Способ управления вентиляторами дутья силовых трансформаторов с масляным охлаждением

)1341686 4 Н 01 Г 27 ТЕ, .БИЕЛ 1113г ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ К АВТОРСКОМУ СВ(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) М.Л.Ланда, М.М.Михайлова, Ю.Б.Шур и В.В.Зорин(56) Голунов А.М. и Сещенко Н.С. Охлаждающие устройства масляных трансформаторов. М.: Энергия, . 1976, с.67-71.Авторское свидетельство СССР В 1089636, кл. Н 01 Г 27/08, 1983, (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЯТОРАМИ ДУТЬЯ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ С МАСЛЯНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ(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 воз 1 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.134168 б 1,ЬЧ +д 61 мср 1 обмсрномд 92 1 с2 мср 2 абмсрном Ч 1 ОБм ср Ч 2 ОБм ср где Ч, и Ч 2 м, - средняя темпера 1 мсртура масла, со ответственно приотключенных и 20 при отключенных и включенных венотиляторах, С. 25Так как условия охлаждения обмоток остаются неизменными при отключенных и включенных вентиляторах (свободная конвекция масла), то=Д 6 ьо1 обмсрном 2 обм ср ном обм ср ном 30 Тогда выражение (3 принимаетвид Ч, - Ч 1 мср 2 мср 310(2) 35 В свою очередь средние температуры обмоток соот ветственнопри отключенныхи включенных вентиляторах, С.При одинаковых температурах об моток потери при любой нагрузке могут быть выражены через потери короткого замыкания как Р = Р2С учетом того, что номинальные потери короткого замыкания приведены к 50отемпературе +75 С, следует, что разница в величинах потерь активной мощности в обмотках трансформаторов при отключенных и включенных вентиляторах ьР = Р, - Р 2 может быть рас считана по формуле при отключенных ивключенных вентиля.оторах, С. Величины средних превышений температуры масла над температурой охлаждающего воздуха зависят от наличия или отсутствия обдува и могут быть определены на основании следующих выражений: 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 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 Р,-Р =Р (1) где Р, и Р - потери в обмоткахтрансформаторов соответственно при отключенных и включенныхвентиляторах, Вт;Р - мощность потребляемаяь)электродвигателями вентиляторов обдува, Вт.Потери активной мощности в обмотках трансформаторов прямо пропорциональны активному сопротивлению обмоток, т.еР, 235+ Ч 1+ ЧБОБмсргде Чобм сри Ч2 обм ср Ч "Ч 2 ОБм ср 2 ОБмскО310 (3) В свою очередь, можно записать включенных вентиоляторах, С; дв ид 9 - превышения сред 1 обмср ном 2 обм с комней температурыобмотки над средней температуроймасла при номинальной нагрузкесоответственно 1 мср 91 мср в 1+где 91 и 82 , - превышение среднейтемпературы масланад температуройохлаждающей среды,соответственно Теперь уравнение представляется в виде 291 мсо + 6 г мср др: Р к-,(5) КБ 310=08 (Ч,-Ч,) В,:08 .9 г,= 08 (Ч, - Ч ) и принимая во внимание уравнение (1), преобразуем уравнение (5) в следующие соотношения, определяющие условия целесообразности включения и отключения вентиляторов обдува:где Ч,температура верхних слоевмасла при отключенныховентиляторах, С;температура, верхних слоев масла при включенныхвентиляторах, С;- коэффициенты, зависящиеот типа вентиляторов и радиаторов;- коэффициент загрузкитрансформаторов;- суммарная мощность вентиляторов, Вт.- потери в обмотках приноминальных условиях, принимаемые равными потерямикороткого замыкания, Вт;температура охлаждающего.овоздуха, С,значений потерь Рз в обсуммарных мощностей вентиЧ Ркз Анализ мотках и 9 мс = 0 262 сфср 19 гмср Ою 15 С 1 грО,бгде С 1 у - удельная тепловая нагрузка бака (тепловая нагрузка, представляющая собойпотери, приходящиеся на1 м эффективной теплоотдающей поверхности).Так как при одной и той же на -1 В гГ груэке трансформатора ц = ц = с, то40 45 50 термосигналиэаторов, температурымасла 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),5 10 15 20 25 ЭО 35 ляторов стандартных трансформаторов 35-220 кВ мощностью 10-80 ИВА покаР 8 зывает, что отношение в в1 О дляР всех трансформаторов находится в пределах 20-30 и может быть принято в среднем равным 25 (например, для трансФорматора ТРДН 25000 /110 Р = 3 кВт; Р = 120 кВт). Для этого значения отношения Рз/Рз 10 по полученным зависимостям (7) и (8) построены для различных температур охлаждающего воздуха (г 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 - 4цепь 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 Ч ,например 16, и реле-повторителя положения магнитного пускателя, например 55.Введенные в цепь каждого контакта токовых реле разрывающие контакты последующего по величине установки срабать 1 вания реле (и, аналогично, в цепях контактов реле-повторителей контактов датчиков Ч) обес". печивают наличие в схеме только одной замкнутой цепи по величине тока и одной (для каждого значения тока) -поЧРеле 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 установкасрабатывания каждого последующеготокового 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 (Ч),его реле-повторитель 15 с контактами 16 - 19, контакт второго датчика 20 (Чз ), его реле-повторитель 21с контактами 22-29, контакт третьего датчика 30 (Ч ), его реле-повторитель 31 с контактами 32-39, контакт четвертого датчика 40 (Ч ь ) сего реле-повторителем 41 с контактами 42-49, при этом установка температуры срабатывания каждого последующего датчика больше, чем предыду-щего, например -10, 0; +10; +20 С,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 - 62.1 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 11 замкнут, а контакты 10 и 13 - разомкнуты. Если при этом температура масла (Ч) достигнет 50 , то замыкаются контакты термосигнализаторов 2 - 4 с уставками 10, 30 и 50 С соответственно, а контакт 1 (устав 0ка 80 С ) разомкнут. Если температура охлаждающего воздуха при этомо0-10 С, замыкаются контакты датчиков 14 и 20 температуры воздуха соуставками -10 и 0 С и через контакты их реле-повторителей образовывается цепь 27-36 и, так как магнитный пускатель 52 отключен, его реле-повторитель 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 Сф Ч 0 С08 1 н) 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 1,4 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 803 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 изобретенияСпособ управления вентиляторами дутья силовых трансформаторов с масляным охлаждением, включающий измерение значений температуры верхних слоев масла и токовой нагрузки, о т л и ч а ю щ и й с я 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 фор- муле 15 20 дн 90где Ч, - температура верхних слоевмасла при отключенных вентиляторах,С;10Ч - температура верхних слоевммасла при включенных венотиляторах, С;- коэффициенты, зависящиеот типа вентиляторов ирадиаторов и определяемыезаводскими испытаниями;" коэффициент загрузкитрансформаторов;Р - суммарная мощность вентиляторов, Вт;Р, - потери в обмотках приноминальных условиях,принимаемые равными потерями короткого замыка ния, Вт;Ч - фактическая температураокружающего воздуха, Спри достижении фактической температуры верхних слоев масла от расчетной 30 вентиляторы дутья включаются, риснижении фактической температурыверхних слоев масла от расчетнойвентиляторы дутья отключаются1341686 В ССоставитель Ф.Чиркинедактор Т.Парфенова Техред Л,Сердюкова орректор А.Зимокос Заказ 4441/5ВН Тираж 697 ИИПИ Государственного комитет о делам изобретений и отк Москва, Ж, Раушская на