Об относительных потерях в трансформаторах, нормативный срок эксплуатации которых истек Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.314.222.6

Ц ОБ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ПОТЕРЯХ В

ТРАНСФОРМАТОРАХ, НОРМАТИВНЫЙ Í СРОК ЭКСПЛУАТАЦИИ КОТОРЫХ ИСТЕК

С.Н. Кургузова

ПГУ им. С. Торайгырова

•л'Й'Й

ví/í'/'x

Куш транс форматорларыныц к,ызмет мерз i.mí мен жуКтсме коэффициентЫщ трансформаторлардагы цатысты жогалымдардыц §¡§11 квлем1не ы/рюлына талдау Ke.imipi.ieeH.

Проведен анализ влияния срока службы и коэффициента загрузки !|§| силовых трансформаторов на величину относительных потерь в ЩЙ трансформаторах.

The effect of the operation life and load factor of a line transformer on the rate of relative losses in transformers

В структуре потерь мощности и электроэнергии по элементам электрической сети около 30% составляют потери в силовых трансформаторах, из них примерно 50% - потери в магнитопроводах [1]. Потери электроэнергии в электрических сетях являются важнейшим показателем экономичности их работы [2], и поэтому вопросам их планирования и \чета должно уделяться особое внимание. По мнению международных экспертов, относительные потери электроэнергии в электрических сетях считаются удовлетворительными, если они не превышают 4 - 5% электроэнергии, отпущенной в сеть |2].

Исходя из этого, в процессе эксплуатации силовых трансформаторов должен обеспечиваться экономически оправданный и целесообразный режим его работы с заданным графиком нагрчзки [3]. Экономичность работы силового трансформатора. как известно, может быть оценена как по величине относительных потерь активной мощности в трансформаторе, так и по величине его коэффициента полезного действия (КПД), при всех возможных изменениях его нагрузки.

Резкое снижение объемов потребления электрической энергии (особенно в сельском хозяйстве) в процессе реформирования энергетической и др\тих отраслей хозяйства в России. Казахстане, других странах СНГ. привело к резкому снижению величин коэффициентов загрузки силовых трансформаторов (в ряде случаев они уменьшились до значений меньше 30%).

№1, 2006 г.

47

Современный этап характеризуется также значительным «старением» парка силовых трансформаторов не только на электростанциях, но и в электричес-ких сетях и на промышленных предприятиях. «Старение» парка трансформаторов характерно для энергетических предприятий не только стран - членов СНГ. В США, например, на конец 20-го века число силовых трансформаторов, отработавших нормативный срок (25 лет), составляло около 60% [4, 51.

При решении вопроса о возможности дальнейшей эксплуатации таких силовых трансформаторов или целесообразности их замены, в том числе на трансформаторы меньшей мощности, следует учитывать, что с увеличением срока эксплуатации трансформаторов происходит увеличение активных потерь холостого хода (XX) [4? 6. 7]. В ряде практических случаев, различие между фактическими ^ ^ факг и каталожными ЛР х>. данными потерь мощности в магнито-проводах силовых трансформаторов может достигать двух - четырехкратного значения [4]. Увеличение потерь XX сверх нормативного значения, когда

ков силовых трансформаторов, находящихся под напряжением, приводит к структурным изменениям в стали сердечников и ухудшению ее магнитных свойств [8].

Рассмотрим влияние коэффициента нагрузки и фактических потерь XX на величину относительных потерь в силовых трансформаторах. Анализ проведем на примере силовых трансформаторов с высшим напряжением 35 кВ. фактические потери в которых могут превышать нормируемые значения в 1,5-3 раза [4].

Относительные потери активной мощности в силовом трансформаторе рассчитаем по известному выражению, учитывающему значение коэффициента мощности нагрузки:

АР* = АР

хх, факт

/АР >1

связано с тем. что длительный нагрев сердечни-

XX

Кг ^тном 'С05ф+ ДР^ + к^ ' Д/*

нг

тлом

КЗ

где

\ . полезная мощность, отдаваемая трансформатором в сеть

нагрузки. кВт;

^ _ мощность, потребляемая трансформатором из первичной

сети. кВт.

'ном.т * номинальная мощность силового трансформатора. кВА:

нг

АР АР

XX

КЗ

коэффициент нагру зки трансформатора, потери мощности XX в трансформаторе. кВт; потери мощности КЗ в трансформаторе. кВт.

По этому выражению, но учитывающему фактические, а не нормативные потери XX, были рассчитаны относительные потери в силовых трансформаторах с высшим напряжением 35 кВ средней и малой мощности.

