Температура охлаждающей среды
2.7.1 Общие положения
Для трансформаторов наружной установки с воздушным охлаждением за температуру охлаждающей среды принимается действительная температура воздуха. Для распределительных трансформаторов внутренней установки поправка на температуру охлаждающей среды приведена в 2.7.6. Для трансформаторов с водяным охлаждением за температуру охлаждающей среды принимается температура воды на входе в теплообменник, которая во времени изменяется меньше, чем температура воздуха.
При перегрузке продолжительностью более нескольких часов следует учитывать изменение температуры охлаждающей среды. По желанию потребителя эти изменения можно учитывать при помощи одного из следующих методов:
а) использовать для расчета термического износа изоляции эквивалентную температуру охлаждающей среды; для расчета максимальной температуры наиболее нагретой точки использовать эквивалентную температуру охлаждающей среды и среднее значение месячных максимумов (2.7.2 и 2.7.5);
б) допускается непосредственно использовать кривую изменения фактической температуры (2.7.4);
в) допускается получить приблизительное значение изменяющейся температуры охлаждающей среды при помощи двойной синусоидальной функции (2.7.5).
2.7.2 Эквивалентная температура охлаждающей среды 
Если температура охлаждающей среды заметно изменяется при перегрузках, в тепловом расчете следует использовать ее эквивалентное значение, так как оно будет больше среднеарифметического значения.
|
|
|
Эквивалентная температура охлаждающей среды - это условно постоянная температура, которая в течение рассматриваемого периода времени вызывает такой же износ изоляции, как и изменяющаяся температура охлаждающей среды за такой же промежуток времени (сутки, месяц или год).
Если с увеличением температуры на 6 °С скорость износа изоляции удваивается и можно предположить, что изменение температуры охлаждающей среды происходит по синусоидальной форме, то эквивалентную температуру охлаждающей среды определяют по формуле
(9)
где 
- средняя температура;
- отклонение температуры за рассматриваемый период (разность средних значений максимума и минимума).
Поправочный коэффициент на среднюю температуру может быть также определен по кривой, изображенной на рисунке 2, который является иллюстрацией приведенной выше формулы.
Рисунок 2 - Поправка на среднюю температуру для получения эквивалентной температуры
2.7.3 Температура охлаждающей среды для расчета наиболее нагретой точки 
Эквивалентная температура охлаждающей среды может быть использована для расчета термического износа изоляции, но не может быть использована для контроля максимальной температуры наиболее нагретой точки в период перегрузки. Для такого контроля рекомендуется принимать среднее значение месячных максимумов. Использование абсолютного максимума не считается целесообразным вследствие малой вероятности его появления и влияния тепловой постоянной времени.
|
|
|
2.7.4 Непрерывно изменяющаяся температура охлаждающей среды
Если расчеты износа изоляции и температуры наиболее нагретой точки производятся для нагрузки продолжительностью, превышающей номинальное значение на несколько суток, то использование предусмотренной на этот период реальной кривой изменения температуры может быть более приемлемым. В таком случае кривая изменения температуры охлаждающей среды должна быть представлена рядом отдельных значений, соответствующих интервалу времени, выбранному для определения изменения нагрузки.
2.7.5 Синусоидальное изменение температуры охлаждающей среды
Для вычислений, проводимых на многие сутки или месяцы наперед, более удобно рассматривать температуру охлаждающей среды, представляемую двумя синусоидальными функциями (первая характеризует годичное, вторая - суточное изменение температуры)
|
|
|
(10)
где 
- среднегодовая температура охлаждающей среды, °С;
А - амплитуда годового изменения среднесуточной температуры охлаждающей среды, °С;
В - амплитуда суточного изменения для расчета скорости износа изоляции, °С;
- амплитуда суточного изменения для расчета максимальной температуры наиболее нагретой точки, °С;
ДХ - самый жаркий день в году;
ТХ - самое жаркое время суток;
cутки - порядковый номер суток с начала года (например, 1 февраля = 32);
час - время суток (например, 13 ч 15 мин = 13,25).
Расчет этих параметров производят по отдельной программе, приведенной в приложении D, введением четырех типичных значений температур для каждого месяца года.
2.7.6 Поправка на температуру охлаждающей среды для трансформаторов внутренней установки
Трансформатор, предназначенный для установки в помещении, подвергается дополнительному перегреву, значение которого составляет около половины значения превышения температуры воздуха в этом помещении. Испытания показали, что дополнительный перегрев масла в верхних слоях изменяется под действием тока нагрузки приблизительно так же, как изменяется превышение температуры в верхних слоях.
|
|
|
Для трансформаторов, установленных в металлическом или бетонном помещении, можно использовать формулу (1), заменив 
, на 
:
где 
- дополнительный перегрев масла в верхних слоях при номинальной нагрузке. Этот дополнительный перегрев рекомендуют определять во время испытаний, однако если результаты таких испытаний отсутствуют, допускается в качестве справочных использовать значения, приведенные в таблице 3. Приблизительное значение дополнительного перегрева масла в верхних слоях получают делением значений, приведенных в таблице 3, на два.
