Научная статья на тему 'ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА РАБОТУ ТРАНСФОРМАТОРОВ В РЕЖИМЕ ХОЛОСТОГО ХОДА'

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА РАБОТУ ТРАНСФОРМАТОРОВ В РЕЖИМЕ ХОЛОСТОГО ХОДА Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
25
11
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТРАНСФОРМАТОР / МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ / СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ / СИСТЕМА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Жаринов Иван Викторович, Кокорев Андрей Александрович, Мясников Дмитрий Владимирович

Одним из направлений развития национальной энергосистемы является повышение ее надежности и снижение потерь электроэнергии при транспортировке и преобразовании. Разработаны технические решения, позволяющие обеспечить приемлемый уровень потерь электроэнергии при транспортировке без снижения технико-экономических показателей. Вопрос преобразования параметров электроэнергии в силовых трансформаторах также подробно изучен, однако в современных методиках не учитывается влияние параметров окружающей среды на свойства магнитной системы трансформаторов. Определение влияния температуры и прилагаемого напряжения на работу трансформаторов позволит более точно настроить системы защиты и повысить надежность систем электроснабжения в целом.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Жаринов Иван Викторович, Кокорев Андрей Александрович, Мясников Дмитрий Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

STUDY OF THE INFLUENCE OF OPERATING CONDITIONS ON THE OPERATION OF TRANSFORMERS IN IDLING MODE

One of the directions for the development of the national energy system is to increase its reliability and reduce electricity losses during transportation and conversion. Technical solutions have been developed to ensure an acceptable level of electricity losses during transportation without reducing technical and economic indicators. The issue of converting electricity parameters in power transformers has also been studied in detail, however, modern methods do not take into account the influence of environmental parameters on the properties of the magnetic system of transformers. Determining the effect of temperature and applied voltage on the operation of transformers will allow you to more accurately configure protection systems and improve the reliability of power supply systems in general.

Текст научной работы на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА РАБОТУ ТРАНСФОРМАТОРОВ В РЕЖИМЕ ХОЛОСТОГО ХОДА»

УДК 621.31

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА РАБОТУ ТРАНСФОРМАТОРОВ В РЕЖИМЕ ХОЛОСТОГО ХОДА

Жаринов Иван Викторович

Доцент, кандидат технических наук, Дзержинский политехнический институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" i zharinov@mail.ru

Кокорев Андрей Александрович

Старший преподаватель, Дзержинский политехнический институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева"

Мясников Дмитрий Владимирович

Студент, Дзержинский политехнический институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева"

Одним из направлений развития национальной энергосистемы является повышение ее надежности и снижение потерь электроэнергии при транспортировке и преобразовании. Разработаны технические решения, позволяющие обеспечить приемлемый уровень потерь электроэнергии при транспортировке без снижения технико-экономических показателей. Вопрос преобразования параметров электроэнергии в силовых трансформаторах также подробно изучен, однако в современных методиках не учитывается влияние параметров окружающей среды на свойства магнитной системы трансформаторов. Определение влияния температуры и прилагаемого напряжения на работу трансформаторов позволит более точно настроить системы защиты и повысить надежность систем электроснабжения в целом.

Ключевые слова: трансформатор, магнитная проницаемость, система электроснабжения, система релейной защиты.

STU DY OF THE INFLUENCE OF OPERATING CONDITIONS ON THE OPERATION OF TRANSFORMERS IN IDLING MODE

Zharinov Ivan Viktorovich

Associate Professor, Candidate of Technical Sciences, Dzerzhinsky Polytechnic Institute (branch) of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Nizhny Novgorod State Technical University named after R.E. Alekseev" i zharinov@mail.ru

Kokorev Andrey Alexandrovich

Senior Lecturer, Dzerzhinsk Polytechnic Institute (branch) of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Nizhny Novgorod State Technical University named after R.E. Alekseev"

Myasnikov Dmitry Vladimirovich

Student, Dzerzhinsky Polytechnic Institute (branch) of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Nizhny Novgorod State Technical University named after R.E. Alekseev"

One of the directions for the development of the national energy system is to increase its reliability and reduce electricity losses during transportation and conversion. Technical solutions have been developed to ensure an acceptable level of electricity losses during transportation without reducing technical and economic indicators. The issue of converting electricity parameters in power transformers has also been studied in detail, however, modern methods do not take into account the influence of environmental parameters on the properties of the magnetic system of transformers. Determining the effect of temperature and applied voltage on the operation of transformers will allow you to more accurately configure protection systems and improve the reliability of power supply systems in general.

Key words: transformer, magnetic permeability, power supply system, relay protection system.

Работа по улучшению технико-экономических показателей систем электроснабжения ведется непрерывно. Однако, несмотря на принимаемые меры, значительную долю потерь составляют потери при преобразовании и распределении электроэнергии. Снижение темпов индустриализации и развитие новых технологий привело к высвобождению электрических мощностей на промышленных предприятиях, большое количество трансформаторов на которых работает практически в режиме холостого хода [1, 2].

