Обеспечение безопасных условий эксплуатации силовых трансформаторов при тепловых воздействиях токов коротких замыканий

Введение. Силовые трансформаторы относятся к основному оборудованию систем электроснабжения промышленных предприятий. Одними из основных показателей, определяющими срок службы трансформатора, в том числе его эксплуатационные характеристики, являются состояние и остаточный ресурс его изоляции. Старение и износ изоляции напрямую связаны с температурными режимами работы трансформатора в процессе эксплуатации, а также надёжной работой системы охлаждения. Данное направление научных исследований является актуальным, особенно если речь идёт о силовых трансформаторах, работающих при номинальных нагрузках.

Материалы и методы. В качестве объекта исследования рассматриваются силовые трансформаторы районных подстанций, питающие промышленные и транспортные предприятия. В статье рассмотрены режимы работы силовых трансформаторов, которые обусловлены неравномерной загруженностью фаз и короткими замыканиями. Все эти факторы приводят к температурным деформациям изоляции силовых трансформаторов и, как правило, к выходу из строя силовых трансформаторов.

Результаты исследования. В работе рассматривается разработанная авторами принудительная система охлаждения силовых трансформаторов, которая позволяет увеличить поверхность охлаждения силового трансформатора и объем охлаждающей жидкости. Были выполнены тепловые расчёты нагрева элементов конструкции силового трансформатора при традиционной и предложенной авторами системах охлаждения. Сравнительный анализ и расчёты показали целесообразность использования разработанной системы охлаждения силовых трансформаторов, которая позволяет продлить срок службы изоляции. Разработанная система охлаждения является принудительной. В качестве дополнительного расширителя авторами был использован бак резервного силового трансформатора. Данное конструктивное решение может быть реализовано для трансформаторов, работающих при низких температурах, а также при продолжительных предельных нагрузках.

Выводы. Разработанная система охлаждения не требует больших затрат на приобретение дополнительного оборудования и техническое обслуживание, может быть использована в энергетических хозяйствах промышленных предприятий и на предприятиях железнодорожного транспорта.

1. Фигурнов, Е. П. Релейная защита сетей тягового электроснабжения переменного тока / Е.П. Фигурнов. — Москва : Маршрут, 2006. — 272с.

2. ГОСТ Р 51559–2000. Государственная система обеспечения единства измерений. Трансформаторы силовые масляные классов напряжения 110 и 220 кВ и автотрансформаторы напряжением 27,5 кВ для электрических железных дорог переменного тока / Межгосударственный Совет по стандартизации, метрологии и сертификации. — Москва : Стандартинформ, 2000. — 13 с.

3. ГОСТ Р 52719–2007. Государственная система обеспечения единства измерений. Трансформаторы силовые. Общие технические условия / Межгосударственный Совет по стандартизации, метрологии и сертификации. — Москва : Стандартинформ, 2007. — 40 c.

4. Испытание трансформаторов малой и средней мощности на напряжение до 35 кВ включительно / под ред. Г. П. Терезы. — Москва : Энергия, 1969. — 296 c.

5. Киш, Л. Нагрев и охлаждение трансформаторов / пер. с венг. М.А. Бики ; ред. пер. с венг. Г. Е. Тарле. — Москва : Энергия, 1980. — 208 с.

6. Liu, J. Transformer Simulation and Evaluation of Power Winding Short-circuit Dynamic Stability / J. Liu, A. H. Zhang // Transformer. — 2012. — Vol. 49, No. 6. — Р. 14–25.

7. Analysis of thermal state of power transformer of captive power plant / Y.N. Kondrashova,R.R. Khramshin, A.A. Nikolaev, G.V. Shurygina // Procedia Engineering. — 2015. — Vol. 129. — Р. 832–838.

8. German, L.A. Сalculation of short-circuit currents in ac traction railroad networks / L.A. German,A.V. Sharov // Электричество. — 2003. — № 3. — С. 27–34.

9. Guy, A. Automated calculation of short-circuit currents using software «elplek» / A. Guy, S. Didenko // Науковий вісник нубіп України. Серія: Техніка та енергетика АПК. — 2014. — № 194-2. — С. 82-90.

10. Tian, M. Short-circuit reactances of a controllable reactor of multi-parallel branch type's influence on its branch reactances and currents / M. Tian, D. Yang // Diangong jishu xuebau. — 2014. — Vol. 29, No. 7. — P. 237– 243.