Меню

Что будет если перегрузить трансформатор тока



Перегрузка трансформатора – режим, сокращающий срок эксплуатации устройства

Трансформатор – это электрический аппарат, служащий для преобразования переменного тока одного напряжения в другое. Принцип работы основан на электромагнитной индукции.

Какие бывают трансформаторы

Какие бывают трансформаторы

Виды трансформаторов

Трансформаторы различаются по техническим характеристикам и назначению, они подразделяются на несколько видов, это:

  1. Силовые – служат для преобразования электрической энергии в электрических сетях различного напряжения (0,4/10,0/35,0/110,0/220,0/500,0/1150,0 кВ) промышленной частотой 50 Гц. Устанавливаются на трансформаторных подстанциях и специально оборудованных основаниях и площадках. Различаются по конструкции системы охлаждения (масляные и сухие), количеству обмоток (2-х, 3-х и более обмоток).
  2. Сетевые – используются для электроснабжения низковольтных приборов бытовых и прочих устройств. Различаются по количеству обмоток на вторичной стороне и выдаваемому напряжению (от 1,5 до 127,0 В), первичное напряжение при этом – 220 В. Это низкочастотные трансформаторы.
  3. Автотрансформаторы – отличительной особенностью данных устройств является то, что одна обмотка является частью второй (первичная вторичной или вторичная первичной), благодаря чему появляется возможность регулировки напряжения на одной из обмоток.
  4. Трансформаторы тока – устройства, первичная обмотка которых включается в цепь питания источника электрической энергии, а к вторичной подключаются приборы, рассчитанные на токи меньших значений. Используются в системах учета и контроля электрической энергии. Выпускаются на все классы напряжений. Главной технической характеристикой является коэффициент трансформации, определяющийся как отношение тока в первичной обмотке, к току во вторичной обмотке. Различаются по классу точности, различаются по типу изоляции (масляные, литые, газовые, сухие), по принципу преобразования тока (электромагнитные, электронно-оптические, магнито-полупроводниковые), по конструкции первичной обмотки (катушечные, проходные, шинные), по условиям размещения и типу трансформируемых величин.
  5. Трансформаторы напряжения, измерительные – по принципу работы схожи с силовыми трансформаторами. Отличие в назначении – используются в системах учета и контроля качества электрической энергии.

Принцип работы

Работа трансформатора основана на принципе электромагнитной индукции, которая создается в магнитной сердечнике аппарата.

Электромагнитная индукция возникает под воздействием электрического тока проходящего в первичной обмотке устройства, и посредством ее возникает электрический ток во вторичной обмотке.

Принцип работы трансформатора

Первичная и вторичная обмотка устройства

Основные характеристики

Мощность – определяет количество мощности потребителей, которых возможно подключить к данному устройству в нормальном режиме работы;

Напряжение – определяет характеристики электрической сети, для которых предназначено устройство.

Режимы работы трансформатора

  1. Рабочий режим – когда устройство работает в соответствии с заданными техническими параметрами и в соответствии с предъявляемыми требованиями.
  2. Режим холостого хода – в данном режиме работы в первичной обмотке протекает ток холостого хода, вторичная сеть – разомкнута (нагрузка отсутствует);
  3. Режим короткого замыкания – аварийный режим работы, характеризуется замыканием вторичной обмотки накоротко.

Еще один режим, который может возникнуть в процессе эксплуатации – это режим перегрузки, характеризующийся еще не режимом короткого замыкания, но, тем не менее, параметрами, не соответствующими рабочему режиму работы.

Перегрузка трансформатора, ее виды

Совокупность допустимых нагрузок и перегрузок – определяет нагрузочную способность трансформатора.

Допустимая нагрузка – нагрузка, соответствующая номинальному режиму работы, неограниченная по времени, при которой не происходит износ изоляции обмоток, вызываемый нагревом в процессе работы.

Перегрузка – режим работы, вызванный подключением мощности нагрузки больше номинальной или температуры окружающей среды больше расчетной. При перегрузке происходит ускоренный износ изоляции обмоток.

  1. Систематические – вызванные суточным графиком работы. Такие режимы работы должны соответствовать допустимым коэффициентам перегрузки и времени их прохождения для каждого конкретного устройства.
  2. Аварийные – вызванные аварийными ситуациями. Перегрузки данного вида бывают:
  • Кратковременные;
  • Длительные.

Перегрузка масляных трансформаторов

Масляный трансформатор – силовой агрегат, в котором в качестве охлаждающей жидкости используется масло.

