Способ управления вентиляторами дутья силовых трансформаторов с масляным охлаждением

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 Н 01 Г 27 08

1 ЗСЕС0%3й)1,g

13;,; 13 " Л110Т" :й

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3737755/24-07 (22) 08.05.84 (46) 30.09.87.Бюл. 9- 36 (71) Украинское отделение Киевского отдела комплексного проектирования

Всесоюзного государственного проектного и научно-исследовательского института " Энергосетьпроект" и Киевский политехнический институт им.50-летия Октябрьской революции (72) M.Ë.Ëàíäà, М.N.Ìèõàéëoâà, Ю.Б.Шур и В.В.Зорин (53) 621 .31 4 . 21 2 (088.8) (56) Голунов А.М. и Сещенко Н.С.

Охлаждающие устройства масляных трансформаторов. M. Энергия, . 1976, с.67-7I.

Авторское свидетельство СССР

М- 1089636, кл. Н 01 F 27/08, 1983. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЯТОРАМИ ДУТЬЯ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ С

MAC JIHHbIM ОХЛАЖДЕНИЕМ

„„SU„„jI 341686 А1 (57) 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 воз1 духа 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.

1341686

1,Ь

V +68 мор 1обмсрном

Ь92

2мср ОБМСр нОМ

1 ОБМ Ср

2ОБМ ср где V и Ч2м, - средняя темпера1мср тура масла, со10 ответственно при отключенных и

20 при отключенных и включенных вено тиляторах, С.

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

= 6 =а0, обмсрном Zoevcp ном

З0 Тогда выражение (3 принимает вид

VI — V мср 2мср

310 (2) 35

В свою очередь средние температуры обмоток соот ветственно при отклю- 40 ченных и включенных вентиляторах, С.

При одинаковых температурах об- 45 моток потери при любой нагрузке могут быть выражены через потери короткого замыкания как P = Р„

С учетом того, что номинальные потери короткого эамьпсания приведены к 50 о температуре +75 С, следует, что разница в величинах потерь активной мощности в обмотках трансформаторов при отключенных и включенных вентиляторах ьР = Р, — Р2 может быть рассчитана по формуле при отключенных и включенных вентиляо торах, С.

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

Целью изобретения является уменьшение потерь электроэнергии.

На фиг.l изображены зависимости температур верхних слоев масла от токовой нагрузки и температуры охлаж. дающего воздуха, используемые со" ответственно для включения и отключения вентиляторов и отражающие условие обеспечения минимума общих потерь; на фиг.2 — схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Минимум общих потерь выражается равенством

P,- P = РБ (1) где Р, и P — потери в обмотках трансформаторов соответственно при отключенных и включенных вентиляторах. Вт;

P — мощность потребляемая ь

7 электродвигателями вентиляторов обдува, Вт.

Потери активной мощности в обмотках трансформаторов прямо пропорциональны активному сопротивлению обмоток, т.е °

Р, 235+ V, 235 + Vzоьм ср где V обм ср и V

<обм Ср

V "V

2 ОБМ Ср 2 ОБМ Ся ко 310 (3) В свою очередь, можно записать включенных вентио ляторах, С;

Д9 и 0 — превышения сред Обмсрном обмc ней температуры обмотки над средней температурой масла при номинальной нагрузке соответственно мср "1мср

+ V

МъМ р 2мсрФ МВ, где 9, и 8 „, — превышение средней температуры масла над температурой охлаждающей среды, соответственно

Теперь уравнение представляется в виде

П 1 мсо + Б мср аP = P k ---- ------- -.(5) КБ 310

Величины средних превышений температуры масла над температурой охлаждающего воздуха зависят от наличия или отсутствия обдува и могут быть бпределены на основании следующих выражений:

1341686

Ркз (V, - V ) ° 10 ; (6) Рв

Р„ которые легко лы

rpe Ч,„

Н2м

Рк, 55

Анализ мотках и

9 мс = 0 262 ср

9 гмср 0 15 С1 о,е где q g - удельная тепловая нагрузка бака (тепловая нагруз.ка, представляющая собой потери, приходящиеся на

1 м эффективной теплоотдающей поверхности) .

Так как при одной и той же на—

1Å 2Е груэке трансформатора q = q

= с, то

91мср 1 75 92мс 2мср 0 57 9 мс

4мср

Учитывая также, что 8 м = 0 8 (мср

6„„=08 (Ч, -Ч ) и& „, =08

e „,= 0,8 (V2„- V ) и принимая во внимание уравнение (1), преобразуем уравнение (5) в следующие соотношения, определяющие условия целесообразности включения и отключения вентиляторов обдува:

1,93 k (Н2 Чв) 10 (7) преобразуются в формуV = oL --.--- + V

Ре (8)

1м k P кз

Ч = (3 ----- + V

P (9) 2м 1 2 р в кз температура верхних слоев масла при отключенных о 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 .о воздуха, С. значений потерь P„6 o6суммарных мощностей венти5

l5

ЭО

35 ляторов стандартных трансформаторов

35-220 кВ мощностью 10-80 NBA покаРе зывает, что отношение — — -- 1О для

Ркз всех трансформаторов находится в пределах 20-30 и может быть принято в среднем равным 25 (например, для трансформатора ТРДН 25000 /110

