Обоснование рациональных режимных параметров силовых трансформаторов электропитающих систем для повышения надежности и качества их функционирования

• Автор: Слатинова, Мария Николаевна
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 137 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Анализ режимов работы силовых трансформаторов и методов
расчета их параметров и надежности
1.1. Анализ условий эксплуатации и режимов работы
1.2. Надежность и качество функционирования силовых трансформато- 14 ров и методы расчета их показателей
1.3. Методы определения рациональных режимных параметров сило- 20 вых трансформаторов
1.4 Цель и задачи исследования
1.5. Выводы
2. Потери в силовых трансформаторах при нелинейных нагрузках
2.1. Структура потерь в силовых трансформаторах и методы их оценки.
2.2. Потери на вихревые токи в структурных элементах силового 30 трансформатора
2.3. Потери на гистерезис в структурных элементах силового транс- 45 форматора
2.4. Моделирование электромагнитного поля силового трансформатора 48 методом конечных элементов
2.5. Оценка дополнительных потерь в элементах силового трансформа- 55 тора при нелинейной нагрузке
2.6. Выводы
3. Моделирование теплового режима силового трансформатора с 63 целью определение скорости его старения при нелинейной нагрузке
3.1. Особенности проведения расчетов теплового режима силового 63 трансформатора
3.2. Моделирование теплового режима силового трансформатора.
3.3. Определение остаточного ресурса силового трансформатора по

температуре наиболее нагретой точки его обмотки
3.4. Выводы
4. Определение надежности силовых трансформаторов электропи-
тающих систем
4.1. Определение уровня надежности
4.2. Условия реализуемости конструкционной и функциональной на- 88 дежности
4.3. Диагностирование технического сосотояния силовых трансформа- 93 торов
4.4. Определение показателей надежности
4.5. Выводы
5. Обоснование рациональных режимных параметров силовых 102 распределительных трансформаторов Тульских городских сетей для повышения надежности и качества их функционирования при нелинейности нагрузки потребителей
5.1. Описание объекта исследования
5.2. Экспериментальное изучение изменения остаточного ресурса изо- 105 ляции трансформатора с изменением параметров нагрузки
5.3. Организационно-технические методы повышения надежности и 107 качества функционирования силовых распределительных трансформаторов Тульских городских сетей
5.4. Определение и обоснование рациональных режимных параметров 112 силовых распределительных трансформаторов Тульских городских се-

5.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Силовые трансформаторы являются важнейшими элементами электропитающих систем. От их надежности и качества функционирования в большой степени зависит надежность и качество функционирования такого крупного электротехнического комплекса, как электропитающие системы. Выход из строя одного или нескольких силовых трансформаторов может привести к очень высоким техническим и экономическим издержкам.
На современном этапе в Российской Федерации для городских электропитающих систем характерна тенденция постоянного увеличения доли силовых трансформаторов, выработавших не только назначенный, но и парковый ресурс, при этом темпы их замены настолько малы, что процесс старения парка силовых транс ф о р м ато р о в практически не снижает своего движения. Объем «старого» оборудования настолько велик, что быстрая его замена практически невозможна как из-за недостаточности необходимых производственных мощностей, так и по причине недостатка строительно-монтажного персонала. Существующие темпы ввода новых энергетических мощностей часто не успевают за темпами роста энергопотребления, что в ряде регионов уже сегодня является фактором, сдерживающим рост экономики в целом. В этих условиях совершенствование системы сервисного обслуживания стареющего электрооборудования становится не только задачей поддержания его работоспособности, но и задачей поддержания на должном уровне надежности электроснабжения в целом.
При этом надо отметить, что для электропитающих систем кроме проблемы, связанной со «старением» электороборудования, на современном этапе возникла новая проблема, связанная с увеличивающейся долей потребителей с нелинейной нагрузкой в связи с повсеместным использованием импульсной электронной техники (компьютеры, преобразователи частоты, энергосберегающие лампы, и.т.д.). Гармоники, генерируемые нелинейной нагрузкой, создают дополнительные потери в трансформаторах. Эти потери

— — — ЗВ
- rot rot Н + rot div H — у div Ё = —у—. ' (2.2.21)

Используя (2.2.2), получаем
В В дВ
-rotrot + rot div --у—, (2.2.22)
M0 Hr M(]Mr dt
или с учетом того, что для конструктивного элемента силового трансформатора [ir = const , и принципа непрерывности линий магнитной индукции

rot rot В = УВаМг — • (2.2.23)

Сердечник силового трансформатора конструктивно выполняется из тонких взаимно изолированных пластин из электротехнической стали. Рассмотрим произвольную пластину сердечника толщиной а и высотой 1, причем I» а.
Рис. 2.2.1. Распределение вихревых токов в пластине сердечника силового трансформатора.