Режим работы аппаратов подобного типа регламентирован ГОСТ 14209-97 (МЭК354-91) «Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов», который введен в действие в 2001 году.

Предельные значения температуры и тока для режима перегрузок:

Тип нагрузки Трансформаторы
Распределительные средней мощности Большой мощности
Систематические
Значения электрического тока (относительных единиц) 1,5 1,5 1,3
Температура наиболее нагретого участка, °С 140 140 120
Температура охлаждающего реагента (масла) в верхнем слое, °С 105 105 105
Аварийные, продолжительные
Значения электрического тока (относительных единиц) 1,8 1,5 1,3
Температура наиболее нагретого участка, °С 150 140 130
Температура охлаждающего реагента (масла) в верхнем слое, °С 115 115 115
Аварийные, кратковременные
Значения электрического тока (относительных единиц) 2,0 1,8 1,5
Температура наиболее нагретого участка, °С См.примечания 160 160
Температура охлаждающего реагента (масла) в верхнем слое, °С См.примечания 115 115
  • Для аварийных перегрузок, которые имеют кратковременный характер, предельные значения температуры охлаждающего реагента (масла) в верхнем слое и наиболее нагретого участка – не установлены. Причиной этого, является то, что при эксплуатации подобного типа оборудования, нет возможности осуществлять контроль продолжительности аварийной перегрузки данного типа трансформаторов.
  • При эксплуатации распределительных трансформаторов необходимо не забывать, что при температуре превышающей 140-160 °С, возможно выделение пузырьков газа, снижающих электрическую прочность изоляции.
Читайте также:  Как можно сделать генератор постоянного тока

Перегрузка трансформаторов тока

Устройство и режим работы устройств регламентированы ГОСТ 7746-2001 «Трансформаторы тока. Общие технические условия», принят Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 20 от 1 ноября 2001 г.) и введен в действие 01.01.2003 года.

Перегрузка данного типа аппаратов возникает при подключении нагрузки больше номинальной, в связи с этим, величина тока в первичной сети, увеличивается, что негативно отражается на изоляции устройства.

Защита от перегрузки

Для создания безопасных и надежных условий работы всех элементов электрических сетей и устройств, предусматриваются разнообразные системы защиты от не стандартных ситуаций, к которым относятся и режимы перегрузок.

Защита от перегрузок бывает основана на использовании:

  • Предохранителей и автоматических выключателей;
  • Релейной защиты (максимальная токовая защита; защита по току отсечки; защита от токов нулевой последовательности; дифференциальная токовая защита.)
  • Газовой защиты;
  • Пожарной защиты;
  • Системой использования специальных программ и автоматизации процессов.

Требования к условиям защиты различных типов трансформаторов регламентированы Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) глава3.1 «Защита электрических сетей до 1 кВ» и глава 3.2 «Релейная защита».

Источник

Объявления

Если вы интересуетесь релейной защитой и реле, то подписывайтесь на мой канал

Перегрузка трансформатора тока

Чтобы отправить ответ, вы должны войти или зарегистрироваться

Сообщений 6

1 Тема от wereteno3 2015-01-19 17:06:06

  • wereteno3
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2014-07-26
  • Сообщений: 59
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Тема: Перегрузка трансформатора тока

Подскажите пожалуйста. Возможно ли и на сколько превышать первичный ток трансформатора тока. Допустим ТТ 400/5, можно ли длительно увеличить ток на 5-10% до 430А? Или в данном случае необходимо только менять ТТ, и где можно почитать про это?

2 Ответ от doro 2015-01-19 17:51:57

  • doro
  • свободный художник
  • Неактивен
  • Откуда: г. Краснодар
  • Зарегистрирован: 2011-01-08
  • Сообщений: 9,493

Re: Перегрузка трансформатора тока

Да вопрос вроде бы где-то здесь поднимался, а мне и по рабте пришлось разбираться.
Нигде ограничений по току ТТ не нашел. Взял за основу допустимый перегруз питаемой нагрузки. Самым слабым звеном здесь оказалось устройство КРБ-126, допускает длительный перегруз по току 10% По измерениям и учету спросите у метрологов. Так что в первом приближении допустимо.
Но вот что понимать под «длительно»? Если это — постоянно, то ТТ все же нужно заменить. Хотя бы из тех соображений, что за время очень длительного предусмотренного перегруза может наложиться менее длительный непредусмотренный.