На рис. 1 - 3 приведены расчетные кривые зависимостей ДРТ = /(кнг,АР.) для трансформаторов трех ступеней мощности.

'нг

0,1 0,2 0,3 0,4 0.5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 к, "ДР*= 1,0.--ЛЯ*= и, - Дрт= 2,0,-*--ДР*= 3,0

Рисунок 1 - Зависимость относительных потерь в трансформаторе ТМ-6300/35 от коэффициента нагрузки и фактических потерь XX

Анализ кривых, приведенных на рис. 1, показывает, что наибольшие относительные потери мощности имеют место при низких значениях коэффициента нагрузки трансформатора. Существенное влияние оказывает и срок службы трансформатора. Так, например, в новом трансформаторе, с номинальными потерями XX (А Р* - 1,0), при значениях ки. =03 +ОД относительные потери в трансформаторе составляют 0,8 + 1,6%. В трансформаторе, отслужившем свой срок и имеющем повышенные значения фактических потерь XX

( AP* = 3,0 ), относительные потери в трансформаторе при тех же нагрузках силового трансформатора возрастают до значения 1,8 -г- 4,6% .

Еще большие потери имеют место в трансформаторах меньшей мощности (рис. 2, 3). Для новых трансформаторов мощностью 1600 кВА относительные потери находятся в пределах от 2,5% до 1,4% (с минимумом 1,1%) во всем диапазоне нагрузок, а для трансформаторов, отслуживших свой срок, - от 6,8% до 1,9% (с минимумом - 1,8%). Для новых трансформаторов мощностью 630 кВА относительные потери находятся в пределах от 3,2% до 1,6% (с минимумом 1,3%). для трансформаторов, нормативный срок эксплуатации которых истек, - от 8,8% до 2,2%.

А?!*

7.0-6.0 -5,0-4.0-3.0-2.0 -1JQ-

0,0 оП 02 йз 0|4 0]5 0:б о:? о!3 0:9 ft) кнг - -ДР*= 1,0 - ДРш= и. -à- - АРш= 2,0; — 3,0

Рисунок 2 - Зависимость относительных потерь в трансформаторе ТМ-1600/35 от коэффициента нагрузки и фактических потерь XX

aï Î2 03 й 05 Об 0.7 о!8 55 По

эл

7Л

вл 5.0 4Л 3,0 2.0 1Л

□л

1,0 - АРШ= + - &Р*= 2,0; -&Р*= 3,0

Рисунок 3 - Зависимость относительных потерь в трансформаторе ТМ-630/35

от коэффициента нагрузки и фактических потерь XX

ОЛ 02 CU3 0> ÔÏ5 06 07 о! 8 ÔJ5

Проведенный анализ показывает, что на относительные потери в силовых трансформаторах существенное влияние оказывает не только степень его загрузки. но и фактические потери XX.

При решении вопросов о возможности дальнейшей эксплуатации силовых трансформаторов, отслуживших нормативный срок, а также о возможной замене значительно недогруженных силовых трансформаторов на трансформаторы меньшей мощности, необходимо учитывать результаты проведенных исследований.

ЛИТЕМТУРА

1. Электротехнический справочник: в 3- т. Т. 2. Электротехнические устройства/Под общ. ред проф. МЭИ В.Г. Герасимова. П.Г. Грудинского, JI.A. Жукова и др. - М.: Энергоиздат, 1981. - 640 с.

2. Ворогницкий В.Э., Калинкина М.А. Расчет, нормирование и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях: Учебно-методическое пособие. 2-е изд. - М.: ИПК гос. службы Российской академии гос. службы при Президенте РФ. 2001. - 63 с.

3. Федоров A.A., Бушуева O.A. Эксплуатация силовых трансформаторов/ Под ред. A.A. Шульпина. - М.: МЭИ, 1984. - 64.

4. Киреева Э. А. К вопросу о старении силовых трансформаторов// Промышленная энергетика. 2004, № 2, С. 14-16.

5. Алексеев Б.А., Мамиконянц Л.Г., Савваиюв ДС. Основное электрооборудование электростанций и сетей//Электрические станции. - 2005. - № 2. - С . 48-57.

6. Могузов В.Ф. Обслуживание силовых трансформаторов. - М.: Энерго-атомиздат, 1991. - 192 с,.

7. Кургузова С.Н. К вопросу о старении магнитных систем силовых транс-форматоров//Вестник ПГУ им. С. Торайгырова. Серия энергетическая. - 2005. -№ 1.-С. 117-120.:

8. Дружинин В В. Магнитные свойства электротехнической стали. - 4-е изд., перераб. - М.: Энергия. 1974. - 240 с.