Таблица 3 - Поправки на температуру охлаждающей среды для трансформаторов внутренней установки
| Вид помещения | Количество установленных трансформаторов | Поправка (добавляется к эквивалентной температуре охлаждающей среды), °С | |||
| номинальная мощность трансформатора, кВ А | |||||
| 250 | 500 | 750 | 1000 | ||
| Подземные камеры с естественной вентиляцией | 1 | 11 | 12 | n | 14 |
| 2 | 12 | 13 | 14 | 16 | |
| 3 | 14 | 17 | 19 | 22 | |
| Подвальные этажи и сооружения с незначительной естественной вентиляцией | 1 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 2 | 8 | 9 | 10 | 12 | |
| 3 | 10 | 13 | 15 | 17 | |
| Сооружения с хорошей естественной вентиляцией, подземные камеры и подвальные этажи с принудительной вентиляцией | 1 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 2 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| 3 | 6 | 9 | 10 | 13 | |
| Трансформаторные киоски (см. примечание 2) | 1 | 10 | 15 | 20 | - |
| Примечания 1. Приведенные выше значения температурных поправок были рассчитаны для типичных режимов нагрузки подстанций с использованием характерных значений потерь в трансформаторах. Поправки получены в результате проведения серии испытаний с естественным и принудительным охлаждением в подземных камерах и закрытых подстанциях, а также в результате выборочных измерений, проводимых на подстанциях и в трансформаторных киосках. 2. Если испытание на нагрев было проведено на трансформаторе, установленном в киоске, как на едином собранном устройстве, внесение поправки на температуру внутри киоска не требуется. | |||||
Программа машинного расчета
2.8.1 Логическая схема
Расчет коэффициентов нагрузки применительно к данному трансформатору при заданном графике нагрузки с учетом изменения температуры охлаждающей среды, заданного ограничения температуры наиболее нагретой точки и износа производится методом итерации, при выполнении которого необходимо использование компьютера. Логическая схема такого метода итерации, включающая основные принципы, установленные настоящим стандартом, показана на рисунке 3.
Подобный метод итерации используется при выборе проектировщиком номинальных значений параметров для новых трансформаторов, если известны режимы нагрузки и температура охлаждающей среды.
Программа должна быть составлена таким образом, чтобы потребитель смог ввести исходные тепловые характеристики трансформатора, график нагрузки на заданный период, характер изменения температуры охлаждающей среды на этот период, а также необходимые, по его мнению, специальные ограничения температуры и износа.
Максимальную температуру наиболее нагретой точки и относительный износ рассчитывают для заданного графика нагрузки. Если максимальная температура не превышена и износ ниже принятого предельного значения, расчет повторяют при увеличенном значении множителя F,применяемого к каждой отдельной нагрузке К1 К2,..., Кn через постоянные интервалы времени t1, t2...,.tn. Множитель F повышают ступенями на 1 % для каждой итерации до тех пор, пока не будет достигнут один из пределов. Если при начальном расчете относительный износ больше принятого значения, расчет повторяют, используя уменьшенное до 2 % значение F.
Увеличение на множитель нагрузки и допуски на предельную температуру могут быть выбраны по-разному, в зависимости от типа трансформатора и параметров нагрузки. Составителю программы следует учитывать, что при температуре наиболее нагретой точки в пределах от 100 до 140 °С с увеличением коэффициента нагрузки на 2 % максимальная температура наиболее нагретой точки увеличивается более чем на 2 °С, а относительный износ приблизительно на 25 %.
Следует принимать такие допуски, чтобы избежать колебания результатов, обеспечивая при этом достаточную точность. При проверке программы с примерами, приведенными в таблицах 4 и 5, желательно получить более высокую точность, уменьшая эти допуски.
При расчете может быть использован не только метод итерации, но и другие альтернативные методы, если они дают аналогичные результаты.
2.8.2 Примеры расчета
Для того, чтобы показать диапазон значений входных и выходных данных и дать возможность потребителю проверить свою программу, в таблицах 4 и 5 приведены примеры расчета.
В первом примере (таблица 4) приведен простой расчет нагрузки за одни сутки с постоянной температурой охлаждающей среды и простым графиком нагрузки.
