posturi de trafo

Instalaţii de producere, transport, distribuţie şi utilizare a energiei electrice

1.1 PUNCTE DE ALIMENTARE ŞI POSTURI DE TRANSFORMARE

Atât punctele de alimentare PA, cât şi posturile de transformare PT servesc la distribuţia energiei electrice la consumatori.

În timp ce punctele de alimentare sunt staţii electrice de conexiuni de medie tensiune (6, 10, 20 sau 35kV) care nu modifică nivelul de tensiune, posturile de transformare constituie ultima treaptă de transformare pentru alimentarea receptoarelor de joasă tensiune ale consumatorilor.

Din considerente economice punctele de alimentare sunt, în general, asociate cu un post de transformare. Ele dau un caracter de elasticitate reţelei de medie tensiune prin posibilităţile de extindere, relativ simple, ce le oferă pentru a satisface un consum sporit de energie electrică, ca urmare a dezvoltării platformei industriale.

Punctele de alimentare cuprind un tablou de distribuţie de medie tensiune alcătuit din celule. Celula constituie o parte componentă a unei staţii electrice de transformare sau de conexiuni, care conţine echipamentul electric aferent unui circuit sau mai multor circuite.

Utilizarea punctelor de alimentare duce la reducerea numărului de celule din staţiile de transformare, mai scumpe decât cele din punctele de alimentare. Acestea din urmă sunt mai simple deoarece echipamentele electrice sunt dimensionate la o putere de scurtcircuit mult mai mică, la impedanţa de scurtcircuit adăugându-se şi impedanţa bobinelor de reactanţă instalate în staţiile de transformare şi a liniilor de alimentare.

Schemele electrice ale punctelor de alimentare pot fi cu:* sistem simplu de bare colectoare (fig.1.21a);* sistem de bare colectoare secţionate şi o cuplă longitudinală, variantă ce permite

anclanşarea automată a rezervei, AAR (fig.1.21b); * sistem dublu de bare colectoare şi cuplă transversală (fig.1.21c).În figura 1.22 se prezintă schema electrică a unui punct de alimentare, cu sistem de bare

colectoare secţionate şi legate printr-o cuplă longitudinală, din care se alimentează trei posturi de transformare. Alimentarea secţiunilor de bare SI şi SII se face prin liniile L1 şi L2.

Posturile de transformare fac legătura dintre reţeaua de distribuţie de medie tensiune şi cea de joasă tensiune.

Din punct de vedere al destinaţiei şi apartenenţei posturilor de transformare deosebim:* posturi de transformare de reţea, care aparţin furnizorului şi servesc la alimentarea

reţelei de joasă tensiune, aparţinând tot furnizorului;* posturi de transformare de abonat, care aparţin furnizorului, dar servesc alimentării

unui singur consumator;* posturi de transformare ale consumatorilor, care se alimentează din reţeaua de medie

tensiune, fie a furnizorului, fie a consumatorului, dar care sunt amplasate pe teritoriul consumatorului şi aparţin acestuia.

21


Fig.1.21 Schemele electrice ale punctelor de alimentare: a) cu sistem simplu de bare colectoare; b) cu sistem de bare colectoare secţionate şi cuplă longitudinală; c) cu sistem dublu de bare colectoare şi cuplă transversală.

1.4.1 CONSTRUCŢIA POSTURILOR DE TRANSFORMARE

Din punctul de vedere al amplasării, posturile de transformare pot fi exterioare (amplasate în aer liber) şi interioare. Posturile de transformare exterioare se întâlnesc mai rar, în regiunile rurale sau exploatări mici situate la distanţe mari de aglomerările urbane. Transformatorul şi aparatajul de medie tensiune se montează pe stâlpi, la minimum 4-5m de sol.

Posturile de transformare interioare pot fi:* independente;* integrate în corpul clădirilor atelierelor;* prefabricate, instalate în interiorul halelor industriale.La amplasarea posturilor de transformare independente se are în vedere ca ele să fie

situate în centrul de greutate al sarcinilor electrice şi să se ţină cont de distanţele faţă de clădirile învecinate, pentru evitarea pericolului de incendiu.

Posturile de transformare integrate în clădirile atelierelor pun probleme dificile din punct de vedere al amplasării lor în clădire. Se evită amplasarea sub încăperi aglomerate sau de trecere, datorită efectului ce l-ar produce în caz de explozie. De asemenea, nu se pot amplasa sub grupurile sanitare, datorită pericolului de infiltraţie în caz de defectare a acestora. Posturile de transformare se amplasează lângă încăperile auxiliare, în zonele moarte ale podurilor rulante, dacă acestea există.