3 Ответ от Дмитрий Павлов 2015-01-19 17:54:34

  • Дмитрий Павлов
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2011-05-24
  • Сообщений: 136
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Перегрузка трансформатора тока

Смотри ГОСТ 7746-2001 раздел 6 «Требования по нагреву»

4 Ответ от wereteno3 2015-01-19 21:37:34

  • wereteno3
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2014-07-26
  • Сообщений: 59
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Перегрузка трансформатора тока

Спасибо за ответы. Тоже находил цифру в 10%, но все-же решил узнать более точно. Длительно- примерно сутки- двое, на случай аварии. Просто у меня слабое звено в оборудовании оказался ТТ, а потребителю необходимо увеличение мощности ( с пересчетом уставок защит) и в итоге у меня на период нестандартных ситуаций может быть перегруз около 5-10%.

5 Ответ от doro 2015-01-19 21:50:06

  • doro
  • свободный художник
  • Неактивен
  • Откуда: г. Краснодар
  • Зарегистрирован: 2011-01-08
  • Сообщений: 9,493

Re: Перегрузка трансформатора тока

У нас было немного круче. Рассматривалось усиление транзита 220 кВ Ростов — Краснодар (в какой-то степени в связи с олимпиадой, но вопрос висел давно) с 600 А до 1000 А для аварийного режима. Ограничение было по единственному элементу — СВ-220 на одной из подстанций транзита, остальные элементы проблем не вызывали. Вот тогда меня и подпрягли к анализу. Выключатель, насколько помню, МКП-220, максимальный Ктт=600/5. Вскрытие выключателя со сливом масла, поиски подходящего ТТ и прочее и прочее, связанные с финансовыми планами соответствующего ПМЭС. РДУ попыталось обойтись организационными мерами. Далее ушел на пенсию, уж и не знаю — заменили ТТ, или решили обойтись.
Каждый ремонт или реконструкция проходит три стадии: хай-тек, хай так и хрен с ним.

6 Ответ от GRadFar 2015-01-20 05:53:56 (2015-01-20 06:12:36 отредактировано GRadFar)

  • GRadFar
  • GRadFar
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Откуда: г. Алматы, Казахстан
  • Зарегистрирован: 2012-08-08
  • Сообщений: 1,467
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Перегрузка трансформатора тока

ГОСТ 7746-2001:
6.6.2 Наибольшие рабочие первичные токи трансформаторов на номинальные токи до 10000 А
должны соответствовать указанным в таблице 10.
Таблица 10
Наименование параметра Значение, А
Номинальный первичный ток I1ном
1 5 10 15 20 30 40 50 75 80 100 150 200 300 400 500 600 750 800 1000 1200 1500 2000 3000 4000 5000 6000 8000 10000
Наибольший рабочий первичный ток I1нр
1 5 10 16 20 32 40 50 80 80 100 160 200 320 400 500 630 800 800 1000 1250 1600 2000 3200 4000 5000 6300 8000 10000
. По согласованию между потребителем и изготовителем допускается кратковременное, не более 2 ч в
неделю
, повышение первичного тока на 20 % по отношению к наибольшему рабочему первичному
току.
Дабы не подставиться — запросите производителя о возможности перегруза. Откажет — тогда:

потребителю необходимо увеличение мощности

Потребителю, запросившему увеличение — ТЗ с заменой ТТ. Пусть оплачивает.

Читайте также:  Если пальцы бьются током

Источник

Последствия воздействия нагрузки на трансформатор выше номинальной

Действительный срок службы трансформатора в значительной степени зависит от исключительных воздействий, таких как перенапряжения, короткие замыкания в сети и аварийные перегрузки. Вероятность безотказной работы при таких воздействиях, возникающих отдельно или в сочетании, зависит в основном от:
— амплитуды и длительности воздействия;
— конструкции трансформатора;
— температуры различных частей трансформатора;
— содержания кислорода и других газов в изоляции и масле;
— количества, размера и вида частиц примесей;
— содержания влаги в изоляции и масле.
Предполагаемый нормальный срок службы — это некоторая условная величина, принимаемая для непрерывной постоянной нагрузки при нормальной температуре охлаждающей среды и номинальных условий эксплуатации. Нагрузка и/или температура охлаждающей среды, превышающие номинальную, вызывают ускоренный износ и создают некоторую степень риска.
Целью вышеуказанных стандартов является определение степени риска и установление некоторых ограничений режимов нагрузки трансформаторов, превышающих номинальные значения.

