Способ управления вентиляторами дутья силовых трансформаторов с масляным охлаждением Советский патент 1987 года по МПК H01F27/08 

1

Изобретение относится к энергетике, в частности к силовым трансформаторам с масляным охлаждением.

Целью изобретения является уменьшение потерь электроэнергии.

На фиг.1 изображены зависимости температур верхних слоев масла от токовой нагрузки и температуры охлгш дающего воздуха, используемые соответственно для включения и отключения вентиляторов и отражающие условие обеспечения минимума общих потерь; на фиг.2 - схема устройства, реализующего предлагаемьй

способМинимум общих потерь выража е тся

равенством

Р,- Р-. РЕ

(1)

где Р, и Р - потери в обмотках

трансформаторов соответственно при отключенных и включенных вентиляторах. Вт; Р - мощность, потребляемая электродвигателями вентиляторов обдува, Вт. Потери активной мощности в обмотках трансформаторов прямо пропорциональны активному сопротивлению обмоток, т„е.

235 + V,

ОБМСр

где V,

235 + Vj

(2)

обмср

и УО средние темОБМ СР ОбМ Ср 11

пературы обмоток соответственнопри отключенныхи включенных вентиляторах, °С.

При одинаковых температурах обмоток потери при любой нагрузке могут быть выражены через потери короткого замыкания как Р Р k

С учетом того, что номинальные потери короткого замьпсания приведены к температуре +75 С, следует, что разница в величинах потерь активной мощности в обмотках трансформаторов при отключенных и включенных вентиляторах лР Р, - Р может быть рассчитана по формуле

Р,

КЗ

V. - V,

г ОБМ Ср ОбМ

зТо (3)

13416862

В свою очередь, можно записать

1,6

ОБМСр 1обМср„о«

.1.6

2оБМСр гмср оБМСрно/

где V, и средняя температура масла, соответственно при отключенных и включенных вентиляторах, С;

&б, ийб, - превышения сред Обмсрном обмерном ней температуры

обмотки над средней температурой

масла при номинальной нагрузке

соответственно

при отключенных и включенных вентиляторах, С.

Так как условия охлаждения обмоток остаются неизменными при отключенных и включенных вентиляторах (свободная конвекция масла), то

1ов срноГ ОбмсриоАл Об/мерном , Тогда выражение (З) принимает вид

. .- - V

iP Р,,. k

fP. 310

(4)

В свою очередь,

мсо В

iMcp ; мер где б,.,,., и 8

VaMcp 9амср- в.

где W,g и Иг Мер превьшение средней температуры масла над температурой охлаждающей среды, соответственно

при отключенных и

включенных вентиляо

торах, С.

Теперь уравнение представляется в нВДе

,P P,k.)

К5

310

Величины средних превышений тем- пературы масла над температурой охлаждающего воздуха зависят от наличия или отсутствия обдува и могут быть определены на основании следующих выражений:

0,262 q° |; бг.ср 0.15 qf, .. где q g - удельная тепловая нагрузка бака (тепловая нагрузка, представляющая собой потери, приходящиеся на 1 м эффективной тепло- отдающей поверхности). Так как при одной и той же на- грузке трансформатора q.t. q

- п -1Ь 2S

- qg.

то

б,,р ,75Q2 ; 6г„ср 0,579,,р . Учитывая также, что0,;ц. 0,8

е,„ 0,8 (v,- V,) ие,,,р 0,8

°гм ( Vg) и принимая во внимание уравнение (l), преобразуем уравнение (З) в следующие соотношения, определяющие условия целесообразности включения и отключения вентиляторов обдува:

-1. М , -Vj.10- ;(6)

КЗ

-|i 1,93 k(V,- V) -10- ,

Ki

(7) которые легко преобразуются в форму

.м

ОС

-Рв- н. V k Р. 6

КЗ

fl

I

k R

+ V

КЗ

6

где V - температура верхних слоев

2м

, I,

м

V

В

масла при отключенных вентиляторах,С;

-температура, верхних слоев масла при включенных вентиляторах,°С;

-коэффициенты, зависящие от типа вентиляторов и радиаторов;

-коэффициент загрузки трансформаторов;

-суммарная мощность вентиляторов, Вт.

-потери в обмотках при номинальных условиях, принимаемые равными потерями короткого замыкания, Вт;

-температура охлаждающего воздуха,с.