22

Fig.1.22 Schema electrică a unui punct de alimentare cu sistem de bare colectoare secţionate si cuplă longitudinală.


Pereţii şi pardoseala posturilor de transformare trebuie să fie rezistente la foc, iar încăperile trebuie prevăzute cu uşi metalice cu deschidere spre exterior.

Sub fiecare transformator se prevede un colector de ulei, în scopul limitării pericolului de incendiu în caz de explozie.

Pentru răcirea transformatorului boxa se prevede cu orificii de ventilare dimensionate în aşa fel, încât diferenţa dintre temperatura aerului la intrare şi ieşire să nu depăşească 15oC.

În general, se prevăd încăperi separate pentru echipamentul de medie tensiune, pentru transformatoare şi pentru instalaţiile de joasă tensiune.

În ultimul timp au căpătat o largă răspândire posturile de transformare capsulate prefabricate (fig.1.23), amplasate în interiorul halelor industriale mari.

Posturile de transformare prefabricate prezintă numeroase avantaje:* eliminarea construcţiei de zidărie;* sunt uşor de instalat şi pot fi deplasate relativ uşor dintr-un loc în altul;* cost redus datorită utilizării elementelor tipizate;* având dimensiuni de gabarit reduse pot fi amplasate în imediata apropiere a

receptoarelor, reducând lungimea reţelei de distribuţie;* prezintă siguranţă mărită în funcţionare. O construcţie deosebit de simplă şi de compactă, o are postul de transformare prefabricat,

în cazul distribuţiei după o schemă bloc, transformator – linii principale, la care nu sunt necesare tablouri de joasă tensiune.

În mediul urban, din motive estetice, se construiesc posturi de transformare subterane. Postul de transformare subteran prezintă, însă, mari dezavantaje din punctul de vedere al costului investiţiei şi dificultăţilor de exploatare:

* izolaţia hidrofugă a construcţiei este scumpă;* necesită ventilaţie forţată, ce implică consum de energie electrică;* accesul în postul de transformare, fie pentru întreţinerea curentă, fie pentru schimbarea

transformatorului este dificilă; * postul poate fi inundat, fie datorită unei izolaţii defectuos executate, fie datorită

infiltrării apei meteorice prin trape, putând provoca accidente şi degradarea echipamentelor.

Fig.1.23 Post de transformare prefabricat: 1 – celulă de medie tensiune; 2 – compartimen- tul barelor colectoare; 3 – tablou de distribuţie de joasă tensiune; 4 – transformator de putere.

23


1.4.2 SCHEMELE DE CONEXIUNI ALE POSTURILOR DE TRANSFORMARE

În funcţie de categoria receptoarelor alimentate, posturile de transformare se echipează cu unul, două sau trei transformatoare.

Puterile transformatoarelor sunt, în general, cuprinse între 100 şi 1600kVA.La posturile de transformare cu un transformator schema de conexiuni, pe partea primară

depinde de tipul reţelei de distribuţie de medie tensiune. În cazul unei distribuţii radiale, pe partea de medie tensiune, lipsesc barele colectoare, iar pentru protecţia transformatoarelor, cu puteri de până la 1000kVA, se utilizează siguranţe fuzibile (fig.1.24a). În cazul distribuţiei cu linii principale, alimentarea transformatorului se face în sistem intrare-ieşire, cu două separatoare şi întreruptor pe transformator (fig.1.24b). Pe partea de joasă tensiune protecţia circuitelor se face cu siguranţe fuzibile sau întreruptoare automate.

Fig.1.24 Schema unor posturi de transformare cu un singur transformator:a) alimentare radială la MT; b) alimentare dintr-o linie principală de MT.

În figura 1.25 se prezintă schemele de principiu ale unui post de transformare care alimentează receptoare de categoria I. În schema a, pe partea de medie tensiune, s-a prevăzut un sistem de bare colectoare secţionate printr-o cuplă longitudinală. Restabilirea alimentării, în caz de avarie a unui fider, se face automat prin închiderea întreruptorului de cuplă. La schema b, care este mult mai economică, s-a renunţat la întreruptoarele de medie tensiune, instalaţia de anclanşare automată a rezervei (AAR) fiind realizată la joasă tensiune.