Второй пример (таблица 5) является расчетом нагрузки за целый год с тремя различными графиками нагрузки в течение года и температурой охлаждающей среды, представленной двойной синусоидальной функцией.
Рисунок 3 - Логическая схема программы машинного расчета коэффициента допустимой нагрузки
Продолжение рисунка 3
Окончание рисунка 3
Таблица 4 - Данные для расчета нагрузки за одни сутки при постоянной эквивалентной температуре охлаждающей среды
*** Ввод (1) *** Номинальные характеристики и данные трансформатора
категория трансформатора: распределительный;
вид охлаждения: ONAN
| - превышение температуры масла в верхних слоях, °С | 55,00 |
| - превышение средней температуры масла, °С | 44,00 |
| - разность температур наиболее нагретой точки и масла в верхних слоях, °С | 23,00 |
| х | - показатель степени при расчете температуры масла | 0,80 |
| у | - показатель степени при расчете температуры обмотки | 1,60 |
| R | - отношение нагрузочных потерь к потерям холостого хода | 5,00 |
| - тепловая постоянная времени масла, ч | 3,00 |
| - температура наиболее нагретой точки нормального износа, °С | 98,00 |
*** Ввод (2) *** Заданный график нагрузки
| Начало | Конец | Продолжительность, ч | Нагрузка, отн. ед. | |
| 1 | 0:00 | 12:00 | 12,00 | 0,70 |
| 2 | 12:00 | 14:00 | 2,00 | 1,340 |
| 3 | 14:00 | 24:00 | 10,00 | 0,700 |
*** Ввод (3) *** Данные температуры охлаждающей среды
| - эквивалентная температура охлаждающей среды, °С | 30,00 |
| - максимальная суточная температура, °С | 40,00 |
*** Ввод (4) *** Ограничения по температуре и нагрузке
| - предельная температура масла в верхних слоях, °С | 115,00 |
 макс
| - предельная температура наиболее нагретой точки, °С | 140,00 |
| Lмакс | - предельный относительный износ | 1,00 |
| F | - множитель кривой нагрузки (постоянная или изменяющаяся величина) | ПОСТОЯННАЯ |
*** Вывод ***
| Температура масла в верхних слоях, макс, °С | Температура наиболее нагретой точки, макс,°С | Относительный износ за сутки, отн. ед. |
| 98,35 | 135,08 | 0,935 |
| Температура масла в верхних слоях, °С | Температура наиболее нагретой точки, °С | |
| 1 | 75,34 | 88,34 |
| 2 | 98,35 | 135,08 |
| 3 | 76,15 | 89,15 |
Таблица 5 - Данные для расчета нагрузки на полный год при температуре охлаждающей среды, определяемой методом двух синусоид, и по трем различным графикам нагрузки
*** Ввод (1) *** Номинальные характеристики и данные трансформатора
категория трансформатора: распределительный;
вид охлаждения: ONAN
| - превышение температуры масла в верхних слоях, °С | 55,00 |
| - превышение средней температуры масла, °С | 44,00 |
| - разность температур наиболее нагретой точки и масла в верхних слоях, °С | 23,00 |
| х | - показатель степени при расчете температуры масла | 0,80 |
| у | - показатель степени при расчете температуры обмотки | 1,60 |
| R | - отношение нагрузочных потерь к потерям холостого хода | 5,00 |
| - тепловая постоянная времени масла, ч | 3,00 |
| - температура наиболее нагретой точки нормального износа, °С | 98,00 |
*** Ввод (2) *** Заданный график нагрузки
| Период 1 | 1/1 | 17/4* | ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ (в сутках): | 107 |
| Начало | Конец | Продолжительность, ч | Нагрузка, отн. ед. | |
| 1 | 0:00 | 8:00 | 8,00 | 0,700 |
| 2 | 8:00 | 11:00 | 3,00 | 1,000 |
| 3 | 11:00 | 14:00 | 3,00 | 0,800 |
| 4 | 14:00 | 16:00 | 2,00 | 1,360 |
| 5 | 16:00 | 19:30 | 3,50 | 0,850 |
| 6 | 19:30 | 24:00 | 4,50 | 0,700 |
| Период 2 | 18/4 | 17/10 | ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ (в сутках): | 183 |
| Начало | Конец | Продолжительность, ч | Нагрузка, отн. ед. | |
| 1 | 0:00 | 10:00 | 10,00 | 0,700 |
| 2 | 10:00 | 13:00 | 3,00 | 1,000 |
| 3 | 13:00 | 15:00 | 2,00 | 1,360 |
| 4 | 15:00 | 20:00 | 5,00 | 0,900 |
