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:
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
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:
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]
[п. 2.1.20 ПТЭП]
* — 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)