P = 3 кВт; Р„ = 120 кВт). Для этого значения отношения Ре/Р„з 10 по полученным зависимостям (7) и (8) построены для различных температур охлаждающего воздуха (-,20, -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 верхних слоев масла, токовую нагрузку и фактическую температуру охлаждающего воздуха. Вычисляют по формулам (7) 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 — 4 термосигналиэаторов, температуры масла с уставками 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 11), 1341686

Цепь управления магнитным пускателем образуется последовательным включением контактов датчика тока и термосигнализатора, например 5 и 1, но при этом выбор сочетания контактов

1,5 и 1 или 5 и 2 и т.д.) осуществляется через контакты реле-повторителей датчиков V,например 16, и реле-повторителя положения магнитного пускателя, например 55.

Введенные в цепь каждого контак.— та токовых реле разрывающие контакты последующего по величине установки 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) - no V

Реле времени служит для исключения излишних срабатываний схемы (на включение или на отключение) при кратковременных бросках тока нагруз." ки.

Устройство работает следующим образом.

При включении трансформатора и достижении током нагрузки значения уставки срабатывания какого-либо из токовых реле, например 0,8 1„, срабатывает это реле, замыкает контакт

8 и размыкает контакт 9. При этом, 35 пятого. (12 и 13), причем установка срабатывания каждого последующего токового реле большая, чем предыдущего, например, 0,5; 0,65; 0,8;

1,0; 1,3 и 1,4 от номинального тока, контакты первого датчика 14 температуры охлаждающего воздуха (V> ), его реле-повторитель 15 с контактами 16 — 19, контакт второго датчика 20 (Ч ), его реле-повторитель 21 с контактами 22-29, контакт третьего датчика 30 (V ), 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; +20 С, реле времени с обмоткой 50 и кон- 20 тактом 51, магнитный пускатель с обмоткой 52 и контактами 53 в цепи дви. гателей вентиляторов и реле-повторитель положения магнитного пускателя 54 с контактами 55 — 62.

I 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 больше 0,8 1„ не сработали: контакт ll замкнут, а контакты 10 и 13 — разомкнуты. Если при этом температура масла (VÄÄ) достигнет 50, то замыкаются контакты термосигнализаторов 2 — 4 с уставками 10, 30 и 50 С соответственно, а контакт 1 (уставо ка 80 С разомкнут. Если температура охлаждающего воздуха при этом о

0-10 С, замыкаются контакты датчиков 14 и 20 температуры воздуха с о уставками -10 и 0 С и через контакты их реле-повторителей образовывается цепь 27-36 и, так как магнитный пускатель 52 отключен, его реле-пов— 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

®м 55 С Vp 0 С 1 0 8 1н)

Одновременно происходит включение реле 54, его контакт 59 размыкается, а контакт 60 замыкается и образуется новая цепь замкнутых контактов 8-11—

36-27-60-3, и вентилятор обдувки продолжает работать, пока, например, при тех же значениях тока и температуры воздуха не снизится темперао тура масла ниже уставки 30 С, при 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 выполнения заданных по предлагаемому способу соотношений.

При значении тока менее 0,5 вентиляторы не работают, а при возрастании тока свыше i 4 1„ через контакт 13 реле тока с этой уставкой происходит их включение независимо от температур масла и воздуха.

Использование предлагаемого способа управления вентиляторами дутья позволяет снизить потери электроэнер1341686 8 а для отключения вентиляторов дутья по формуле гии при эксплуатации силовых трансформаторов с дутьевым масляным охлаждением благодаря обеспечению минимума суммарных потерь в обмотках трансформаторов и электродвигателях вентиляторов. Так, например, при нагрузке трансформатора ТРДН-, 25000/110, равной SOX от номинальной, и при температуре охлаждающего воздуха 0 С уменьшение мощности потерь в обмотках трансформатора при включении вентиляторов составляет около

6 кВт. т.е. снижение суммарной мощности потерь равно 3 кВт.

Формула изобретения

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

20 рь

V Ы + V р в рв

V - P — -----+ V .

5 м 1 р к

Ь где V,„ — температура верхних слоев масла при отключенных вентиляторах, С;

f0

Ч - температура верхних слоев м масла при включенных вено тиляторах, С; — коэффициенты, зависящие от типа вентиляторов и радиаторов и определяемые заводскими испытаниями;

" коэффициент загрузки трансформаторов;

Р— суммарная мощность вентиляторов, Вт;

Р, — потери в обмотках при номинальных условиях, принимаемые равными потерями короткого замыка25 ния, Вт;

V - фактическая температура окружающего воздуха, С при достижении фактической температуры верхних слоев масла от расчетной

30 вентиляторы дутья включаются, нри снижении фактической температуры верхних слоев масла от расчетной вентиляторы дутья отключаются ° дн

1341686

В С

Составитель Ф.Чиркина

Редактор Т. Парфенова Техред П, Се1 ддкова Корректор А. Зимокосов

Заказ 4441/55 Тираж 697 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

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