Последствия нагрузки трансформатора, выше ее номинального значения могут быть следующими:
а) температура обмоток, отводов, изоляции и масла увеличиваются и могут достигнуть неприемлемого уровня;
б) индукция магнитного потока рассеяния увеличивается, вызывая увеличение вихревых токов, нагревающих металлические части;
в) сочетание главного потока и увеличенного потока рассеяния накладывает ограничение на возможное перевозбуждение магнитной системы;
г) с изменением температуры изменяется содержание влаги и газа в изоляции и масле;
д) вводы, переключатели, подсоединения отводов, и трансформаторы тока будут подвергаться более жестким воздействиям, которые могут превысить их проектный уровень.
Как следствие, появляется риск повреждения, связанный с величиной тока и температуры. Этот риск может привести к повреждению во время превышения нагрузки или иметь кумулятивный эффект в течение многих лет.

Опасность при кратковременных аварийных воздействиях

а) Главным риском во время кратковременной нагрузки является снижение электрической прочности вследствие образования пузырьков газа в области высокой напряженности, т. е. у обмоток или на отводах. Эти пузырьки могут возникать в бумажной изоляции, когда температура наиболее нагретой точки достигает 140—160 °С при нормальном содержании влаги в изоляции. С повышением влагосодержания критическая температура начала образования пузырьков может снизиться.
Газовые пузырьки образовываться на поверхности неизолированных металлических деталей, когда их температура вследствие увеличения индукции потока рассеяния повыситься выше 180°С, что приводит к разложению масла.
б) Временное уменьшение механической прочности вследствие высокой температуры может привести к снижению прочности обмоток при воздействии токов короткого замыкания.
в) Повышение давления во вводах может привести к утечке масла и повреждению ввода. Во вводе также могут образовываться пузырьки газа при температуре изоляции выше 140 °С.
г) Переключения при больших токах могут вызывать повреждения в переключателе.

Опасность длительной перегрузки

а) Ускоренное старение витковой изоляции и снижение ее механической прочности. Если это снижение значительно, снижается срок службы трансформатора, особенно если он подвержен воздействию токов короткого замыкания.
б) Ускоренному старению подвержены и другие части изоляции.
в) Вследствие воздействия высокой температуры и больших токов увеличивается сопротивление контактов переключающих устройств.
г) Старению подвергаются и уплотнения бака, которые становятся более хрупкими. Риск повреждения при кратковременном воздействии обычно исчезает при уменьшении уровня нагрузки до номинальной, но для общего уровня надежности кратковременные воздействия могут иметь более серьезные последствия, чем длительные воздействия.
Стандарты предусматривают, что нагрузочная способность может быть ограничена как для кратковременных, так и длительных воздействий. Таблицы и диаграммы, рассчитанные согласно традиционным методам определения механических свойств бумажной изоляции под воздействием времени и температуры наиболее нагретой точки обмотки, являются основой рассмотрения риска немедленного повреждения.

Ограничения, вызванные размерами (мощностью) трансформатора

Чувствительность трансформаторов к нагрузкам выше номинальной обычно зависит от мощности трансформатора. С увеличением мощности наблюдается следующая тенденция:
а) плотность потока рассеяния увеличивается;
б) усилия при коротких замыканиях возрастают;
в) увеличивается объем электрически напряженной изоляции;
г) становится более трудным точное определение температуры горячей точки.
Поэтому большие трансформаторы могут быть более чувствительны к нагрузке выше номинальной, чем трансформаторы меньшей мощности. Кроме того, последствия повреждения большого трансформатора более серьезны, чем для трансформатора меньшего размера.

Читайте также:  Сила тока в цепи пропорциональна напряжению при постоянном сопротивлении

Чтобы установить разумную степень риска, стандарты рассматривают три категории трансформаторов:
а) распределительные трансформаторы, для которых учитываются только температура наиболее нагретой точки и степень разложения (старения) изоляции;
б) трансформаторы средней мощности, для которых воздействие поля рассеяния не является критическим, но должны учитываться различные способы охлаждения;
в) большие силовые трансформаторы, в которых эффект полей рассеяния может быть значительным и последствия повреждения очень тяжелыми.

Источник

Допустимые перегрузки трансформаторов

Допустимые перегрузки трансформаторовПри эксплуатации силовых трансформаторов приходится в отдельные часы суток перегружать их так, чтобы за счет недогрузки в другие часы обеспечить суточный износ изоляции обмоток от перегрева не выше того износа, который отвечает номинальному режиму работы трансформатора, поскольку изменение температуры изоляции на 6 °С вызывает изменение срока службы ее вдвое.