Анализ значений потерь Р

КЗ

в обмотках и суммарных мощностей вентиляторов стандартньпс трансформаторов 35-220 кВ мощностью 10-80 МВА показьшает, что отношение

-

Ее

Р,

10

для

кэ

10

15

20

25

30

35

40

45

60

55

всех трансформаторов находится в пределах 20-30 и может быть принято в среднем равньп 25 (например, для трансформатора ТРДН 25000 /ПО Р. 3 кВт; Pt, 120 кВт). Для это6го

значения отношения Р./Р

К5

10по полученным зависимостям (7) и (8) построены для различных температур охлаждающего воздуха (г20, -10, О, +10 и +20 °С) графики на фиг.1, ; где А - изменения значений температуры верхних слоев масла, при которых требуется включение вентиляторов, а Б - соответственно температуры, при которых требуется отключение вентиляторов для обеспечения минимального значения суммарных потерь электроэнергии на обдувку и потери в обмотках.

Сущность способа заключается в том, что измеряют температуру верх- них слоев масла, токовую нагрузку и фактическую температуру охлаждающего воздуха. Вычисляют по формулам .() и (8) оптимальную температуру верхних слоев масла, определенную из условия минимальных потерь электроэнергии в зависимости от токовой нагрузки и фактической температуры охлаждающего воздуха, затем при достижении фактического значения температуры верхних слоев масла расчетного подается сигнал на включение вентиляторов дутья, а при снижении фактического значения температуры верхних слоев масла от расчетного значения подается сигнал на отключение вентиляторов дутья.

Способ может быть реализован с помощью устройства схема которого показана на фиг.2. С целью использования существующей комплектации трансформаторов (два термосигнализатора с двумя контактами каждый) схема показана с регулированием по четырем точкам температуры масла. На схеме показаны контакты 1 - А термосигнализаторов, температуры масла с уставкш и срабатывания, например 80, 50, 30 и 10 С, контакты датчиков тока (токовых реле) первого (5), второго (6 и 7), третьего (8 и 9), четвертого (10 и lO,

5,

пятого. (12 и 13), причем установка срабатьшания каждого последующего токового реле большая, чем предыдущего, например, 0,5; 0,65; 0,8; 1,0; 1,3 и1,4 от номинального тока, контакты первого датчика 14 температуры охлаждающего воздуха (V g ), его реле-повторитель 15 с контактами 16 - 19, контакт второго датчика 20 (Vg ), его реле-повторитель 21 с контактами 22-29, контакт третьего датчика 30 (V j, ) , его реле-повторитель 31 с контактами 32-39, контакт четвертого датчика 40 (V ) с его реле-повторителем 41 с контактами 42-49, при этом установка температуры срабатывания каждого последующего датчика больше, чем предыдущего, например -10, 0; +10; , реле времени с обмоткой 50 и контактом 51, магнитный пускатель с обмоткой 52 и контактами 53 в цепи двигателей вентиляторов и реле-повторитель положения магнитного пускателя 54 с контактами 55 - 62. I

Цепь управления магнитным пускателем образуется последовательным включением контактов датчика тока и термосигнализатора, например 5 и 1, но при этом выбор сочетания контактов (5 и 1 или 5 и 2 и т.д.) осуществляется через контакты реле-повторителей датчиков VB ,например 16, и реле-повторителя положения магнитного пускателя, например 55.

Введенные в цепь каждого контакта токовых реле разрывающие контакты последующего по величине установ- ки срабать1вания реле (и, аналогично, в цепях контактов реле-повторителей контактов датчиков V) обеспечивают наличие в схеме только одной замкнутой цепи по величине тока и одной (для каждого значения тока) - по УЬ .

Реле времени служит для исключения излишних срабатьшаний схемы (на включение или на отключение) при кратковременных бросках тока нагрузки.

Устройство работает следующим образом.

При включении трансформатора и достижении током нагрузки значения уставки срабатывания какого-либо из токовых реле, например 0,8 , срабатывает это реле, замыкает контакт 8 и размыкает контакт 9. При этом

41686-6

хотя контакты 5 и 6 токовых реле с уставками 0,5 и 0,65 1„ замкнуты, их цепи разорваны контактами 7 и 9, а поскольку реле с уставками боль5 ше 0,8 1ц не сработали: контакт 11 замкнут, а контакты 10 и 13 - разомкнуты. Если при этом температура масла (V;,,) достигнет 50°, то замыкаются контакты термосигнализато 0 ров 2 - 4 с уставками 10, 30 и соответственно, а контакт 1 (уставка 80 С ) разомкнут. Если температура охлаждающего воздуха при этом 0-10 С, замыкаются контакты датчи15 ков 14 и 20 температуры воздуха с уставками -10 и О С и через контакты их реле-повторителей образовывается цепь 27-36 и, так как магнитный пускатель 52 отключен, его реле-пов20 торитель 54 также обесточен, то через его контакт 59 образуется цепь последовательно замкнутых контактов 8-11-36-27-59-2, обмотка 50 реле времени получает питание, с выдержкой времени замыкается его контакт 51 и . включается магнитный пускатель в цепи двигателей вентиляторов, что соответствует условиям необходимости включения по предлагаемому способу

