Салават, Республика Башкортостан, Россия
с 11.10.2012 по настоящее время
Салават, Республика Башкортостан, Россия
Салават, Республика Башкортостан, Россия
Статья посвящена актуальной на сегодняшний день проблеме — повышению надежности и безопасности эксплуатации силовых масляных трансформаторов при значительных длительных и кратковременных перегрузках за счет повышения эффективности систем охлаждения. Повышение эффективности охлаждения силовых масляных трансформаторов позволяет повысить безопасность эксплуатации, увеличить их ресурс и надежность и экономичность. Приведены статистические данные о причинах отказов трансформаторов различных классов напряжения и с различными сроками эксплуатации. На основе изучения статистических данных установлено, что одной из основных причин отказа трансформаторов является неэффективность систем масляного охлаждения в летний период эксплуатации и при значительных длительных и кратковременных перегрузках. Для повышения эффективности системы охлаждения силовых масляных трансформаторов предлагается барботирование охлаждающего масла циркулирующим элегазом (SF6) и последующее охлаждение элегаза термоэлектрическим холодильником. Система циркуляции и охлаждения элегаза включается автоматически при значительных длительных и кратковременных перегрузках. Рассмотрены конструкция и работа предлагаемой системы охлаждения масляных трансформаторов. Проведена серия лабораторных экспериментов охлаждения трансформаторного масла в баке силового трансформатора без компрессора и с наличием компрессора. Приведены графики зависимостей температуры от времени при естественном охлаждении и при использовании барботирования. Экспериментально определены коэффициенты температуропроводности и теплоотдачи трансформаторного масла на различных расстояниях от нагревательного элемента. Рассмотрена математическая задача распределения теплового потока в прямоугольном параллелепипеде, приведено решение уравнения теплопроводности в баке силового трансформатора, который представляет собой прямоугольный параллелепипед. Подробно описана конструкция лабораторной установки. Приведены марки используемых термопар, марка компрессора и аналогово-цифрового преобразователя. Использование модернизированной системы охлаждения позволит повысить безопасность и надежность эксплуатации трансформаторов.
силовой трансформатор, безопасность, надежность, электроснабжение, контроль, ремонт, элегаз, система охлаждения.
1. Введение в проблему
Трансформаторы являются сердцем энергетических систем. Будучи крайне необходимым и дорогостоящим оборудованием, трансформаторы играют важную роль в передаче электроэнергии, целостности, надежности и безаварийности энергетической системы в целом. При воздействии неблагоприятных условий системе и оборудованию могут быть нанесены тяжелые повреждения, возможно недопустимое прерывание снабжения потребителей электроэнергией, что может привести к чрезвычайным ситуациям, авариям и нарушениями в жизнеобеспечении населения. В трансформаторах большой мощности выделяется большое количество теплоты, для отвода которой используются специальные масляно-воздушные охладители, которые обдуваются воздухом с помощью вентилятора и оснащены насосами для принудительной циркуляции масла. Принудительная циркуляция масла позволяет получить более равномерное распределение температуры по высоте бака и повышает эффективность охлаждения обмоток и магнитопровода трансформатора. В случае отключения системы охлаждения трансформаторы могут оставаться включенными очень непродолжительное время, так как теплоотдающей поверхности бака недостаточно даже для отвода потерь холостого хода. Срок естественного износа силовых трансформаторов марок ТМ3, ТМ, ТАМ, работающих в номинальном режиме, составляет примерно 30 лет. Так как приобретение новых трансформаторов требует больших затрат, то предприятия проводят дополнительные мероприятия и увеличивают срок их службы. При этом повышается риск возникновения аварийных ситуаций. Как видно из рис. 1, значительное количество отказов силовых трансформаторов происходит из-за неудовлетворительной эксплуатации (более 50% всех отказов). К основным эксплуатационным причинам, приводящим к повреждениям (отказам) трансформаторов, следует отнести перегрев активной части из-за неэффективности системы масляного охлаждения в летний период эксплуатации и при кратковременных, но значительных перегрузках, существенным фактором также является ухудшене качества самого масла.
1. Nigmatulin R. I., Filippov A. I., Khismatullin A. S. Transcillato ry heat transfer in a liquid with gas bubbles. Thermophysics and aeromechanics, 2012, vol. 19, no. 4, pp. 589-606.
2. Хисматуллин А. С. Система охлаждения трансформаторного масла на основе трансцилляторного переноса тепла / А. С. Хисматуллин, А. Х. Вахитов, А. А. Феоктистов // Энергобезопасность и энергосбережение. 2016. - № 4. - С. 43-46.
3. Хисматуллин А. С. Исследование теплопереноса в промышленных силовых трансформаторах с элегазовым охлаждением / А. С. Хисматуллин, А. Г. Хисматуллин, А. Р. Камалов // Экологические системы и приборы. 2017. - № 2. - С. 29-33.
4. Хисматуллин А. С. Продление ресурса масляных трансформаторов с длительным сроком экспуатации / О. О. Кривоконева, Р. И. Кудояров, Е. Ю. Мавлекаев, Е. М. Коныс, И. В. Прахов, А. С. Хисматуллин // Вестник ЮурГУ. Серия «Энергетика». - 2017. - Т. 17. - № 3. - С. 60-66. - DOI: 10.145529/power17307.
5. Баширов М. Г. Рекомендации по повышению надежности электроснабжения промышленной площадки линейно-производственного управления магистральных газопроводов / М. Г. Баширов, Г. Н. Грибовский, Р. У. Галлямов, И. М. Гареев, А. С. Хисматуллин // Электротехнические системы и комплексы. 2016. - № 2. - С. 23-26.
6. Хисматуллин А. С. Повышение охлаждения масляных силовых трансформаторов путем барботажа пузырьков элегаза / А. С. Хисматуллин, М. Р. Сураков, А. А. Сынтимиров // Инженерная физика. - 2017. - № 6. - С. 27-31.
7. Баширов М. Г., Хисматуллин А. С., Переверзев А. И. Патент на полезную модель № 167206 Установка для охлаждения масляного трансформатора. Правообладатель ФГБОУ ВО УГНТУ. Заявка № 2016124531. Приоритет полезной модели 20 июня 2016. Зарегистрировано в гос. Реестре полезных моделей Российской Федерации 08.12.2016. Срок действия патента истекает 20.06.2026.
8. Хисматуллин А. С. Исследование теплопереноса в промышленных силовых трансформаторах с элегазовым охлаждением под воздействием вибрации / А. С. Хисматуллин, А. Х. Вахитов, А. А. Феоктистов // Успехи современного естествознания. - 2015. - № 12. - С. 173-176.
9. Баширов М. Г. Применение автоматического режима контроля электроснабжения промышленной площадки линейно-производственного управления магистральных газопроводов / М. Г. Баширов, Г. Н. Грибовский, Р. У. Галлямов, А. С. Хисматуллин // Новое в российской электроэнергетике. - 2016. - № 6. - С. 28-35.
10. Баширов М. Г. Интегральный критерий оценки технического состояния силовых масляных трансформаторов / М. Г. Баширов, А. С. Хисматуллин, Р. У. Галлямов // Энергетик. - 2016. - № 7. - С. 24-26.