| 5 | 20:00 | 24:00 | 4,00 | 0,700 |
| Период 3 | 18/10 | 31/12 | ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ (в сутках): | 75 |
| Начало | Конец | Продолжительность, ч | Нагрузка, отн. ед. | |
| 1 | 0:00 | 8:00 | 8,00 | 0,700 |
| 2 | 8:00 | 11:00 | 3,00 | 1,000 |
| 3 | 11:00 | 14:00 | 3,00 | 0,800 |
| 4 | 14:00 | 16:00 | 2,00 | 1,360 |
| 5 | 16:00 | 19:30 | 3,50 | 0,850 |
| 6 | 19:30 | 24:00 | 4,50 | 0,700 |
17/4* - 17 апреля
*** Ввод (3) *** Данные температуры охлаждающей среды
| - среднегодовая температура охлаждающей среды, °С | 11,47 |
| А | - амплитуда годового изменения, °С | 8,05 |
| В | - амплитуда суточного изменения при расчете износа, °С | 5,10 |
| Вm | - амплитуда суточного изменения при расчете максимальной температуры, °С | 11,15 |
| DX | - самый жаркий день в году | 199 |
| ТХ | - самое жаркое время дня | 14:00 |
*** Ввод (4) *** Ограничения температуры и нагрузки
| - предельная температура масла в верхних слоях, °С | 115,00 |
| θhмакс | - предельная температура наиболее нагретой точки, °С | 140,00 |
| Lмакс | - предельный относительный износ, отн. Ед. | 1,00 |
| F | - множитель кривой нагрузки (постоянная или изменяющаяся величина) | ПОСТОЯННАЯ |
*** Вывод ***
| Период | Начало | Конец | Температура масла в верхних слоях, макс,°С | Температура наиболее нагретой точки, макс, °С | Относительный износ, отн. Ед. |
| 1 | 1/1 | 17/4 | 84,77 | 122,39 | 0,237 |
| 2 | 18/4 | 17/10 | 96,20 | 133,82 | 1,160 |
| 3 | 18/10 | 31/12 | 84,84 | 122,46 | 0,266 |
Относительный износ за год L = 0,706 отн. ед.
| Период 1 | Температура масла в верхних слоях, °С | Температура наиболее нагретой точки, °С |
| 1 | 46,89 | 59,89 |
| 2 | 67,28 | 90,28 |
| 3 | 66,52 | 82,61 |
| 4 | 84,77 | 122,39 |
| 5 | 63,29 | 81,03 |
| 6 | 40,12 | 53,12 |
Относительный износ за период L (1) = 0,237 отн. ед.
| Период 2 | Температура масла в верхних слоях, °С | Температура наиболее нагретой точки, °С |
| 1 | 60,72 | 73,72 |
| 2 | 78,40 | 101,40 |
| 3 | 96,20 | 133,82 |
| 4 | 70,78 | 90,21 |
| 5 | 49,13 | 62,13 |
Относительный износ за период L (2) = 1,160 отн. ед.
| Период 3 | Температура масла в верхних слоях, °С | Температура наиболее нагретой точки, °С |
| 1 | 46,96 | 59,96 |
| 2 | 67,34 | 90,34 |
| 3 | 66,59 | 82,68 |
| 4 | 84,84 | 122,46 |
| 5 | 63,36 | 81,10 |
| 6 | 40,19 | 53,19 |
Относительный износ за период L (3) = 0,266 отн. ед,
ТАБЛИЦЫ ДОПУСТИМЫХ НАГРУЗОК
Ограничения, принятые в таблицах допустимых нагрузок
В настоящей части приведены допустимые режимы нагрузок различных типов трансформаторов. Данные таблиц и рисунков 3.2-3.4 рассчитаны по формулам, приведенным в 2.4-2.6, и с использованием тепловых характеристик трансформатора (таблица 2).
Не следует ожидать высокой точности от кривых на рисунках и данных таблиц из-за принятых необходимых допущений:
а) суточное изменение нагрузки представлено упрощенным и двухступенчатым графиком (рисунок 4);
б) используемые при расчете тепловые характеристики (указанные в таблице 2) могут не соответствовать характеристикам рассматриваемого трансформатора;
в) температура охлаждающей среды за всю продолжительность графика нагрузки (24 ч) принимается постоянной;
г) нецелесообразно учитывать при расчете поправочный коэффициент на изменение сопротивления обмоток от температуры (2.4.3) в таблицах, в которых значения не зависят от температуры охлаждающей среды. Вместо него для трансформаторов с охлаждением OD этот поправочный коэффициент заменен следующим
(12)
Потребителям настоятельно рекомендуется делать свои собственные расчеты на основе более точных тепловых характеристик и использовать более реальный график нагрузки.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 687; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!