Оценка возможности использования потерь силового масляного трансформатора

УДК 621.1.016.4

Притуло Иван Антонович, студент; Pritulo Ivan Antonovich

Сериков Александр Владимирович, доктор технических наук, доцент; Serikov Alexander Vladimirovich

Комсомольский-на-Амуре государственный университет

ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОТЕРЬ СИЛОВОГО МАСЛЯНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

ASSESSMENT OF THE POSSIBILITY OF USING THE LOSSES OF A POWER OIL TRANSFORMER

Аннотация. В работе рассмотрена возможность использования блока нагрева в конструкции силового масляного трансформатора. Разработана тепловая схема замещения исследуемого трансформатора. Введен коэффициента утилизации потерь. Получена зависимость коэффициента утилизации потерь при изменении системы охлаждения силового трансформатора. Результаты показали, что при использовании блока нагрева целесообразно совершенствовать конструкцию трансформатора.

Abstract. The paper considers the possibility of using a heater in the design of a power oil transformer. Developed an equivalent thermal circuit. Loss loss factor introduced. Obtaining the efficiency of the loss of the cooling system of the power transformer. The results showed that when using a heater, it is expedient to improve the design of the transformer.

Ключевые слова: силовой трансформатор, нагревательный блок, коэфициент утилизации потерь.

Keywords: power transformer, heater, thermal circuit, heater efficiency

Большое количество силовых трансформаторов, входящих в состав подстанций, расположены близко к объектам, требующим не только электрическую, но и тепловую энергию, в частности, для нужд горячего водоснабжения и отопления. К таким объектам относятся производственные и служебные помещения, расположенные рядом с подстанцией, производственные здания и цеха с расположенными внутри комплектными трансформаторными подстанциями.

В работе рассматривается возможность повышения энергосберегающих свойств силового трансформатора путем полезного использования тепловых потерь. Для этого в активую часть 1 трансформатора добавляется нагревательный блок 2 в виде труб, по которым протекает теплоноситель (рисунок 1, а). Для создания электрического контура трубы каждой фазы выводятся через крышку бака и замыкаются посредством силовых тиристоров 3, тем самым создавая условия протекания электрического тока (активный режим работы нагревательного блока) [2].

Рисунок 1 – Активная часть трансформатора с блоком нагрева (а)

и эквивалентная тепловая сзема замещения (б)

При отсутствии управляющих импульсов силовые тиристоры находятся в непроводящем состоянии, следовательно, электрический контур не замкнут и электрический ток отсутствует (пассивный режим работы нагревательного блока). В этом режиме происходит подогрев теплоносителя за счет тепловых потерь, выделяющихся в силовом трансформаторе.

Температурный режим работы трансформатора оценивался с помощью метода эквивалентных тепловых схем замещения (рисунок 1, б) [1]. На схеме приведены следующие обозначения: Р1, Р2, Рст – потери в первичной, вторичной обмотках и в стали; Pб – мощность нагревательного блока; R1, R2 – сопротивления теплопроводности изоляции первичной и вторичной обмоток; R1м, R2м, Rстм, Rбм – сопротивления теплоотдачи от первичной, вторичной обмоток и магнитопровода в трансформаторное масло; Rбм, Rмс – сопротивление теплообмена масло-нагревательный блок, масло-стенка бака; Rбв, Rсо – сопротивление теплоотдачи от нагревательного блока в воду и от наружной поверхности трансформатора в окружающую среду. Анализ теплового режима проводился для температуры окружающей среды θо = 40 °С и для средней температуры теплоносителя θв = 72,5 °С. В результате расчета получены следующие значения температур основных элементов конструкции трансформатора: первичной обмотки θ1 = 94,4 °С, вторичной обмотки θ2 = 96,4 °С, магнитопровода θст = 75,4 °С, трансформаторного масла θм = 73,4 °С, стенки бака θс = 69,5 °С и блока нагрева θб = 72,5 °С.