры

ТХ (время суток с самой высокой температурой охлаждающей среды) == 14:00

*** Выходные данные ***

Таблица D.2

Пример упрощенного расчета параметров синусоидального изменения температуры

Метеорологические данные: такие же, как в таблице D.1

Самый жаркий месяц в году: месяц 7

ПРИЛОЖЕНИЕ Е
(справочное)

Используя информацию, приведенную в настоящем стандарте, потребитель может рассчитать нагрузочную способность определенного трансформатора или группы трансформаторов, имеющих одинаковые характеристики. По результатам таких расчетов можно составить упрощенную инструкцию по нагрузке для операторов сети при условии, что потребитель согласовал определенное число эксплуатационных критериев.

Предположим, например, что потребитель имеет определенное число силовых трансформаторов с охлаждением ONAN, тепловые характеристики которых подобны приведенным в таблице 2, и согласился принять температуру наиболее нагретой точки для условий перегрузки в аварийном режиме равной 120 °С, а для кратковременных перегрузок - 140 °С.

Если не принимать во внимание термический износ, то инструкции для операторов сети могут быть представлены в виде двух простых графиков с примечаниями, как показано на рисунке Е.1. Первая кривая на рисунке Е.1, а - это кривая допустимой нагрузки в режиме продолжительных аварийных перегрузок (в процентах от номинальной мощности) в зависимости от температуры охлаждающей среды. Вторая кривая указывает допустимую температуру масла в верхних слоях для соответствующих условий нагрузки.

На рисунке Е.1, b представлены кривые допустимой дополнительной перегрузки за период максимума в зависимости от его продолжительности. Эта дополнительная мощность приведена в процентах от допустимой перегрузки в продолжительном режиме согласно рисунку Е.1, а. Можно провести несколько кривых для учета реальной нагрузки в начале максимума относительно допустимой перегрузки, приведенной на рисунке Е.1, а. Кривые нагрузки, приведенные на рисунке Е.1, b, менее чувствительны к температуре охлаждающей среды; здесь расчет выполнен для температуры охлаждающей среды 20 °С.

При заказе новых трансформаторов можно попросить изготовителя представить соответствующие графики допустимых перегрузок. Можно также запросить данные о нагрузочной способности для крайних положений устройства переключения ответвлений обмоток трансформатора.

Нагрузочная способность трансформаторов

N 123456 и N 123457 в аварийном режиме

[ONAN, 25 МВ.А, (110±9) · 1,67%/21кВ, 114-131-154/687 А]

а - допустимые аварийные перегрузки на основном ответвлении в установившемся режиме, выраженные в процентах от номинального тока, и допустимая температура масла в верхних слоях при этой нагрузке

b - дополнительная допустимая кратковременная перегрузка, выраженная в процентах от перегрузки в установившемся режиме

Рисунок Е.1 - Пример упрощенных инструкций при нагрузках, превышающих номинальные значения

Примечания:

1. Нагрузка не должна превышать 1,5 номинального тока, независимо от определенной по рисункам Е.1, аи Е.1, b.

2. Работа устройств переключения ответвлений должна блокироваться при нагрузках, превышающих 200 А. Даже при блокировке устройства переключения ответвлений нагрузка не должна превышать 250 А.

3. Рисунок Е.1, а основан на температуре наиболее нагретой точки обмотки, равной 120 °С, рисунок Е.1, b - на температуре 140 °С.

4. Кривые на рисунке Е.1, b рассчитаны для температуры охлаждающей среды 20 °С, но они достаточно точны для температуры от минус 10 до 50 °С.

5. Нагрузочная способность на ответвлении 1 (126,5 кВ) составляет 102 % от нагрузочной способности на ответвлении 10 (110 кВ). На ответвлении 19 (93,5 кВ) эта нагрузочная способность составляет 98 %.

6. Графики построены по результатам испытаний на нагрев трансформатора N 123456.

ПРИЛОЖЕНИЕ G
(обязательное)

G.1 При отрицательных значениях средней температуры охлаждающего воздуха за интервал следует принимать скорректированное значение q’a согласно рисунку G.1.

