МДК 01.06 Тема 8. Монтаж трансформаторных подстанций

• Название: Монтаж трансформаторных подстанций
• Дата: 20.04.2023
• Размер: 3.34 Mb.
• Имя файла: МДК 01.06 Тема 8.rtf
• Тип: Документы; #1076162
• страница: 7 из 7

трансформатор подстанция электрооборудование

9.3 Контроль за температурными режимами электрооборудования

Электрические машины, трансформаторы и другие электроаппараты нагреваются под действием тока, проходящего по обмоткам и токоведущим частям, и вследствие перемагничивания стальных сердечников. Выделяемое тепло воздействует на изоляцию электроустановок. Так как элементы электрооборудования выполняют из материалов с различными коэффициентами теплового расширения, в них могут возникать усилия, вызывающие опасные деформации.

Чтобы устранить вредное воздействие температуры на изоляцию, ее нужно правильно выбрать по нагреву. Соединения (контакты) токоведущих частей нужно устраивать очень тщательно, а для устранения деформации в распределительных устройствах использовать температурные компенсаторы.

При нормальных режимах работы и при коротких замыканиях электрооборудования наименьшее влияние нагрева испытывает фарфоровая изоляция, однако фарфор очень чувствителен к неравномерному нагреву из-за плохой его теплопроводности. Вследствие температурных расширений на границе нагретого и холодного мест возникают тепловые напряжения, под действием которых в фарфоре могут образовываться трещины.

Особенно чувствительна к нагреву изоляция на органической основе (бумага, пряжа, ткани и т. п.), поэтому в эксплуатации и при ремонте необходимо избегать применения такой изоляции.

В эксплуатации необходимо следить за тем, чтобы температура изоляции не превосходила предельных значений. Обычно для этого достаточно не допускать превышения нагрузки машины и оборудования сверх номинальной при нормальной температуре охлаждающего воздуха.

Величина, обратная сроку службы изоляции, называется износом изоляции. Она показывает, какая часть полного срока службы израсходована за год. Износ (в процентах) за какой-либо промежуток времени определяют по формуле

где Т промежуток времени в долях года; А - срок службы изоляции при температуре, равной нулю.

Электрооборудование, как правило, работает при переменных нагрузке и температуре охлаждающей среды, при этом износ

Среднюю температуру обмоток электрооборудования можно определить по изменению их сопротивления на постоянном токе. Для этого применяют метод вольтметра и амперметра (наиболее простой, но менее точный) или измерительные мосты. Местные температуры можно измерить ртутными или спиртовыми термометрами (первые для измерения температур частей электрооборудования, находящихся в зоне переменных магнитных полей, применять не следует), термометрами манометрического типа и термодетекторами (термопарами и термосопротивлениями).

20. Пути эффективного использования электрооборудования

Использование электрооборудования оценивают, сравнивая фактическое полезное потребление или преобразование электроэнергии с потенциально возможным Wв за некоторый период времени (как правило, за год):

где кя - коэффициент использования электрооборудования.

Значение коэффициента зависит от многих факторов. Их взаимосвязь может быть записана в следующем виде: где те - продолжительность использования оборудования за сутки; tr - продолжительность использования оборудования за год; Р - загрузка оборудования; ftr - коэффициент технической готовности, характеризующий простой оборудования из-за неисправностей и отказов; тп - принятая при проектировании продолжительность использования установленной мощности оборудования в течение года; kn - коэффициент, характеризующий надежность оборудования; kH - коэффициент каталожной неувязки.

В уравнении (а) числитель представляет факторы, которые характеризуют фактическое потребление энергии, а знаменатель - нормативные (проектные) значения. Если принять, что полному использованию оборудования соответствует ки=1, а достигнутый уровень kи<1, то формальная задача улучшения использования заключается в определении таких значений параметров, когда числитель и знаменатель равны между собой.

Есть три направления в решении этой задачи.

Первое из них - вариация числителя при заданном знаменателе, то есть создание таких условий эксплуатации, когда фактическое потребление энергии каждым электроприемником достигает проектного (нормативного). Практическая реализация этого направления возлагается на службу эксплуатации. Это достигается за счет увеличения загрузки оборудования р, увеличения времени работы тг в году, улучшения технического обслуживания kT.