24


Fig1.25 Schema unui post de transformare cu două transformatoare: a) cu AAR la medie tensiune; b) cu AAR la joasă tensiune

1.4.3 ECHIPAMENTUL POSTURILOR DE TRANSFORMARE

Un post de transformare alimentat în buclă de la o reţea de medie tensiune în cablu, a cărui schemă se prezintă în figura 1.26, cuprinde:

a) Celulele de medie tensiune având diverse variante de echipare funcţie de destinaţia circuitului pe care-l materializează. Pot fi celule de linii (celula 1 de sosire şi celula 2 de plecare), de transformator (celulele 3 şi 4), de măsură (celula 5) etc.;

b) Transformatoarele de putere m1 şi m2 de tip TTU-NL (transformator trifazat în ulei, cu circulaţie naturală a uleiului şi răcire naturală cu aer) având de obicei conexiunea Dyn – 5, care permite un dezechilibru al sarcinii de aproximativ 30%, cu tensiunea secundară de 0,4kV, cu posibilităţi de reglaj al tensiunii în lipsa sarcinii, pe partea de medie tensiune, de 5%. Transformatorul reprezintă echipamentul principal al unui post de transformare fiind şi cel mai scump.

Fig.1.26 Schema electrică de conexiuni a unui post de transformare cu două transforma-

25

A A

V V

STIS-10-200 STIP-10-200 STI-10-200 STI-10-200STI-10-200 STI-10-200

Wh Whvarh varh

Sosi

re

Ple

care

10kV, 50Hz 1 2 3 4 5 6

SFI-10-40 SFI-10-40 SFIT-10

CIRS-10250x5/5

TIRB-10/0,1180VA

TTU-NL630kVA10/0,4kV

STI-1-1000

OROMAX 0,5-1000

OROMAX 0,5-1000

CIT-0,51000/5A

Rez

erv

ă

MPR160/125

IP III200A

IP III -200A

USOL-250A

60x5mmAl2

a a

a

a

e

f

f

m

e

f

f

m

f

e

a

a

a

a aa

a

e e e e

k k

a a a

a

a

a

1 2 3 4 5

1

1

2 3

2

6

5

1 2

7

9

3 4

10

8

12

4 5

13 14

6

1

15

11

7

2

17

16


toare.

c) Separatoarele a3, ,a4 , a5 , şi a6, de tip STI (separator trifazat de interior), permit o separare vizibilă a circuitelor faţă de barele colectoare, având rolul de a proteja personalul de exploatare. Pentru a nu se permite deschiderea separatoarelor în sarcină, acestea pot fi prevăzute cu dispozitive de blocare mecanică sau electrică, care permit deschiderea acestora numai când întreruptorul circuitului respectiv este deschis.

d) Separatorul a2, de tip STIP, este prevăzut şi cu cuţite de punere la pământ ce se închid când este necesar a efectua lucrări de întreţinere şi reparaţii pe linia respectivă.

e) Separatorul de sarcină a1, de tip STIS, are în plus şi rolul de întreruptor pentru curenţii nominali ai circuitului. Este echipat suplimentar cu cuţite de rupere şi o cameră de stingere a arcului electric din material gazogen, având o putere de rupere maximă de 7MVA.

f) Siguranţele fuzibile de medie tensiune e1 şi e2, de tip SFI (siguranţe fuzibile de interior), cu mare putere de rupere, destinate protecţiei împotriva curenţilor de scurtcircuit, pot înlocui întreruptorul în reţelele cu puteri de scurtcircuit de până la 1000MVA.

g) Siguranţele fuzibile de medie tensiune e3, de tip SFIT, servesc pentru protejarea transformatorului de tensiune.

h) Transformatorul de tensiune f5, de tip TIRB (transformator de tensiune bifazat, pentru montaj interior, cu izolaţie din răşini de turnare), serveşte la măsurarea tensiunii şi pentru instalaţia de protecţie prin relee (alimentarea bobinelor de tensiune).

i) Transformatoarele de curent f1 şi f2 de medie tensiune, de tip CIRS (transformator de curent tip suport, cu izolaţie din răşini turnate pentru montaj interior), utilizate pentru măsurarea curentului, puterii şi a energiei electrice şi pentru instalaţia de protecţie prin relee (alimentarea bobinelor de curent).

j) Barele colectoare din aluminiu, cu secţiune dreptunghiulară, montate pe izolatoare din porţelan tip suport.

k) Tabloul general care conţine toate aparatele de comutaţie şi protecţie de joasă tensiune aferente circuitelor de sosire şi plecare din tablou.