При проектировании и расчете уставок защиты систем электроснабжения во внимание принимаются паспортные данные

трансформаторов и учитываются стандартные условия эксплуатации [3,4]. Между тем, в реальных условиях, параметры окружающей среды зачастую выходят за пределы, установленные стандартами. Это влияет на электрические параметры трансформатора (например, сила тока холостого хода в

первичной катушке 11), которые ощутимо зависят от условий внешней среды, а именно от температуры. Это связано с температурным дрейфом магнитных и электрических характеристик материалов, из которых изготовлен трансформатор. Дрейф характеристик приводит к изменению электрических параметров. В частности, изменение магнитной проницаемости материала магнитопровода неизбежно приводит к изменению реактивного сопротивления трансформатора.

Целью данной работы является определение характера изменения полного сопротивления магнитной системы трансформатора в режиме холостого хода, при котором нагрузка отключена от вторичной катушки и ток в ней равен нулю.

Экспериментальная установка

представляет собой термостатирующую камеру, в которую помещается исследуемый объект (рисунок 1).

~220 В о 220 В о

1

2

3

4

Рис. 1. Схема экспериментальной установки, 1 - Регулятор температуры; 2 - датчик температуры; 3 - электрическая печь; 4 - исследуемый трансформатор; 5 - ЛАТР; Л - сила тока в первичной катушке, А; U1 - напряжение на первичной катушке, В.

Напряжение варьировали в пределах 220В±10%, что соответствует нормируемому допустимому значению размаха напряжения [5]. В качестве объекта исследования выбран трансформатор ТБС-3-0,25УЗ. Для измерения параметров трансформатора применялись амперметр и вольтметр класса 0,5 с пределами измерения 0,5А и 250В соответственно. Полное сопротивление магнитной системы трансформатора в режиме короткого замыкания рассчитывалось по закону Ома:

7 = ^ У!

Результаты экспериментов представлены в таблице 1.

Таблица 1

Влияние температуры на параметры работы трансформатора

Температура Т, С 111, В 11, А

25 198 0,142

220 0,142

242 0,146

50 198 0,188

220 0,194

242 0,200

90 198 0,301

220 0,301

242 0,344

По результатам экспериментов видно, что изменение температуры и напряжения на первичной катушке влияет на свойства магнитной системы трансформатора. Увеличение температуры с 25 до 90С приводит к возрастанию силы тока в первичной катушке

более чем в два раза, что влечет за собой увеличение потерь холостого хода трансформатора.

Влияние напряжения на полное сопротивление магнитной системы трансформатора представлено на рисунке 2.

1500

1400

1300

1200

О 1100 гч

1000 900 800 700

Т=25С Т=50С Т=90С

190

200

210

220

230

240

250

и^В

Рис. 2. Влияние напряжения на первичной катушке (U1) на полное сопротивление магнитной системы трансформатора (Z) при различных температурах (Т)

При повышении напряжения происходит уменьшение полного

сопротивления трансформатора. Изменение напряжения на 10% приводит к изменению полного сопротивления более чем на 40%. Причем наиболее ярко это проявляется при повышенной температуре. Так, при температуре 90 С с возрастанием напряжения

от 198 до 220В полное сопротивление уменьшилось на 630Ом. Такое резкое изменение характеристик трансформаторов неизбежно приводит к появлению непрогнозируемых отклонений параметров качества электроэнергии (например, напряжения) от нормативных значений.

Таким образом, температура оказывает значительное влияние на свойства магнитной системы трансформаторов. Следствием является изменение их электрических характеристик, что влияет на показатели качества электроэнергии. Кроме того, дрейф характеристик трансформаторов может привести к ложному срабатыванию систем релейной защиты. Для того, чтобы

нивелировать данные негативные явления, необходимо организовать систему мониторинга первичного напряжения и температурного режима работы

трансформаторов, которая будет встроена в системы релейной защиты. Это позволит снизить вероятность их ложного срабатывания и повысить надежность систем электроснабжения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Клюев, Р.В. Оптимизация режимов работы синхронных двигателей для повышения пропускной способности сетей электроснабжения промышленных предприятий/ Р.В. Клюев, И.И. Босиков, О.А. Гаврина, М.Т. Текиев. - DOI 10.46689/2218-5194-2022-1-1-272-293, Текст : печатный// Известия ТулГУ. Науки о Земле. - 2022. - Вып. 1 - С.272-293.

2. Тимонина, В.И. Энергосбережение и энергоэффективность как показатели достижения энергобезопасности в стране / В.И. Тимонина. - DOI 10.52957/22213260_2022_1_111. - Текст : электронный // Теоретическая экономика. - 2022 - №1. - С.111 -119. - URL: http://www.theoreticaleconomy.ru (Дата публикации: 30.01.2022)

3. СТО 56947007-29.120.70.241-2017. Технические требования к микропроцессорным устройствам РЗА. Стандарт организации ПАО «ФСК ЕЭС». Утверждён и введён в действие Приказом ПАО «ФСК ЕЭС» от 28.02.2017 № 82. Дата введения: 28.02.2017. Дата введения изменений: 11.12.2019 . - Москва: ПАО «ФСК ЕЭС», 2017. - 357 с. - Текст : непосредственный.

4. Правила устройства электроустановок: 7-е издание (ПУЭ)/ Главгосэнергонадзор России. М.: Изд-во: ЗАО «Энергосервис», 2007. 610 с

5. ГОСТ 32144-2013 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Межгосударственный стандарт Российской Федерации : издание официальное : утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 июля 2013 г. № 400 : дата введения 2014-07-01. - Москва : Стандартинформ, 2014. -16 с. - Текст : непосредственный.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.