Длительность t ежедневно допустимой систематической перегрузки трансформатора , оцениваемой коэффициентом превышения нагрузки K2 , зависит от коэффициента начальной нагрузки K 1 трансформатора, номинальной мощности его Sном, системы охлаждения, постоянной времени нагрева и эквивалентной температуры охлаждающего воздуха, соответствующей данному периоду года.

Коэффициенты K1 и K2 определяют отношениями эквивалентных соответственно начального и максимального токов к номинальному току трансформатора, причем под эквивалентными величинами понимают их средние квадратические значения до наступления наибольшей нагрузки и за период ее максимума.

Графики нагрузочной способности трансформаторов К 2 ( K1 ), отвечающие различной длительности t систематической перегрузки (рис. 1 ), позволяют по заданному начальному состоянию трансформатора, характеризуемому коэффициентом K1 определяемому по суточному графику нагрузки I ( t ) за 10 ч до наступления максимума ее, и заданной продолжительности t систематической перегрузки найти допустимый коэффициент перегрузки К2 на период максимальной нагрузки трансформатора.

Графики нагрузочной способности трехфазных трансформаторов номинальной мощностью до 1000 кВА с естественной циркуляцией воздуха и масла и постоянной времени нагрева 2,5 ч при эквивалентной температуре охлаждающего воздуха 20 °С

Рис. 1. Графики нагрузочной способности трехфазных трансформаторов номинальной мощностью до 1000 кВА с естественной циркуляцией воздуха и масла и постоянной времени нагрева 2,5 ч при эквивалентной температуре охлаждающего воздуха 20 °С.

Эквивалентная температура охлаждающего воздуха — неизменная температура его, при которой имеет место тот же износ изоляции обмоток трансформатора, несущего неизменную нагрузку, что и при существующей переменной температуре воздуха. При практически неизменной нагрузке и отсутствии систематических суточных и сезонных колебаний эквивалентную температуру охлаждающего воздуха принимают равной 20 °С.

Если максимум среднего графика нагрузки I (t) в летнее время меньше номинальной мощности трансформатора, то в зимние месяцы допускается дополнительная 1 %-я перегрузка трансформатора на каждый процент недогрузки летом, но не более чем на 15 %, причем суммарная нагрузка должна быть не более 150 % номинальной.

В аварийных случаях допускают кратковременную перегрузку трансформаторов сверх номинальной , которая сопровождается повышенным износом изоляции обмоток и снижением срока службы трансформаторов (смотрите таблицу).

Допустимые кратковременные перегрузки трансформаторов при аварийных режимах

Такие перегрузки допустимы при всех системах охлаждения независимо от предшествующего режима, температуры охлаждающего воздуха и места установки трансформаторов при условии, что температура масла в верхних слоях не выше 115°С. Помимо этого, для маслонаполненных трансформаторов, работающих с коэффициентом начальной нагрузки К1

При переменной нагрузке на подстанцию с несколькими трансформаторами необходимо составить график включений и отключений параллельно работающих трансформаторов с тем, чтобы добиться экономичных режимов их работы.

В реальных условиях приходится несколько отклоняться от расчетного режима с тем, чтобы число оперативных переключений каждого трансформатора не превышало десяти в течение суток, т. е. не приходилось бы отключать трансформаторы менее чем на 2 — 3 ч.

Допустимые перегрузки трансформаторов

При параллельной работе трансформаторов суммарная нагрузка на трансформаторную подстанцию должна обеспечить достаточную нагрузку каждому из них, о чем судят по показаниям соответствующих амперметров, установка которых для трансформаторов номинальной мощностью 1000 кВА и выше обязательна.

Современные трансформаторы, работающие при большой магнитной индукции, не должны находиться в эксплуатации при значительном повышении первичного напряжения, так как это сопровождается увеличением потерь электрической энергии на нагрев магнитопроводов. Длительное повышение первичного напряжения при нагрузке трансформатора не выше номинальной допускают до 5 % напряжения данного ответвления, а при нагрузке его на 25 % номинальной мощности — до 10 %, которое может быть допущено и при нагрузке не выше номинальной длительностью до 6 ч в сутки.

Степень неравномерности нагрузки по фазам трансформатора не должна превышать 20 %. Она определяется так:

K н = (I мах — I ср / I ср) х 100,

где, I мах — ток перегруженной фазы в момент наибольшей нагрузки трансформатора, I ср — средний ток трех фаз трансформатора в тот же момент.

Источник