Последствия при перегрузке трансформаторов тока (реальный пример)

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

В сегодняшней статье я хотел бы поделиться с Вами информацией по перегрузке трансформаторов тока и последствиями, возникающими при этом явлении.

В качестве примера я сошлюсь на реальный случай, который произошел буквально на днях на одной из распределительных подстанций.

В общем, дело было так. Низковольтная распределительная подстанция, щит 220 (В).

Прошу обратить внимание на то, что трехфазные сети с изолированной нейтралью и линейным напряжением 220 (В) и 500 (В) все еще используются у нас на производстве, поэтому особо не удивляйтесь.

На одном из фидеров ведется коммерческий учет электроэнергии с помощью счетчика ПСЧ-4ТМ.05МК.16, который подключен через два трансформатора тока ТОП-0,66 с коэффициентом трансформации 50/5. Сейчас про схему подключения я говорить не буду — на эту тему читайте отдельную статью: схемы подключения счетчиков электрической энергии через трансформаторы тока.

Для контроля тока нагрузки в фазе А подключен щитовой амперметр типа Э30, откалиброванный на коэффициент трансформации 50/5.

Вот принципиальная однолинейная схема этого присоединения.

Вот графики нагрузок за последние 2 месяца: сентябрь и октябрь. Эти данные я выгрузил из 30-минутных профилей мощности данного электросчетчика.

Средняя нагрузка за сентябрь составила 8,04 (А), максимальная нагрузка — 43,2 (А).

Средняя нагрузка за октябрь составила 11,7 (А), максимальная нагрузка — 103,05 (А).

Ничего не предвещало беды, пока потребитель однажды резко не увеличил потребляемую мощность. Как видите, с середины октября нагрузка стала частенько превышать 50 (А). Дело в том, что в это время потребитель приобрел и установил какой-то мощный станок. Соответственно, нагрузка на фидере резко возросла и порой превышала более 100% от номинального первичного тока наших ТТ.

Но всем известно, что у трансформаторов тока имеется некоторая перегрузочная способность и он способен кратковременно выдерживать некоторое увеличение нагрузки.

Существует единственный и действующий ГОСТ 7746-2001, по которым изготавливают трансформаторы тока и в котором упоминается про их допустимую перегрузку. В п.6.6.2 этого ГОСТа говорится следующее:

А вот эта самая таблица 10 (для наглядности я ее разбил на несколько частей).

Как видите, наибольший рабочий первичный ток не у всех ТТ превышает номинальный.

Чуть ниже по тексту в этом ГОСТе имеется примечание о том, что допускается кратковременно увеличивать первичный ток трансформаторов тока на 20% по отношению к его наибольшему рабочему первичному току, но по согласованию с производителем и не более 2 часов в неделю.

В нашем же случае потребитель ничего не согласовывал, а просто увеличил первичный ток ТТ даже не на 20%, а более, чем на 100%, что и привело к следующим последствиям.

Повышенный ток вызвал значительный нагрев обмоток ТТ. По фотографиям оплавленных корпусов уже снятых трансформаторов тока видно, что в основном грелась вторичная обмотка. Это объясняется тем, что при превышении тока нагрузки магнитопровод мог уйти в насыщение, а следовательно, грелась не только вторичная обмотка, но и само «железо».

Если бы оперативный персонал при периодическом осмотре вовремя не заметил зашкалившую стрелку амперметра и не почувствовал запах гари и оплавленной изоляции, то последствия могли быть еще более серьезней, например, вплоть до короткого замыкания. Вот ссылочка, где на примерах из своей практики я рассказывал про последствия от коротких замыканий. Тогда бы точно пришлось менять не только трансформаторы тока.

Поэтому и было решено немедленно отключать данный фидер!

По этому инциденту пока еще ведется расследование, но в любом случае за нарушение эксплуатации электроустановки потребитель понесет наказание, согласно действующего законодательства (скорее всего штраф). Естественно, что ему же придется оплатить приобретение новых трансформаторов тока и услуги по их замене.

С учетом изменившейся нагрузки потребитель запросил увеличить выделяемую мощность, поэтому было решено установить трансформаторы тока ТТИ-А с коэффициентом трансформации 150/5, что мы успешно и сделали. Также нам пришлось заменить щитовой амперметр, откалиброванный на коэффициент 150/5 с пределом 150 (А).