1 - для трансформаторов с охлаждением ONAN, ONAF,
2 - для трансформаторов с охлаждением OF, OD

Рисунок G.1 - График корректировки средних значений отрицательных температур охлаждающего воздуха

G.2 Среднее значение qa следует определять измерениями либо принимать данные местной метеослужбы.

G.3 Допускается принимать значения годовой и сезонных эквивалентных температур охлаждающего воздуха по данным ряда населенных пунктов, приведенным в таблице G.1.

Таблица G.1

* Декабрь, январь, февраль

** июнь, июль, август

ПРИЛОЖЕНИЕ F
(рекомендуемое)

F.1 Исходный, или реальный, график нагрузки трансформатора, подлежащий преобразованию, может быть представлен в виде непрерывной регистрации тока нагрузки или периодическими, но достаточно частыми фиксированными по времени измерениями значений тока нагрузки за суточный интервал времени. При этом суточный интервал подразумевает продолжительность графика 24 ч независимо от времени начала отсчета, которое следует выбирать по характеру суточного изменения нагрузки таким образом, чтобы нагрузка в начале и в конце 24-часового интервала была бы по возможности одинаковой, что удовлетворяет условию повторяемости такого суточного графика.

F.2 Преобразование исходного графика нагрузки трансформатора в суточный, эквивалентный по потерям, двухступенчатый прямоугольный график с представлением нагрузки в долях номинального тока обмотки следует выполнять в соответствии с рисунком F.1 в такой последовательности.

F.2.1 На исходном графике нагрузки трансформатора провести линию номинального тока lн, она же линия относительной номинальной нагрузки К= 1.

F.2.2 В точках Аи Б пересечения номинальной линии с кривой исходного графика нагрузки выделить на нем участок перегрузки продолжительностью h’.

F.2.3 Оставшуюся часть исходного графика с меньшей нагрузкой разбить на т интервалов Dtj исходя из возможности проведения в каждом интервале линии средней нагрузки, то есть так, чтобы площади участков над и под средней линией были примерно равными, а затем определить значения тока средних линий S1, S2, Sm.

F.2.4 Рассчитать начальную нагрузку К1 эквивалентного графика

(F.1)

F.2.5 Участок перегрузки h’ на исходном графике нагрузки разбить на р интервалов дельта h_p исходя из возможности проведения линии средней нагрузки а каждом интервале, а затем определить значения S'1, S'2, S'm.

F.2.6 Рассчитать предварительное превышение перегрузки эквивалентного графика нагрузки

(F.2)

F.2.7 Сравнить значение K'2 с K_max исходного графика нагрузки: если K'2>=0,9K_max, следует принять K2 = K'2, если K'2<=0,9K_max, следует принять K2 =0,9 Кmax, а продолжительность h перегрузки эквивалентного графика нагрузки рассчитать по формуле

(F.3)

F.3 Если исходный суточный график нагрузки трансформатора содержит два близких по значению максимума различной продолжительности, значения h и К2определяются по максимуму большей продолжительности, а значение К1 - как среднеквадратичное значение остальной нагрузки.

F.4 Если исходный суточный график нагрузки трансформатора содержит несколько последовательных близких максимумов, значения К2 и h определяются из охвата всех максимумов, а значение K1 - как среднеквадратичное значение оставшейся нагрузки.

1 - исходный график нагрузки,
2 - эквивалентный прямоугольный график нагрузки

Рисунок F.1 -Преобразование исходного графика нагрузки трансформатора в эквивалентный двухступенчатый прямоугольный

Таблица Н.1

Допустимые аварийные перегрузки без учета предшествующей нагрузки

Таблица Н.2

Допустимые аварийные перегрузки без учета предшествующей нагрузки, не превышающей 0,8 номинального тока

ПРИЛОЖЕНИЕ L
(справочное)

L.1 Расчеты тета_h и V производятся для суточного двухступенчатого прямоугольного графика нагрузки трансформатора ТМН-6300/10 по исходным значениям его параметров.