Второе направление - при заданном числителе изменяют знаменатель, то есть находят наилучшее значение параметров оборудования на стадии проектирования. Очевидно, что такое решение возлагается на разработчиков и изготовителей электрооборудования.

Наконец, третье направление - вариация и числителя, и знаменателя, то есть режимы эксплуатации приближают к номинальным параметрам оборудования, а эти параметры, в свою очередь, выбирают в соответствии с условиями эксплуатации. Этот вариант требует творческого сотрудничества эксплуатационников и разработчиков электрооборудования.

Для осуществления первого направления, повышения эффективности использования, важно выбрать режимы работы электрооборудования. Например, при увеличении загрузки трансформатора или электродвигателя достигается положительный эффект - улучшается использование, но вместе с этим наблюдаются отрицательные последствия - возрастают потери электроэнергии. Какой же должна быть нагрузка? Чтобы ответить на этот вопрос, надо найти критерий наилучшего решения. Он называется критерием оптимальности, а само решение - оптимальным.

Среди многих критериев (срок службы, частота отказов, затраты на капитальный ремонт и др.) следует принимать наиболее общий. При оптимизации использования электрооборудования таким критерием является сумма годовых затрат, связанных с эксплуатацией изделия, отнесенная к полезно потребленной энергии за этот период, то есть действительная цена потребленного киловатт-часа.

Эксплуатация считается наилучшей (оптимальной), если достигнута наименьшая цена потребленной энергий. В общем случае эта цена включает тариф на электроэнергию и дополнительные удельные затраты, связанные с амортизационными отчислениями, заработной платой электрикам, затратами на запасные части и материалы, стоимостью потерь электроэнергии. Каждое из слагаемых зависит от особенностей эксплуатации или параметров электрооборудования. Если учесть эти связи, то получится следующее уравнение действительной цены потребленной электроэнергии:
(б)
где ц - тариф на электроэнергию; р„.з, Рх.х - приведенные потери короткого замыкания и холостого хода; а - время максимальных потерь короткого замыкания, приведенное к полному времени работы; тс, - продолжительность работы в течение суток (ч) и года (дней); р - загрузка оборудования; 3 - постоянные затраты нa эксплуатацию, приведенные к мощности оборудования (амортизационные отчисления, зарплата персонала и т. Д.).

Из уравнения (б) можно определить оптимальную загрузку оборудования, то есть такое значение р, при котором Яд=тт. Для этого в соответствии с правилами исследования функций вычисляют первую производную по р и результат приравнивают нулю. Из полученного уравнения определяют оптимальную загрузку:


Уравнение устанавливает связь между эксплуатационными факторами, поэтому его называют эксплуатационной экономической характеристикой. Эта характеристика наглядно оценивает сложившиеся режимы работы и условия эксплуатации.

Оптимальный режим работы электропривода и подстанции соответствует номинальной нагрузке в течение расчетного (проектного) числа часов использования установленной мощности. При этом действительная цена электроэнергии, например, для электропривода мощностью 4,5 кВт равна 1,4 коп/кВт-ч и для подстанции с трансформатором TM-400/I0 - 0,55 коп/кВт-ч.

При оптимальном использовании двигателя эксплуатационные затраты на электропривод составляют 40% стоимости электроэнергии, потребленной за год.

Отступление от оптимального режима увеличивает действительную цену электроэнергии, например, при р = 0,8 и тстг=100 ч в год, что характерно для электроприводов в животноводстве, каждый киловатт-час обходится хозяйству в 7 раз дороже. Для подстанции, имеющей Р = 0,5 и тстг -1000 ч в год, цена каждого преобразованного киловатт-часа в 5 раз превышает минимально возможное значение.

Эксплуатационные экономические характеристики позволяют наметить и оценить пути повышения эффективности использование электрооборудования. Большее влияние на снижение Цл оказывает увеличение времени использования и в меньшей степени - загрузка. Следовательно, для электрооборудования, применяемого сезонно, надо принудительно формировать годовой график работы. С этой целью можно организовывать совмещенное использование одних и тех же электродвигателей или трансформаторов, то есть зимой в животноводстве, летом в растениеводстве.

По характеристикам также видно, что увеличение загрузки на 20...30% против номинальной практически не увеличивает общие затраты на эксплуатацию. Поэтому перегрузки электрооборудования экономически оправданы. Их значение нужно выбирать из условия целесообразного перегрева изоляции.

