Рисунок 4 - Распределение превышения температуры в осевом канале обмотки НН фазы «В» активной части в режиме короткого замыкания: 1 - активная часть без оболочки, 2 - активная часть в оболочке КТП
Для режима КЗ характерным является распределение температурного поля теплоносителя (охлаждающего воздуха) в осевых каналах обмотки НН, являющейся с обмоткой ВН главным источником тепловых потерь в этом режиме нагревания. Опытные данные превышения температуры в канале НН-НН для обоих этапов тепловых исследований активной части КТПВ-1250/6-1,2 представлены в таблице 1, по значениям которых построены зависимости типа И кзнн=ѓ(Hобм) (см. рисунок 4). Экспериментальные кривые показывают, что распределение температуры в этом режиме отличается от такового в режиме ХХ и подчиняется закону степенной функции вида У=Xa
Анализ теплового состояния активной части в оболочке КТП в режиме КЗ выявил следующие особенности: зона максимальной температуры сузилась по сравнению с таковой в режиме ХХ и по сравнению с аналогичной зоной для КТПВ-1000/6 [3] за счет более высокого отрицательного градиента в верхней части канала - ДИнн-нн=29 °C; осевой температурный градиент по высоте канала составил ДИ15-26нн=89 °C (15 и 26 - точки измерения температуры на входе и выходе из канала, см. рисунки 2,4); максимальное превышение температуры в канале - 176 °С, а на поверхности верхнего ярма магнитопровода - 89,2 °С.
Среднее превышение температуры обмоток НН и ВН для каждого из установившихся тепловых режимов в отдельности (активная часть в оболочке КТП), определенное по изменению их электрического сопротивления постоянному току, было представлено в таблице 3.
По экспериментально-расчетным данным таблицы 3 согласно ДСТУ 3645-97 (ГОСТ 3484.2-98, МЭК 76-2-93) было определено среднее превышение температуры обмоток НН и ВН активной части КТПВ-1250/6-1,2 соответствующее ее номинальным параметрам, по формуле
ДИобм=ДИ''обм[1+(ДИ'обм/+(ДИ''обм)1,25]0,8 (1)
где, ДИобм - общее превышение температуры каждой из обмоток при номинальных условиях; ДИ' - среднее превышение температуры каждой из обмоток, определенное в режиме ХХ; ДИ' - среднее превышение температуры каждой из обмоток, определенное в режиме КЗ.
Для магнитной системы исследуемой активной части общее превышение температуры определялось относительно максимального превышения температуры верхнего ярма магнитопровода (ТМК-55) по формуле
ДИмаг=ДИ'маг[1+(ДИ''маг/+(ДИ'маг)1,25]0,7 (2)
где, ДИобм - общее превышение температуры магнитной системы;
ДИ'обм - превышение температуры магнитной системы в режиме ХХ;
ДИ''обм - превышение температуры магнитной системы в режиме КЗ.
Выводы:
1. Превышение температуры обмоток активной части в оболочке КТПВ-1250/6-1,2, определенное по изменению их сопротивления по формуле (1) после продолжительных установившихся режимов ХХ и КЗ при температуре окружающей среды 13 °С, составляет для обмотки НН - 142,4 °С и для обмотки ВН - 149,4 °С и находится в пределах, нормируемых ГОСТ 16837-79 и ТУ У 31.1-00217159-034-2002 (для активной части без оболочки эти превышения соответственно составляют 73,5 и 84,9 °С).
2. Наибольшее превышение температуры магнитопровода активной части в оболочке КТПВ-1250/6-1,2, определенное по формуле (2) после продолжительных установившихся режимов ХХ и КЗ при Токр=13 °С, составляет 173 °С.
3. Тепловое состояние обмоток НН характеризуется неравномерным распределением температуры, в результате чего максимальное ее превышение в режиме КЗ при Rном=1250 кВ·А достигает 176 °С, а полное превышение согласно (1) - 192 °С.
4. Снижение максимальной температуры обмоток рудничных трансформаторов, как резерва для дальнейшего увеличения их мощности, может быть достигнуто за счет следующих технических решений:
* исследование и выбор оптимальных параметров и геометрических размеров охлаждающих каналов обмотки;
* исследование и выбор оптимальных параметров оболочки активной части, что было достаточно полно обосновано в [3] при исследовании температурного поля оболочек КТП мощностью 1000 и 1250 кВ·А;
* применение системы принудительного воздушного охлаждения активной части трансформаторов и КТП;
* за расчетный режим работы КТП повышенной мощности следует принять повторно-кратковременный (ГОСТ 18311-80) с ПВ=60 %;
* применение современных технических средств - «сверхпроводников тепла» или тепловых труб, встраиваемых в охлаждающие каналы обмоток.
Список литературы
1. Сорока Е.А. Особенности нагрева катушечных и слоевых обмоток рудничных трансформаторов типа ТСВ // Взрывозащищенное электрооборудование: Сб.науч. тр. УкрНИИВЭ. - Донецк,2001.-С.105-112.
2. Сорока Е.А., Золотарев Е.В. Особенности нагревания активной части взрывобезопасной трансформаторной подстанции мощностью 1000 кВ·А в различных режимах // Взрывозащищенное электрооборудование: Сб.науч. тр. УкрНИИВЭ. - Донецк: Юго-Восток, 2003. - С.38-49.
3. Сорока Е.А., Золотарев Е.В., Калач Е.Н., Локтионов Г.Л. Исследование и сравнительный анализ стационарного температурного поля оболочек трансформаторных подстанций типа КТПВ мощностью 1000 и 1250 кВ·А // Взрывозащищенное электрооборудование: Сб. науч. тр. УкрНИИВЭ. - Донецк: ООО «Юго-Восток, Лтд», 2005. - С.59-68.