(V, 55°С, Ve 0°С; I 0,8 I,). Одновременно происходит включение реле 54J его контакт 59 размыкается, а контакт 60 замыкается и образуется новая цепь замкнутых контактов 8-1135 36-27-60-3, и вентилятор обдувки продолжает работать, пока, например, при тех же значениях тока и температуры воздуха не снизится температура масла ниже уставки 30°С, при

40 которой размыкается контакт 3 и вентиляторы отключаются.

Аналогично работает устройство и при других сочетаниях значений тока, температуры масла и температуры воздуха, причем соединение контактов подбирается так, чтобы обеспечивать условия вьлолнения заданных по предлагаемому способу соотношений ,

При значении тока менее 0,5 1ц вентиляторы не работают, а при возрастании тока свыше 1,4 .1 „ через контакт 13 реле тока с этой устав45

55

кой происходит их включение независимо от температур масла и воздуха. Использование предлагаемого способа управления вентиляторами дутья позволяет снизить потери электроэкер

7

гии при эксплуатации силовых трансформаторов с дутьевым масляным охлаждением благодаря обеспечению минимума суммарных потерь в обмотках трансформаторов и электродвигате лях вентиляторов. Так, например, при нагрузке трансформатора ТРДН- 25000/110, равной 80% от номинальной и при температуре охлаждающего воздуха уменьшение мощности потерь в обмотках трансформатора при включении вентиляторов составляет около 6 кВт. т.е. снижение суммарной мощности потерь равно 3 кВт. Ф о рмула изобретения

Способ управления вентиляторами дутья силовых трансформаторов с мас- ляньм охлаждением, включающий измерение значений температуры верхних слоев масла и токовой нагрузки, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь электроэнергии, измеряют фактическую температуру охлаждающего воздуха, рассчи- тьшают оптимальное значение температуры верхних слоев масла в зависимости от токовой нагрузки и температуры охлаждающего воздуха для включения вентиляторов дутья по формуле

, Р6

oi Г-,-k

+ V

к

В

6868

а для отключения вентиляторов дутья по формуле

O

5

0

5

V.M

где V

Р

...Р - k РК,

+ V

6

V

2м

0

, - температура верхних слоев масла при отключенных вентиляторах, С; температура верхних слоев масла при включенных вентиляторах , С;

ti , /i - коэффициенты, зависящие от типа вентиляторов и радиаторов и определяемые . заводскими испытаниями; k - коэффициент загрузки

трансформаторов; Pg - суммарная мощность вентиляторов, Вт;

PKJ - потери в обмотках при номинальных условиях, . принимаемые равными потерями короткого замыкания, Вт; Vg - фактическая температура,

окружающего воздуха, С при достижении фактической температуры верхних слоев масла от расчетной вентиляторы дутья включаются, при снижении фактической температуры верхних слоев масла от расчетной вентиляторы дутья отключаются.

Изобретение относится к энергетике, в частности к силовым трансформаторам с масляным охлаждением. Цель изобретения состоит в уменьшении потерь электроэнергии. Способ заключается в том, что измеряют температуру верхних слоев масла, токовую нагрузку и температуру охлаждающего воздуха, затем по формулам, полученным из условия минимальных потерь электроэнергии, и в зависимости от токовой нагрузки и фактической температуры охлаждающего воздуха определяют оптимальную температуру верхних слоев масла, которую сравнивают с измеренным значением температуры верхних слоев масла. При достижении фактическим значением температуры верхних слоев масла расчетного вентиляторы дутья включаются, а при снижении его вентиляторы дутья отключаются. 2 ил. i (Л с 00 4;: О) 00 о

дм SO

.70 60 50 40 30 20 Ю

И

с

0,5 0,65 e,t 0 0utJ

1,3

75

57

с tZrilC

-25

22 5. 55

5M

;Зм:|г-1Пщ

5 f ( 0

57

5/7

-{}

13

,

J-U5

i-T-pi r

5

-CF

{

52

D

/

-D

54/

53

Фи.2

Составитель Ф.Чиркина Редактор Т.Парфенова Техред Л.Сердюкова Корректор А.Зимокосов

Заказ 4441/55 Тираж 697Подписное

ВНШШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35,, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

5J