Эксплуатационные свойства трансформатора

11.5. Эксплуатационные свойства трансформатора

          При работе в электроэнергетической системе возможны следующие эксплуатационные свойства трансформатора:

- надежность работы;

- нагрузочная  способность;

- способность регулирования напряжения;

- возможность параллельной работы трансформаторов;

- режим нейтрали;

    - экономичность работы.

                Эксплуатационная надежность трансформаторов весьма  высока, что позволяет сократить степень резервирования. Так, на электрических станциях резервный трансформатор устанавливают при их числе больше шести. На подстанциях электроэнергетической системы, как правило устанавливают не более двух трансформаторов и в качестве резерва используют нагрузочную способность трансформаторов. Возможность нагрузок трансформаторов связана с тем, что в эксплуатационных условиях их нагрузка в течение суток постоянно меняется во времени, а большую часть суток постоянно меняется во времени, а большую часть суток они бывают недогружены.

          Нагрузочная способность трансформатора определяется допустимыми систематическими нагрузками и аварийными перегрузками (см.9.16), которые зависят от системы охлаждения трансформатора, времени перегрузки, начальной нагрузки и температуры окружающей среды. При этом с увеличением времени перегрузки, величины начальной нагрузки и температуры окружающей среды нормы максимально допустимых нагрузок и перегрузок снижается. Для трехобмоточных трансформаторов допустимые нагрузки и перегрузки следует определять для наиболее загруженной обмотки. Трансформаторы с расщепленной обмоткой допускают те же перегрузки, отнесенные к номинальной мощности каждой ветви, что и трансформаторы с нерасщепленной обмоткой. Для них допускаются дополнительные перегрузки одной ветви за счет недогрузки другой, если об этом имеются указания в технической документации.

          Отметим, что в автотрансформаторах мощность обмотки низшего напряжения значительно меньше его номинальной мощности.

          С точки зрения способности регулирования напряжение трансформаторы делятся на регулируемые под нагрузкой (с РПН) и при снятом напряжении (с ПБВ). Конечно, в отношении регулирования напряжения более предпочтительны трансформаторы с РПН. Возможности регулирования напряжения трансформаторов используются для достижения разных целей. Так, в двух- и трехобмоточных трансформаторах устройства РПН, в первую очередь рассматривают как средство обеспечения необходимых уровней напряжения на шинах низшего напряжения с целью достижения отклонений напряжения у электроприемников в пределах допустимых. В автотрансформаторах устройства РПН применяют для поддержания в системообразующих и питающих сетях уровней напряжения, обеспечивающих наиболее экономичный режим передачи электрической энергии по этим сетям. Двухобмоточные повышающие трансформаторы, устанавливаемые на электрических станциях, не имеют устройств РПН, так как изменения напряжения на высокой стороне могут осуществляться регулированием возбуждения генератора.

          На многих подстанциях электрических систем установлено по два трансформатора. Они могут работать раздельно или, реже, параллельно на общую нагрузку. Режимы параллельной работы трансформаторов в процессе эксплуатации возникают также в период оперативных переключений на подстанциях.

          При параллельной работе трансформаторов должны быть выполнены следующие условия:

- номинальные напряжения обмоток равны;

- группы соединения обмоток одинаковы;

- напряжения короткого замыкания одинаковы;

- отношение номинальных мощностей трансформаторов не более трех;

          В процессе эксплуатации коэффициенты трансформации трансформаторов могут быть изменены. Неравенство коэффициентов трансформации, включаемых на параллельную работу трансформаторов вызовет уравнительные токи, что приведет к разной загрузке даже одинаковых трансформаторов. Поэтому допускается разность коэффициентов трансформации не более 0,5%.

          Неравенство напряжений  короткого замыкания  также вызывает распределение нагрузки между параллельно работающими трансформаторами, непропорциональное их номинальным мощностям.

          Для надежной работы электрической сети важное значение имеет правильно выбранный режим нейтрали трансформаторов. Установки напряжением 6-35 кВ работают с  изолированной или компенсированной  нейтралью, а в установках напряжением 110 кВ и выше применяется глухое заземление нейтрали. Заземление нейтралей всех без исключения трансформаторов не практикуется, так как приводит к большим токам короткого замыкания. Число заземленных нейтралей  определяется током однофазного короткого замыкания, который не должен быть меньше 60 % тока трехфазного короткого замыкания. При этом необходимо учитывать обязательность заземления нейтралей автотрансформаторов.

          Любому трансформатору, работающему с нагрузкой, присущи потери активной мощности в обмотках  и потери холостого хода .

          Потери холостого хода являются практически постоянной величиной, а потери в обмотках зависят от передаваемой мощности

          Видно, что при переходе от  работы с одного трансформатора на два, потери мощности в обмотках уменьшаются, а потери холостого хода увеличиваются. Для выбора оптимального числа работающих трансформаторов используют понятие граничной мощности. Под ней понимают мощность, при которой потери активной мощности одинаковы как при работе двух трансформаторов, так и одного из них. Ориентировочно значение граничной мощности можно оценить по формуле

          Если мощность нагрузки меньше граничной <, то целесообразно работать с одним трансформатором, а если >, то с двумя.