Замену трансформаторов тока, как на высоковольтных, так и на низковольтных подстанциях, по тем или иным причинам мы производим с регулярной периодичностью.

Вот буквально около месяца назад на этой же подстанции мы производили замену стареньких трансформаторов тока КЛ-0,66 на ТТИ-А. У меня даже фотографии сохранились — до замены и после. Причина замены: не прошли очередную поверку.

Зачастую старые ТТ, в основном такие как, ТК-10 или ТК-20 выходят из строя по причине ухудшения изоляции первичной обмотки, но об этом я напишу как-нибудь в следующий раз.

В конце статьи посмотрите видеоролик, который я снял в момент перегрузки трансформаторов тока на данном фидере — очень впечатляет такой режим работы:

Источник

Допустимые перегрузки трансформаторов

При 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.

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.

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.

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.

Допустимые кратковременные перегрузки трансформаторов при аварийных режимах

маслонаполненныесухиеперегрузка сверхноминального тока, %длительнось перегрузки трансформатора, мин.перегрузка сверхноминального тока, %длительнось перегрузки трансформатора, мин.301202060458030456045403275205018100106052001,5

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.

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.

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

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Перегрузка силовых трансформаторов (длительная допустимая и кратковременная аварийная)

Перегрузка силовых трансформаторов важный параметр, необходимый как при проектировании, так и при эксплуатации электрических станций и подстанций

В статье представлены действующие нормативные документы, на основании которых определяются допустимые перегрузки трансформаторов

1. Допустимая длительная перегрузка силовых трансформаторов по ПТЭ

[п. 2.1.20 ПТЭП]С жидким негорючим диэлектриком5%**

[п. 2.1.20 ПТЭП]Сухие***устанавливаются заводской инструкцией

* — под длительно допустимой понимается сколь угодно долгая продолжительность перегрузки;

** — указана перегрузка в % номинального тока ответвления (если напряжение на ответвлении не превышает номинального)

*** — на практике сухие трансформаторы стараются не перегружать;

Кроме того, для трансформаторов в зависимости от режима работы допускаются систематические перегрузки, значение и длительность которых регламентируются типовой инструкцией по эксплуатации трансформаторов и инструкциями заводов-изготовителей [п. 5.3.14 ПТЭ ЭСС], [п. 2.1.20 ПТЭП].

2. Аварийная кратковременная перегрузка трансформатора по ПТЭ

Масляные трансформаторы
Перегрузка по току, %	30	45	60	75	100
Длительность перегрузки, мин	120	80	45	20	10
Сухие трансформаторы
Перегрузка по току, %	20	30	40	50	60
Длительность перегрузки, мин	60	45	32	18	5

3. Аварийная кратковременная перегрузка трансформатора по Приказу Минэнерго РФ N250 от 06.05.2014 г.

В соответствии с Приложением №1 «Методических указаний по определению степени загрузки вводимых после строительства объектов электросетевого хозяйства»(утв. Приказом Минэнерго РФ N250 от 06.05.2014 г):

Допустимые аварийные перегрузки для силовых (авто-) трансформаторов различной системы охлаждения в зависимости от температуры (°С) охлаждающей среды (в долях от номинального тока)

Температура (°С) охлаждающей среды	Система охлаждения
	М, Д	ДЦ, Ц
Для трансформаторов со сроком эксплуатации менее 30 лет
-20°С и ниже	1,5	1,5
-10°С	1,5	1,4
0°С	1,4	1,4
10°С	1,3	1,3
20°С	1,3	1,2
30°С	1,2	1,2
40°С	1,1	1,1
Для трансформаторов со сроком эксплуатации более 30 лет
-20°С и ниже	1,2
-10°С	1,2
0°С	1,15
10°С	1,0
20°С	1,0
30°С	1,0
40°С	1,0

4. Аварийная кратковременная перегрузка трансформатора по ГОСТ 14209-97 (упрощенные таблицы)

