Проверка допустимости продолжительных аварийных перегрузок проводится в следующей последовательности.

1. Строится график нагрузки трансформатора для послеаварийного режима. При отсутствии графика нагрузки послеаварийного режима, его можно получить суммированием графиков нагрузок нормального режима обоих трансформаторов (при двухтрансформаторной подстанции). При необходимости из суммарного графика нагрузки послеаварийного режима вычитаются нагрузки потребителей 3-й категории по степени надежности электроснабжения (в часы максимума нагрузки).

2. График нагрузки послеаварийного режима преобразуется в эквивалентный двухступенчатый (см. [11, 47]) и по формулам (7.2) - (7.4) определяют его параметры K ₁, K ₂ и длительность максимума t_п (или h).

3. По найденным параметрам K ₁, K ₂ и t_n (или h) по таблицам допустимых аварийных перегрузок (таблицы 7.6 и 7.7) определяют значения превышения температуры наиболее нагретой точки обмотки над температурой охлаждающей среды.

4. Для оценки допустимости графика продолжительной аварийной перегрузки, характеризуемого значениями K ₁, и K ₂ и длительности максимума t, необходимо прибавить температуру охлаждающей среды к превышению температуры, найденному по таблицам 7.6 и 7.7.

5. Если полученное значение температуры наиболее нагретой точки не превышает предельное значение, приведенное в таблице 7.3 для продолжительной аварийной перегрузки, то рассматриваемый график нагрузки с параметрами K ₁, K ₂ и длительностью максимума t_п для трансформатора допустим. По ГОСТ 14209 [11] при таком графике нагрузки трансформатор может работать в течение нескольких дней, недель или даже месяцев, т.е. в течение времени, необходимого для ремонта или замены вышедшего из строя трансформатора.

6. Если полученное значение температуры наиболее нагретой точки превышает предельное значение, приведенное в таблице 7.3 для продолжительной аварийной перегрузки, то рассматриваемый график нагрузки для послеаварийного режима недопустим.

7. Если полученное значение температуры наиболее нагретой точки не превышает предельное значение, приведенное в таблице 7.3 для кратковременной аварийной перегрузки, то рассматриваемый график нагрузки с параметрами K ₁ и K ₂ допустим только на ограниченное время (по ГОСТ 14209 не более 0.5 часа), необходимое для разгрузки трансформатора до допустимых значений продолжительной аварийной перегрузки.

 

Пример 1. Определить температуру наиболее нагретой точки трансформатора ТМ-4000/35 и оценить допустимость продолжительной аварийной перегрузки, которая характеризуется следующими параметрами эквивалентного двухступенчатого графика нагрузки:

K₁ = 0,8; K₂ = 1,3; t = 8 ч.

Температура охлаждающей среды q _а = 30 °С.

Решение.

Трансформатор ТМ-4000/35 в соответствии с классификацией [11] относится к трансформаторам средней мощности, охлаждение масляное вида М (ONAN),. По данным таблицы 7.7 для продолжительности максимума t=8 ч. при K ₁ = 0,8 и K ₂ = 1,3 находим превышение температуры Dq _h = 117 °С.

Температуру наиболее нагретой точки q _h находим добавлением фактической температуры охлаждающей среды, равной 30 °С. Получаем

q_h = 117 + 30 = 147 °С.

Температура наиболее нагретой точки 147^оС превышает рекомендуемое в таблице 7.3 предельное значение 140°С. Следовательно режим продолжительной аварийной перегрузки с параметрами K ₁ = 0,8; K ₂ = 1,3; t = 8 ч при температуре охлаждающей среды q _а = 30 °С недопустим.

Температура наиболее нагретой точки 147^оС меньше предельного значения 160°С для режима кратковременной аварийной перегрузки (см. таблицу 7.3). Следовательно режим с параметрами K ₁ = 0,8; K ₂ = 1,3; t = 8 ч при температуре охлаждающей среды q _а = 30°С допустим только как режим кратковременной аварийной перегрузки на время не более получаса. За это время трансформатор необходимо либо отключить, либо разгрузить до величины допустимой продолжительной аварийной перегрузки. Допустимое превышение температуры в режиме продолжительной аварийной перегрузки с параметрами K ₁ = 0,8; K ₂ = 1,3; t = 8 ч составляет

140°С - 30°С = 110°С.

По данным таблицы 7.7 для продолжительности максимума t=8 ч. при K ₁ = 0,8 и q _h < 110°С находим (путем линейной интерполяции) допустимый максимум нагрузки K ₂ = 1,25.

 

 

Эквивалентные температуры охлаждающей среды

Температура охлаждающей среды при проверке трансформаторов на перегрузочную способность принимается равной эквивалентной фактической на момент перегрузки трансформатора. При проектировании подстанции на стадии выбора мощности трансформаторов в качестве температуры охлаждающей среды принимаются эквивалентная годовая, эквивалентная зимняя или эквивалентная летняя. Допускается принимать значения годовой и сезонных эквивалентных температур охлаждающего воздуха по данным, приведенным в таблице 7.10 [11].

