Початок arrow Статті arrow Влияние вязкости масла на охлаждение трансформатора

Влияние вязкости масла на охлаждение трансформатора

Зависимость коэффициента динамической вязкости
Рис. 1. Зависимость коэффициента динамической вязкости Ц трансформаторного масла марки ТКп ГОСТ 982-68 от температуры масла Ом.
Для охлаждения трансформаторов важное значение имеет скорость циркуляции масла. Для данного типа трансформатора скорость конвективного движения масла зависит только от его вязкости. Последняя изменяется в широких пределах с изменением температуры масла (рис. 1), которая в свою очередь зависит от нагрузки трансформатора и от естественно изменяющейся температуры охлаждающей среды.
Следует отметить, что основной проблемой, связанной с вязкостью масла при низких температурах, является включение под нагрузку застывших трансформаторов. Тем не менее важное практическое значение, особенно для районов Севера, имеет вопрос о влиянии температуры охлаждающей среды на эффективность наружного и внутреннего охлаждения и нагрузочную способность трансформаторов. В технической литературе он освещен слабо.   Описаны результаты экспериментов, проведенных на серийном трехфазном трансформаторе мощностью 315 кВ-А, помещенном в климатическую камеру, которая позволяла поддерживать заданную температуру охлаждающего воздуха в пределах от 0 до 50°С.
Описаны результаты исследований, проведенных в Норильской энергосистеме на трансформаторе ТМ-180/6 с трубчатым баком в естественных условиях при отрицательных температурах воздуха до —50°С.
Зависимости превышений температуры трансформатора от температуры охлаждающего воздуха
Рис. 2. Зависимости превышений температуры трансформатора от температуры охлаждающего воздуха, полученные экспериментально. а — при неизменных потерях; б — при неизменном токе; 1  — обмотка низшего напряжения; 2 — обмотка высшего напряжения;

В трансформаторе 315 кВ-А   обмотка низшего напряжения представляла собой двухслойную цилиндрическую обмотку с вертикальными охлаждающими каналами, а обмотка высшего напряжения — катушечную с горизонтальными каналами. Обмотки были изготовлены из прямоугольного провода с бумажной изоляцией. Бак трансформатора волнистый. Во время испытаний измерялась температура верхних слоев масла с помощью термометра сопротивления, средняя температура обмоток — по изменению сопротивления постоянному току и средняя температура масла — с помощью установленных внутри бака термопар.
Испытания трансформатора 315 кВ-А проводились на постоянном токе при разных температурах охлаждающего воздуха в двух режимах — при неизменных потерях и, следовательно, при неизменных плотностях теплового потока обмоток и бака и при неизменном токе, когда потери и плотности теплового потока зависят от омического сопротивления обмоток. Для возможности сравнения полученных результатов потери в режиме неизменных потерь были выбраны равными потерям в режиме неизменного тока при температуре охлаждающего воздуха, равной нулю. Результаты измерений, представленные в виде графиков на рис. 2, были приведены к реальным для большинства современных трансформаторов условиям, когда потери от вихревых токов в обмотках равны 20% основных потерь, а отношение потерь холостого хода к потерям короткого замыкания составляет 1 :5. Как следует из графиков на рис. 1.6, действительных в пределах средней температуры масла, температура охлаждающего воздуха оказывает существенное влияние как на внутреннее, так и на наружное охлаждение трансформатора. На каждые 10°С снижения температуры воздуха превышения температуры 0о,в,ср и 0м,в,с увеличиваются соответственно при неизменных потерях на 1,5 и 1°С, при неизменном токе на 0,7 и 0,5°С. Эти данные, кроме того, показывают, что уменьшение омических потерь в обмотках при снижении их температуры оказывает меньшее влияние на превышения температуры, чем ухудшение охлаждения трансформатора вследствие повышения вязкости масла.
Перепад температуры между поверхностью обмотки и маслом 0п,м определялся как разность между измеренным значением превышения средней температуры обмотки над средней температурой масла 0о,м,ср и перепадом температуры по толщине изоляции 0И. Перепад температуры 0й определялся расчетным путем по известной плотности теплового потока, коэффициенту теплопроводности пропитанной маслом бумажной изоляции и ее толщине.
Для перепада температуры 0П,М получена следующая экспериментальная зависимость для диапазона средних температур масла 35°С<<0'м,ср<85 С:

(1)
где Ко — коэффициент, определенный для в,М|СР=0°С.

Влияние температуры воздуха на наружное охлаждение определено в   следующей экспериментальной зависимостью, действительной для того же диапазона температур Фм.ср, что и зависимость (1):
(2)
где Дм — разность температур верхних и нижних слоев масла; Д. — суммарные потери в трансформаторе; АдмЛ(о), Ру (0) — значения ДдмЛ и Я для ср=0°С.
Как следует из этого выражения, разность температур Д'в'мh при неизменной нагрузке снижается с ростом средней температуры масла (с ростом температуры воздуха).
Исследованиями   также установлено, что если в трансформаторах снизить вязкость масла на 20%, то при равных температурах охлаждающего воздуха превышения температур 0о,в,ср и 0м,в,с снижаются на 2,4 и 1°С соответственно. Это обстоятельство следует учитывать при выборе сорта масла.
Испытания трансформатора ТМ-180/6   проводились на переменном токе в опытах короткого замыкания с измерением температур обмоток и масла.
Этими испытаниями было установлено, что для температур воздуха выше —10-:—20°С ее изменение почти не оказывает влияния на наружное охлаждение (на значение 0.м,ср). Это влияние становится заметным лишь при более низких значениях температуры. Для диапазона температур воздуха Ов=—20-;—50°С получена следующая экспериментальная зависимость:

(3)
Таблица 1. Превышения температуры для трансформатора ТМ-180/6 при номинальных потерях, полученные по данным  
Превышения температуры для трансформатора ТМ-180
где 0M,cp(+) — превышение средней температуры масла для положительных температур воздуха.
Зависимость превышения средней температуры обмотки над средней температурой масла 60,м,ср от температуры воздуха дв для диапазона температур 30°С>0,м,ср> >—5°С (0°С>'0'в>—50°С) согласно [8] описывается зависимостью

где 0о,м,ср(+) — превышение средней температуры обмотки для положительных температур воздуха.

В табл. 1 приведены по данным и с использованием результатов исследований значения превышений температуры в трансформаторе ТМ-180/6 для диапазона температур воздуха —500С<0В<+500С. Из табл. 1 видно, какое сильное влияние на превышения температуры оказывает снижение вязкости масла в диапазоне отрицательных температур.

 
Особенности состояния парка силовых трансформаторов >