ГОСТ Р 54419-2011
(МЭК 60076-12:2008)

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТРАНСФОРМАТОРЫ СИЛОВЫЕ

Часть 12

Руководство по нагрузке сухого трансформатора

Power transformers. Part 12: Loading guide for dry-type power transformers

ОКС 29.180

ОКП 01 1100

Дата введения 2012-07-01

     

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Некоммерческим партнерством "Инновации в электроэнергетике" (НП "ИНВЭЛ") на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4; Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении" (ФГУП "ВНИИНМАШ")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 39 "Энергосбережение, энергетическая эффективность, энергоменеджмент"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 сентября 2011 г. N 344-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным (MOD) по отношению к международному стандарту МЭК 60076-12:2008* "Силовые трансформаторы. Часть 12. Руководство по нагрузке сухого трансформатора" (IEC 60076-12:2008 "Power transformers - Part 12: Loading guide for dry-type power transformers").

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации и межгосударственные стандарты

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Введение к МЭК 60076-12:2008

Международный стандарт МЭК 60076-12 (английская версия) был подготовлен Техническим комитетом 14 МЭК "Силовые трансформаторы".

Стандарт МЭК 60076-12:2008 отменяет и заменяет стандарт МЭК 60905:1987. В этом первом издании представлена техническая проверка.

Текст стандарта основан на следующих документах:

Полную информацию о результатах голосования о принятии стандарта можно найти в отчете о голосовании, указанном в выше приведенной таблице.

Издание было составлено в соответствии с директивой ИСО/МЭК, часть 2.

Список всех стандартов серии МЭК 60076 под общим наименованием Силовые трансформаторы приведен на официальном сайте МЭК.

     1 Область применения

Настоящий стандарт:

- предназначен инженерам-технологам как руководство при выборе подходящих значений величин и условий эксплуатации (нагрузок) нового оборудования;

- применяется к силовым трансформаторам сухого типа в рамках стандарта [1];

- является руководством по нагрузке сухих силовых трансформаторов с точки зрения рабочей температуры и термического старения;

- устанавливает:

а) способы определения скорости термического старения и срока службы изоляционной системы трансформаторов в зависимости от рабочей температуры, времени и нагрузки трансформатора.

Примечание - В целях специального использования в трансформаторах ветрового двигателя, электрических печей, сварочных машин и других, изготовитель обязан ознакомиться с соответствующей диаграммой нагрузки.

б) нормы и результаты нагрузок в виде таблиц;

в) рекомендации по ограничению допустимой нагрузки по результатам выполненных расчетов температуры и измерений. Эти рекомендации допускается применять к нагрузкам различных типов (непрерывным нагрузкам, длительным и кратковременным аварийным перегрузкам);

г) понятия процессов теплового старения (приложение А);

- рекомендует математические модели, которые помогут оценить последствия нагрузки в разных условиях, при разных температурах охлаждающей среды и при неустановившемся или циклическом напряжении. Модели предусматривают расчет рабочих температур в трансформаторе, а именно температуру наиболее нагретой части в обмотке. Чтобы установить затраченное время от всего срока службы трансформатора в течение определенного промежутка времени необходимо знать температуру наиболее нагретой точки.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована ссылка на следующий стандарт:

ГОСТ 16110-82 Трансформаторы силовые. Термины и определения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины и определения в соответствии с ГОСТ 16110, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 длительная аварийная перегрузка: Перегрузка, возникающая в результате длительного перерыва в работе некоторых элементов оборудования, которые не могут быть повторно подключены, пока трансформатор не наберет новую и более высокую устойчивую температуру.

3.2 кратковременная аварийная перегрузка: Значительная перегрузка вследствие одного или более событий, которые серьезно нарушают работу электрического оборудования, вызывая нагрузку, при которой наиболее нагретая точка обмотки достигает опасного уровня температуры, и возможно временное снижение электрической прочности.

3.3 наиболее нагретая точка: Точка изоляции обмотки трансформатора, имеющая максимальную температуру.

3.4 относительная скорость термического старения: Скорость уменьшения или возрастания термического старения изоляции трансформатора для заданной температуры наиболее нагретой точки, относительно скорости термического старения, при исходной температуре наиболее нагретой точки.

     4 Перегрузки, превышающие данные технического паспорта и/или технических условий

4.1 Общие положения

Номинальный термический срок службы изоляции - основа для работы трансформатора в непрерывном режиме при заданных условиях эксплуатации и заданных температурах окружающей среды. Перегрузки и эксплуатация трансформатора при температурах окружающей среды, превышающих данные технического паспорта, заданных и/или установленных техническими условиями, влекут за собой увеличение степени риска отказов и ускоренное тепловое старение изоляции. Задача настоящего стандарта - определить риски и показать, как выполнить нагрузку трансформатора с превышением номинальных значений, не выходя за рамки допустимых параметров.