Таблица 7.10

Населенныйпункт	Эквивалентная температура, °С
годовая	зимняя*	летняя**
Москва	10,1	-8,2	18,0
Сургут	5,6	- 19,9	14,9
Уфа	9,9	-13,1	18,3
Ханты-Мансийск	6,7	- 18.5	15,8

* Декабрь, январь, февраль

** июнь, июль, август

При отсутствии данных об ожидаемой летней нагрузке оценка допустимости нагрузок производится по эквивалентной годовой температуре. При наличии данных об ожидаемой летней нагрузке можно снижать номинальную мощность трансформатора открытой (наружной) установки, определив допустимую аварийную перегрузку зимой по эквивалентной зимней температуре и летом по эквивалентной летней температуре [11].

Для трансформаторов, установленных в закрытых камерах или в не отапливаемых помещениях, эквивалентная температура принимается 10^ОС, для трансформаторов, установленных в отапливаемых помещениях 20^ОС.

Основные понятия, свойства и показатели надежности электроснабжения

Надежность электроснабжения – это комплексное свойство СЭС, которое формируется на основе общих понятий надежности, свойств надежности и показателей надежности.

1.1. Общие понятия надежности

К общим понятиям надежности относятся 1) работоспособность,2) отказ, 3) неисправность, 4) наработка и 5) резервирование.

Под работоспособностью электроустановки понимают такое ее состояние, при котором она способна выполнять заданные функции, а ее параметры (напряжение, частота, мощность и т.д.) находятся в заданных пределах (в рассматриваемый момент времени). На практике это состояние иногда называют «нормальная работа»

Отказ – это событие, заключающееся в полном или частичном нарушении работоспособности электроустановки. Другими словами отказ- это повреждение электроустановки, при котором она теряет свою работоспособность.

Неисправность – несоответствие одного или нескольких фактических показателей качества (технических параметров) электроустановки технической документации, если это несоответствие не влияет на выполнении электроустановкой заданных функций. (Если неисправность влияет на выполнение электроустановкой своих функций, то такая неисправность переходит в отказ). Контакт В нагревается, но работает. Трансформатор работает, но гудит.

Наработка – продолжительность работы электроустановки в часах.

Резервирование – включение в структурную схему электроустановки избыточных элементов, которые в случае отказа основного элемента автоматически начинают выполнять его функции.

С позиции понятия отказа электроустановки делятся на ремонтируемые (восстанавливаемые) и неремонтируемые, а с позиции понятия резерва – на резервированные и нерезервированные.

Свойства надежности

К свойствам, характеризующим надежность электроустановки и отдельных элементов СЭС, относятся: 1) безотказность, 2) долговечность, 3) ремонтопригодность и 4) сохраняемость.

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Долговечность – это свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность - это свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта. Ремонтопригодность - это свойство электроустановки к восстановлению работоспособности путем обнаружения и устранения неисправности.

Сохраняемость – это свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров. характеризующих способность выполнять требуемые функции, в течение хранения и транспортировки.

Показатели надежности

Каждое из свойств надежности характеризуется численно показателями надежности. К основным показателям надежности относятся: вероятность безотказной работы, параметр потока отказов (интенсивность отказов), наработка на отказ, среднее время восстановления, коэффициент готовности, ресурс, срок службы, срок гарантии и др.

Применяются также такие термины и показатели, как: коэффициент планового простоя, коэффициент аварийного простоя, математическое ожидание времени перерыва электроснабжения за год и др.

Рассмотрим некоторые из них.

Показатели безотказности. К основным показателям безотказности относятся: вероятность безотказной работы, параметр потока отказов, наработка на отказ,

Вероятность безотказной работы характеризует вероятность того, что время t работы объекта до отказа будет не меньше заданного t зад. На практике вероятность безотказной работы определяется как отношение числа оставшихся ко времени t в работе элементов к первоначальному их числу. При этом отношение числа отказавшихся элементов к их общему числу называют вероятностью отказа

P_о=N_от/N_нач

Р_бо=N_ост/N_нач

Если определить вероятность отказа за несколько лет и разделить ее на число лет, то мы получим показатель надежности, который называют параметром потока отказов λ_а. То есть, параметр потока отказов это – среднегодовое значение числа отказов. (На практике его определяют как удельное число отказов за год). Обозначают его через λ_а, он имеет размерность 1/год и приводится в справочниках для всех элементов электрической сети.

Изменение параметра потока отказов (плотности вероятности отказа) c течением времени называют характеристикой жизни объекта. /Баркан, с. 154/.

1 – период при работе

П – период нормальной эксплуатации

Ш – рост интенсивности отказов, вызванный износом, старением и необратимыми физико-химическими процессами в материалах

 

Наработка на отказ определяется как усредненное время наработки между отказами. Применяют такие термины: наработка до первого отказа – длительность времени до первого отказа и т.д. При известном значении параметра потока отказов средняя наработка на отказ определяется по выражению

Т_н.о.=1/ λ_а

На практике иногда это выражение используется для определения параметра потока отказов по известному времени наработки до первого отказа или среднему времени наработки на отказ.

Показатели долговечности.

Долговечность характеризуется длительностью планового ремонта Т_п, необходимого для восстановления работоспособности. Для численного описания долговечности используется также безразмерный показатель надежности, называемый коэффициентом планового простоя

К_п=Т_п/Т_г