22. Параметры надежности работы электрооборудования

Основной показатель качества электрооборудования - его надежность работы в различных условиях эксплуатации. Надежность - это свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели (производительность, экономичность, расход электроэнергии и другие паспортное характеристики) в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени.

Надежность - это комплексное свойство объекта, включающее в себя безотказность, долговечность, ремонтопригодность и в значительной мере зависит от условий эксплуатации.

Безотказность - это свойство электроаппарата сохранять работоспособность в течение некоторого времени без вынужденных перерывов. Под работоспособностью в данном случае понимается состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в установленных документацией пределах. Понятие работоспособности уже понятия надежности. Например, электродвигатель, работающий в тяжелых условиях животноводческих ферм, работоспособен, но ненадежен и может выйти из строя в любой момент времени.

Долговечность - это свойство машины, агрегата сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов. Предельное состояние объекта определяется невозможностью его дальнейшей эксплуатации из-за непоправимого изменения заданных параметров, неустранимого снижения эффективности эксплуатации ниже допустимой и т. п.

Ремонтопригодность - это состояние объекта, при котором можно устранять повреждения и восстанавливать его технические параметры путем проведения ремонтов и технического обслуживания. Остановимся на определениях некоторых терминов, которые необходимы для перехода к оценке показателей надежности.

Неисправность - это состояние оборудования, при котором оно не соответствует хотя бы одному из технических требований.

Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта. Это частичная или полная утрата таких свойств, которые обеспечивают работоспособность объекта.

Наработка - продолжительность или объем работы, выполненной электроаппаратом.

Наработка на отказ - средняя продолжительность работы между отказами. Если наработка выражается в единицах времени, можно применять термин «Средняя продолжительность безотказной работы».

Ресурс - продолжительность работы изделия до наступления предельного состояния. Различают ресурс до первого ремонта,, межремонтный и т. д.

Надежность работы электрооборудования может быть представлена показателями надежности.

При определении надежности электрооборудования часто пользуются следующими количественными показателями:

• 
  время безотказной работы;
  
• 
  вероятность безотказной работы;
  
• 
  интенсивность отказов;
  
• 
  срок службы и межремонтный срок службы.
  

Время безотказной работы Т0 оценивается средним числом часов работы оборудования до первого отказа и может быть определено на основе статистических данных:

где ti - время исправной работы i-го аппарата до первого отказа; п - общее число рассматриваемых отказов.

На практике более часто используется вероятность безотказной работы Р (t), заключающаяся в том, что в заданном интервале времени или в пределах заданной наработки машина работает без отказа, где &.N - число отказавших машин за время t, N0 — число испытуемых машин в начальный момент времени.

Для электродвигателей вероятность безотказной работы определяется по статистическим данным:

• 
  Интенсивность отказов представляет собой вероятность отказа перемонтируемой машины в единицу времени.
  
• 
  Вероятность отказов определяют по статистическим данным:
  

• 
  где ДN - число машин, отказавших за время Дt; Д< - интервал времени наблюдения.
  

Срок службы - это продолжительность работы аппарата до момента возникновения предельного состояния, определяемого техническими условиями. Различают сроки службы до первого капитального ремонта, между ремонтами и т. п.

Межремонтный срок службы, или межремонтный ресурс, — наработка аппарата, прошедшего ремонт, до состояния, при котором он подлежит следующему очередному ремонту.

Надежность электрооборудования можно исследовать аналитически или при помощи статистического метода.

При аналитическом методе устанавливают функциональные связи между надежностью отдельных элементов и электродвигателя в целом, а также определяют влияние различных факторов на них. Затем при помощи математической модели электродвигателя и полученных функциональных связей определяют надежность электродвигателя для определенных условий.

Многообразие функциональных связей между элементами электродвигателя и его системой в целом, а также факторов, различно воздействующих на двигатель, затрудняет использование аналитического метода при исследовании надежности. Этот метод нашел применение при расчете надежности в стадии конструирования.

Эксплуатационная надежность зависит от качества активных и конструкционных материалов, используемых при изготовлении электроаппаратов, от качества изготовления и ремонта, от условий эксплуатации и определяется на основе статистических материалов наблюдения за работой аппарата в процессе эксплуатации.