Продолж. перегрузки в течение суток, ч	Перегрузка в долях номинального тока, в зависимости от температуры охлаждающей среды во время перегрузки
-25°С	ONAN	ON	OF	OD
0,5	2,0	1,8	1,6	1,4
1,0	1,9	1,7	1,6	1,4
2,0	1,9	1,7	1,5	1,4
4,0	1,8	1,6	1,5	1,4
8,0	1,7	1,6	1,5	1,4
24,0	1,7	1,6	1,5	1,4
-20° C	ONAN	ON	OF	OD
0,5	1,9	1,7	1,6	1,5
1,0	1,9	1,6	1,5	1,4
2,0	1,8	1,6	1,5	1,4
4,0	1,7	1,6	1,5	1,4
8,0	1,7	1,5	1,5	1,4
24,0	1,6	1,5	1,5	1,4
-10° C	ONAN	ON	OF	OD
0,5	1,7	1,6	1,5	1,4
1,0	1,7	1,5	1,5	1,4
2,0	1,7	1,5	1,5	1,3
4,0	1,6	1,5	1,4	1,3
8,0	1,6	1,5	1,4	1,3
24,0	1,6	1,5	1,4	1,3
0° C	ONAN	ON	OF	OD
0,5	1,7	1,5	1,4	1,3
1,0	1,7	1,5	1,4	1,3
2,0	1,6	1,5	1,4	1,3
4,0	1,6	1,4	1,4	1,3
8,0	1,6	1,4	1,4	1,3
24,0	1,5	1,4	1,4	1,3
10° C	ONAN	ON	OF	OD
0,5	1,7	1,4	1,4	1,3
1,0	1,6	1,4	1,4	1,3
2,0	1,5	1,4	1,3	1,2
4,0	1,5	1,3	1,3	1,2
8,0	1,5	1,3	1,3	1,2
24,0	1,5	1,3	1,3	1,2
20° C	ONAN	ON	OF	OD
0,5	1,5	1,3	1,3	1,2
1,0	1,4	1,3	1,3	1,2
2,0	1,4	1,3	1,3	1,2
4,0	1,4	1,3	1,2	1,2
8,0	1,4	1.3	1,2	1,2
24,0	1,4	1,3	1,2	1,2
30° C	ONAN	ON	OF	OD
0,5	1,4	1,2	1,2	1,2
1,0	1,3	1,2	1,2	1,2
2,0	1,3	1,2	1,2	1,2
4,0	1,3	1,2	1,2	1,1
8,0	1,3	1,2	1,2	1,1
24,0	1,3	1,2	1,2	1,1
40° C	ONAN	ON	OF	OD
0,5	1,3	1,2	1,2	1,2
1,0	1,3	1,2	1,2	1,1
2,0	1,3	1,2	1,1	1,1
4,0	1,2	1,2	1,1	1,1
8,0	1,2	1,1	1,1	1,1
24,0	1,2	1,1	1,1	1,1

Система охлаждения трансформаторов

Обозначение	Наименование
Д (ONAF)	масляное охлаждение с дутьем и с естественной циркуляцией масла
М (ONAN)	естественное масляное охлаждение
ДЦ (OFAF)	масляное охлаждение с дутьем и с принудительной циркуляцией масла
Ц (OFWF)	масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла
ON	обозначает виды охлаждения ONAN или ONAF
OF	обозначает виды охлаждения OFAF или OFWF

Перечень НТД по вопросу перегрузки трансформаторов

— «Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации», утв. приказом Министерства энергетики РФ от 19 июня 2003 г. N 229 (ПТЭ ЭСС)

— «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей», утв. приказом Министерства энергетики РФ от 13 января 2003 г. N 6 (ПТЭ П)

— «Методические указания по определению степени загрузки вводимых после строительства объектов электросетевого хозяйства, а также по определению и применению коэффициентов совмещения максимума потребления электрической энергии (мощности) при определении степени загрузки таких объектов», утв. приказом Министерства энергетики РФ от 6 мая 2014 г. N 250.

— ГОСТ 14209-97 «Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов», введен в действие в качестве Государственного стандарта Российской Федерации с 01.01.2002

— СТО 56947007-29.180.01.116-2012 «Инструкция по эксплуатации трансформаторов», утв. приказом ОАО «ФСК ЕЭС» от 02.03.2012 № 113

— Проект норматива «Требования к перегрузочной способности трансформаторов и автотрансформаторов, установленных на объектах электроэнергетики, и ее поддержанию» (подготовлен Минэнерго России 23.07.2018)

Источник