L.1.1 Расчет максимального значения тета_h выполняется по формулам раздела 2

(L.1)

где

(L.2)

L.1.2 Аналогично рассчитываются и остальные характерные точки, по которым строится график тетаh_(t), приведенный на рисунке L.1.

График содержит три участка:

а - участок неизменной температуры продолжительностью 24 - t – 4·тау 0 = 24 - 2 - 4·3,0 = 10 ч;

б -участок повышения температуры продолжительностью t = 2 ч;

в - участок снижения температуры продолжительностью 4·тау0 = 4·3,0 = 12 ч.

L.1.3 Относительный износ витковой изоляции V за сутки беспрерывной нагрузки является суммой относительных износов Vi по каждому интервалу Дельта ti на которые разделяется график тетаh_(t).

Участок неизменной температуры принимается за один интервал Дельта t1. Участок повышающейся температуры разделяется на два интервала - Дельта t2 и Дельта t3 продолжительностью по 1 ч каждый. При этом выполняется условие (- Дельта t2 = Дельта t3) < 0,3 тау 0.

Участок понижающейся температуры разделяется на пять интервалов, из которых первые два (Дельта t4 и Дельта t5) имеют продолжительность по 1 ч каждый, следующие два интервала (Дельта t6 и Дельта t7) - продолжительность по 3 ч каждый и последующий интервал Дельта t8 - оставшиеся 6 ч.

L.1.3.1 В каждом интервале Дельта ti проводят горизонтальную линию средней температуры тетаhi пересекающую интервал так, чтобы верхняя и нижняя площади, ограничиваемые линией средней температуры и вертикальными интервалами, были примерно равными.

По найденным таким путем значениям тетаhi рассчитывают значения Vi:

Относительный износ витковой изоляции за сутки беспрерывной нагрузки составляет

"нормальных" суток износа.

Рисунок L.1 - График нагрузки и соответствующие ему графики изменения температуры

ПРИЛОЖЕНИЕ I
(рекомендуемое)

I.1 В таблицах I.1-I.32 приведены значения K2 и t для суточного двухступенчатого графика нагрузки (рисунок 4) при различных значениях K1 и температуры охлаждающей среды, рассчитанные в соответствии с таблицей 2 раздела 2.

I.2 Распределительные трансформаторы с охлаждением ONAN

Таблица I.1, тета_a -25 °С

Таблица I.2, тета_a = -20 °С

Таблица I.3, тета_a =-10°С

Таблица I.4, тета_a. = 0 °С

Таблица I.5, тета_a = 10°C

Таблица I.6, тета_a = 20 °С

Таблица I.7, тета_a = 30 °С

Таблица I.8, тета_a = 40 °С

I.2 Трансформаторы средней и большой мощности с охлаждением ON

Таблица I.9, тета_a = -25 °С

Таблица I.10, тета_a = -20 °C

Таблица I.11, тета_a = -10 °С

Таблица I.12, тета_a = 0 °С

Таблица I.13, тета_a= 10 °С

Таблица I.14, тета_a - 20 °C

Таблица I.15, тета_a = 30 °С

Таблица I.16, тета_a= 40 °С

I.3 Трансформаторы средней и большой мощности с охлаждением OF

Таблица I.17, тета_a= -25 °С

Таблица I.18, тета_a = -20 °С

Таблица I.19, тета_a = -10°С

Таблица I.20, тета_a= 0 °С

Таблица I.21, тета_a= 10°С

Таблица I.22, тета_a = 20 °С

Таблица I.23, тета_a = 30 °С

Таблица I.24, тета_a = 40 °С

I.4 Трансформаторы средней и большой мощности с охлаждением OD

Таблица I.25, тета_a = -25 °С

Таблица I.26, тета_a = -20 °С

Таблица I.27, тета_a =-10°С

Таблица I.28, тета_a= 0 °С

Таблица I.29, тета_a = 10 °С

Таблица I.30, тета_a= 20 °С

Таблица I.31, тета_a = 30 °С

Таблица I.32, тета_a = 40 С