Исследование режима работы цеховых трансформаторов с учетом фонда времени работы оборудования и при аварийных перегрузках (Лабораторная работа № 5)

ГОУВПОМЭИ (ТУ)

Филиал в г. Смоленске

Кафедра ЭЭС

Лабораторная работа №5

По курсу “Электроснабжение промышленных предприятий”

По теме: “ Исследование режима работы цеховых трансформаторов с учетом фонда времени работы оборудования и при аварийных перегрузках”

Преподаватель: Артемов А.И.

Группа: ЭС-99

Бригада: №5

Студент: Жакун С.С.

Смоленск 2004г.

Цель работы:

1.       Закрепить теоретические положения по оценке перегрузочной способности трансформаторов и по определению относительного износа изоляции обмоток в аварийных режимах, систематической перегрузке с учетом фонда времени работы оборудования и режима работы предприятия.

2.       Приобрести практические навыки по расчету износа изоляции обмоток при аварийных режимах и систематической перегрузке  с учетом  режима работы предприятия и фонда времени работы оборудования.

Предмет исследования.

Исследования последних лет и новые технологии в изготовлении трансформаторов показали возможность увеличить загрузку трансформаторов, планировать их систематическую перегрузку, приближающуюся к аварийной, рекомендуемой ПУЭ и значительной по длительности. Новый ГОСТ 14209-85 регламентирует эти положения и создает условия для интенсивной эксплуатации трансформаторов.

Повышенные нагрузки приводят к более интенсивному нагреву и, как следствие, к износу изоляции. Для определения оптимальной перегрузки необходимо учитывать и режим работы предприятия, фактический фонд времени работы оборудования, сохраняя номинальный срок службы трансформатора работы предприятия можно разделить на 2 группы: 1) с прерывным технологическим процессом и прерывным режимом работы;

2) с непрерывным технологическим режимом.

          К прерывным производствам относятся заводы машиностроения и другие отрасли, вспомогательные цеха предприятий, работающих по непрерывному трехсменному графику.

Работа их может быть в 1, 2 и 3 смены (с 3-мя бригадами). Работа в односменном режиме, как правило, не практикуется - это экономически нецелесообразно.

          К непрерывным производствам относятся производства химической, металлургической и др. отраслей. Эти производства работают в 3 смены с 4-х бригадным графиком, т.к. работают в выходные и праздничные дни.

Для предприятий с прерывным производством характерен, ступенчатый график нагрузки с низким коэффициентом заполнения Кз=I_ср/I_р. Наиболее загруженной сменой является I смена, для нее Кз=0,7. В нерабочее время загрузка трансформатора не превышает βо=0,2.

Для предприятий с непрерывной технологией характерен более или менее равномерный график нагрузки с Кз=0.9 - 0.95.

          Расчет износа изоляции при различной загрузке смен определяется как сумма относительных износов за каждую смену с учетом систематической и аварийной перегрузки и годового фонда работы оборудования:

Для нерабочего времени при β_о<0.2 износ изоляции практически равен нулю, так как при β=0.2 температура обмоток мало отличается от температуры окружающей среды/

Для каждой смены, где нет систематической перегрузки, загрузку трансформатора можно определять по среднеквадратичной нагрузке этой смены (β=S_ск/S_тн), а соответственно ей принимать неизменной температуру обмоток трансформатора. Износ изоляции в этом случае определяется по формуле (1), приведенной в работе №4, приняв γ=0.116.

          Для первой смены, где планируется систематическая перегрузка, расчет износа изоляции проводится вторым способом, рассмотренным в работе №4, т.е. по двухступенчатому графику температурьте учетом дополнительного износа.

          В аварийных режимах рассматривается работа трансформатора с заданным суточным графиком с некоторым установившимся тепловым режимом, определяемым среднеквадратичной суточной нагрузкой. Во время аварии, согласно ПУЭ, трансформатор нагружается β_ав<1.4 длительностью t_ав<6 часов в сутки на протяжении не более 5 суток.

          В этом случае износ изоляции при аварии определяется износом изоляции при среднеквадратичной суточной нагрузке и дополнительным износом при аварийной перегрузке с параметрами, указанными выше. Методика определения этих износов такая же, как при систематической перегрузке с использованием двухступенчатого графика температуры.

          Рассматривая аварийный износ в суточном разрезе, полный дополнительный износ при аварийной перегрузке за время одной аварии определится Z_доп._å=Z_доп∙n, где n - число дней аварийной перегрузки. Если принять, что за весь срок службы трансформатора число таких аварий будет N. то аварийный износ в годовом разрезе может быть определен по следующей зависимости:

где Тн - нормативный (паспортный) срок службы трансформатора.

          При аварийных перегрузках дается оценка допустимости максимальных температур изоляции обмоток и масла, которые согласно ГОСТ 14209-85, не должны превышать : θо._mах<160 °С; θм.мах<115°С.

Задачи исследования.

1.       Определить износ изоляции обмоток трансформатора с учетом  фонда
времени работы оборудования в 1, 2 и 3 смены и в нерабочие дни.

2.      Определить износ изоляции обмотки трансформатора в аварийных режимах.

3.          Дать оценку перегрузочной способности рассматриваемого трансформатора

Ход работы:

Пункт 1:

1. 

β_мах=1,556

β_К=1,12<0,9×β_мах=1,4

2. Определим температуры обмоток для каждой смены

Аналогично для третьей смены:

q_оβкIII=58,24⁰С

3. Определим износ изоляции для каждой смены:

Z_0.II=е^{g×(Qоβк.II-98)}=е^{0,116×(72,25-98)}=0,05

Z_0.III=е^{g×(Qоβк.III-98)}=е^{0,116×(58,24-98)}=0,01

Для I-ой смены:

Z_0I=Z_0βо+Z_0.доп

Z_0.доп= е^{g×(Qоф-98)}

По графику определим t₀=6,2ч

t_кф=t_k+t₀=1,3+6,22=7,52ч

По графику при t_кф=7,52ч Dq_0mβкф=85⁰С

Z_0βо= е^{0,116×(80,9-98)}=0,138

Определим дополнительный износ:

4.  Определим износ изоляции в нерабочее время:

β₀=0,2

      Z_{0.нераб.}= е^{0,116×(38,46-98)}=0,0008

5.  Определим суммарный износ изоляции трансформатора с учетом реального фонда времени работы оборудования:

Z_∑= Z₀₁∙К_ф1+ Z₀₂∙К_ф2+ Z₀₂∙К_ф2+Z_{0.нераб.}=0,438∙0,22+0,05∙0,21+0,01∙0,21+0,0008=0,11

Пункт 2:

1.  β_к=1,4; β₀=0,65; t_к=6ч

По графику t₀=9ч

t_кф=6+9=15ч

       Z_0.доп= е^{0,116×(89,6-98)}=0,377

Определим дополнительный износ:

Z_доп.=0,377+0,132=0,509

2.  Определим годовой износ изоляции за время аварийного режима:

Суммарный износ:

Z_0.∑=0,11+0,0008=0,1108

Определим максимальные температуры обмоток и масла трансфарматора:

Определим срок службы трансформатора:

Вывод:

При работе трансформатора в аварийном режиме температура обмоток и масла не привышает предельно допустимые температуры, следовательно износ изоляции в аварийном режиме будет незначительным Zав=0,0008.

Износ изоляции для нерабочего времени практически ровен нулю при β=0.