4.2 Общие последствия

Последствиями перегрузки трансформатора свыше номинальных параметров могут являться:

- рост температуры до недопустимого уровня в обмотках, концевой муфте, электропроводке, переключателях ответвлений обмоток и изоляционном материале;

- рост температуры изоляционного материала до недопустимого уровня из-за невосприимчивости или недостаточной восприимчивости к перегрузкам системы охлаждения трансформатора;

- риск отказа в период приработки, связанный с повышением тока и воздействием высокой температуры. Данный риск может носить краткосрочный характер или накапливаться в течение многих лет от общего эффекта теплового старения изоляционного материала трансформатора.

Примечание - Другой причиной неисправной работы трансформатора при перегрузке может стать резкий перепад напряжения в трансформаторе.

4.3 Последствия и риски кратковременной аварийной перегрузки

За пределами допустимых ограничений главными рисками при кратковременной аварийной перегрузке могут стать:

- недопустимый уровень предельного механического перенапряжения из-за увеличенной температуры. Последствия: трещины изоляционного материала трансформатора и герметизирующей эпоксидной смолы;

- механическое повреждение обмотки при значениях тока короткого замыкания и/или мгновенных значений токов перегрузки выше значения номинального тока;

- механическое повреждение обмотки при наличии тока короткого замыкания и прерывистого тока, если окружающая температура выше расчетной;

- ухудшение механических свойств и, как следствие, снижение силы тока короткого замыкания, при высокой заданной температуре;

- снижение диэлектрической прочности изоляции из-за повышенной температуры.

Максимальное значение тока перегрузки ограничено 50% номинального тока.

При условиях перегрузки свыше 50% необходимо согласование с изготовителем для оценки последствий такой перегрузки. Длительность такой перегрузки должна быть максимально короткой.

4.4 Результаты длительной аварийной перегрузки

В результате длительной аварийной перегрузки трансформатора и воздействия высоких температур происходит:

- общее термическое старение изоляции, особенно если устройство подключено к цепи короткого замыкания;

- быстрый износ изоляционных материалов и других деталей конструкции и проводников при высоких температурах.

Общие правила расчета скорости теплового старения и определение расчетного срока службы трансформатора основаны на анализе результатов перегрузки трансформатора.

     5 Термическое старение и срок службы изоляции трансформатора

5.1 Общие положения

Опыт подтверждает, что срок службы трансформатора составляет не более 20 лет. Нельзя сказать точнее, поскольку даже у трансформаторов с одинаковыми эксплуатационными характеристиками срок службы может быть различным. Работа трансформатора со 100%-ным номинальным током, как правило, исключение. Повлиять на срок службы трансформатора могут и другие тепловые факторы, такие как недостаточное охлаждение, чрезмерные гармоники и/или неправильные условия эксплуатации.

При потерях в трансформаторе тепло поступает в систему изоляции и начинается химический процесс, который изменяет молекулярную структуру изоляционных материалов. Чем больше тепла поступает в систему, тем выше скорость термического старения изоляции. Это кумулятивный и необратимый процесс, означающий, что материалы не восстанавливают свою первоначальную молекулярную структуру при прекращении подачи тепла и снижении температуры. Термический индекс системы изоляции трансформатора указан в документах изготовителя (технических условиях и/или техническом паспорте). Повреждение системы изоляции вследствие изменений свойств по причине термического старения может стать причиной выхода из строя трансформатора.

По закону Аррениуса скорость термического старения изменяется в зависимости от температуры (см. приложение А). Согласно закону Аррениуса обе постоянные можно вычислить из уравнения теплостойкости. В случае отсутствия результатов испытаний в руководстве указаны заданные параметры, которые рассчитаны из следующих допущений:

- повышение температуры на 6 °С удваивает скорость термического старения. 6 °С - заданный параметр для всей обмотки, связанный с параметром специальных материалов в обмотке;

- при проверке на теплостойкость всей системы электрической изоляции должно быть использовано другое значение величины, которое удвоит скорость термического старения;

- причиной отключения трансформатора могут стать повреждения в изоляции трансформатора.

5.2 Срок службы

Номинальный срок службы трансформатора , при постоянной термодинамической температуре наиболее нагретой точки, °С, может быть определен по формуле