Одной из главных задач эксплуатации трансформаторов является контроль режима их работы. Этот контроль осуществляется путем проверки нагрузки трансформатора, напряжения на обмотках, температуры масла и других параметров. На подстанциях с постоянным дежурством персонала контроль осуществляется с периодичностью 1... 2 часа с фиксированием параметров режима в суточной ведомости.
На подстанциях без постоянного дежурства персонала контроль режима трансформаторов осуществляется при каждом посещении подстанции оперативным персоналом, но не реже 1 раза в месяц.
Силовые трансформаторы могут работать в различных режимах, характеризуемых нагрузкой, напряжением, условиями окружающей среды и другими факторами.
Номинальным режимом трансформатора называется режим его работы при номинальном напряжении, номинальной нагрузке и температуре охлаждающей среды (воздуха) +20°С.
Из приведенного определения видно, что длительный номинальный режим является идеализированным (практически недостижимым) режимом. Однако считается, что в таком режиме трансформатор способен проработать установленный заводом-изготовителем срок службы.
Нормальным называется режим работы трансформатора, при котором его параметры отклоняются от номинальных в пределах, допустимых стандартами, техническими условиями и другими нормативными документами.
При нагрузке, не превышающей номинальную, допускается продолжительная работа трансформатора при повышении напряжения на любом ответвлении любой обмотки на 10% сверх номинального напряжения данного ответвления. При этом напряжение на любой обмотке не должно быть выше наибольшего рабочего напряжения Uраб. max, определяемого надежностью работы изоляции и нормируемого ГОСТ 721-77 в следующих пределах от номинального напряжения электрической сети Uном:
Допускается режим параллельной работы трансформаторов при условии, что ни один из них не будет перегружен. Для этого должны выполняться следующие условия:
группы соединений обмоток трансформаторов должны быть одинаковыми;
соотношение мощностей трансформаторов не более 1:3;
отличие коэффициентов трансформации не более чем на 0,5%;
отличие напряжений короткого замыкания не более чем на 10%;
произведена фазировка трансформаторов.
При параллельной работе трансформаторов и переменном графике их суммарной нагрузки возможна оптимизация количества работающих трансформаторов в течение суток. Критерий оптимальности - минимум потерь активной мощности.
Потери активной мощности в одном трансформаторе при его нагрузке, равной S, составляют
где SH0M, ΔРх и ΔРк - паспортные данные трансформатора: номинальная мощность, потери холостого хода и потери короткого замыкания (нагрузочные потери).
Потери активной мощности в п параллельно работающих трансформаторах при их суммарной нагрузке, равной S, составляют
Из формул видно, что при увеличении (с 1 до п) количества трансформаторов, работающих на одну и ту же нагрузку S, потери холостого хода увеличиваются в п раз, а нагрузочные потери уменьшаются в п раз.
Построим зависимости потерь мощности АР от нагрузки S для одного (п=1) и двух (п=2) трансформаторов (рис. 1). Видно, что при нагрузке S= S12 потери мощности в одном и двух трансформаторах равны. При нагрузке S< S12 целесообразно оставить в работе один трансформатор, а при нагрузке S> S12 - два трансформатора.
Рис. 1. Зависимости потерь мощности в параллельно работающих трансформаторах от нагрузки
Величина граничной мощности S12 или в общем случае граничной мощности SП(п+1) может быть вычислена после приравнивания выражений для потерь мощности n и (n+1) трансформаторах:
Мощность S, выраженная из формулы, и будет граничной мощностью
При нагрузке S< S n (n+i) целесообразно оставить в работе п трансформаторов, а при нагрузке S> Sn(n+i)- (п+1) трансформаторов.
Режим регулирования напряжения.
Устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) должны работать, как правило, в автоматическом режиме. Допускается дистанционное переключение РПН с пульта управления. На трансформаторах с переключением без возбуждения (ПБВ) правильность выбора коэффициента трансформации должна проверяться два раза в год - перед зимним максимумом и летним минимумом нагрузки.
Аварийные режимы.
При отключении трансформатора защитой, не связанной с его внутренними повреждениями, например, максимальной токовой защитой, трансформатор может быть вновь включен в работу.
При отключении трансформатора защитами от внутренних повреждений (газовой, дифференциальной) этот трансформатор включается в работу только после осмотра, испытаний, анализа масла, анализа газа из газового реле и устранения выявленных дефектов.
При срабатывании газового реле на сигнал производится наружный осмотр трансформатора и отбор газа из газового реле для анализа. Если газ в реле негорючий, при наружном осмотре признаки повреждения не обнаружены, а отключение трансформатора вызывает недоотпуск электроэнергии, трансформатор может быть оставлен в работе до выяснения причин срабатывания газового реле на сигнал. После выяснения этих причин оценивается возможность дальнейшей нормальной эксплуатации трансформатора.
Аварийный вывод трансформатора из работы осуществляется:
при сильном и неравномерном шуме или потрескиваниях внутри бака трансформаторы;
ненормальном и постоянно возрастающем нагреве трансформатора при нагрузке, не превышающей номинальную, и нормальной работе устройств охлаждения;
выбросе масла из расширителя или разрыве диафрагмы выхлопной трубы;
течи масла или уменьшении уровня масла ниже уровня масломерного стекла в расширителе.