Circuitele de sosire în tabloul general de la transformatoarele de putere sunt echipate cu:10 Întreruptoarele automate a9 şi a10 de tip OROMAX. Protecţia la suprasarcină şi

scurtcircuit se realizează cu acelaşi declanşator fabricat în două variante:* declanşatorul tip H cu acţiune temporizată la suprasarcină şi in-stantanee la scurtcircuit;* declanşatorul tip Ksi cu caracteristica de protecţie în trei trepte, primele două fiind cu

temporizare, iar a treia instantanee.20 Separatoarele a7 şi a8 cu acţionare manuală de tip STI.30 Transformatoarele de curent f3 şi f4, de tip CIT (transformator de curent tip trecere, cu

izolaţie din bachelită, pentru montaj interior), uti-lizate pentru măsurare şi pentru protecţie.Cupla longitudinală a11 este constituită dintr-un întreruptor auto-mat OROMAX ce poate fi

prevăzut şi cu instalaţie AAR.Circuitele de plecare din tabloul general utilizează pentru acţionare întreruptoare cu

pârghie sau manetă, întreruptoare pachet, contactoare electromagnetice sau întreruptoare automate de tip USOL sau OROMAX. Pentru protecţia împotriva curenţilor de scurtcircuit se folosesc siguranţele fuzibile cu filet, siguranţele fuzibile cu mare putere de rupere MPR şi declanşatoarele electromagnetice ale întreruptoarelor automate, iar pentru protecţia împotriva curenţilor de suprasarcină, releele şi declanşatoarele termice.

Protecţia transformatoarelor de putere se face la supracurenţi de natură externă (suprasarcini sau scurtcircuit) şi la defecte interne cu ajutorul releelor de gaze Buchholz. Protecţia împotriva curenţilor de scurtcircuit, pe partea de medie tensiune, se realizează cu

26


ajutorul siguranţelor fuzibile de medie tensiune, iar pe partea de joasă tensiune cu ajutorul declanşatoarelor electromagnetice ale întreruptoarelor automate. Protecţia împotriva suprasarcinilor de durată se face cu ajutorul declanşatoarelor termice ale întreruptoarelor automate.

În cazul receptoarelor la care nu pot apărea suprasarcini, cum sunt cele de iluminat, în locul întreruptoarelor automate se pot utiliza siguranţe fuzibile cu mare putere de rupere, ele comportându-se satisfăcător la even-tualele scurtcircuite pe barele de joasă tensiune. Protecţia trebuie astfel re-glată, încât să se asigure selectivitatea între întrerupătorul automat sau siguranţele fuzibile de joasă tensiune şi siguranţele fuzibile de medie tensiune.

Pentru îmbunătăţirea factorului de putere, la barele de joasă tensiune ale tabloului de distribuţie se leagă baterii de condensatoare (k1 şi k2) cu conexiunea în triunghi, prevăzute cu aparate de conectare şi protecţie.

1.4.4 DIMENSIONAREA POSTURILOR DE TRANSFORMARE

Dimensionarea posturilor de transformare constă în:* alegerea numărului şi locului de amplasare a posturilor de transformare; * alegerea numărului şi puterii transformatoarelor dintr-un post;* stabilirea regimului economic de funcţionare în paralel a transformatoarelor în cazul

posturilor cu mai multe transformatoare.

1.4.4.1 Alegerea numărului şi locului de amplasare a posturilor de transformare

La alegerea numărului şi locului de amplasare a posturilor de transformare se are în vedere ca ele să fie amplasate în centrele de greutate ale receptoarelor consumatorului şi să aibă, pe cât posibil, aceeaşi putere, încât să rezulte acelaşi tip de post de transformare.

La amplasarea posturilor de transformare se urmăreşte, de asemenea, ca ele să fie cuplate, pe cât posibil, din motive economice, cu punctele de alimentare, iar amplasarea acestora să ţină cont şi de perspectivele de dezvoltare energetică a zonei. În vederea stabilirii locului de amplasare a posturilor de transformare prima operaţie constă în reprezentarea sarcinilor pe planul general de amplasare a secţiilor de producţie. Pentru fiecare secţie se trasează conturul clădirilor şi sarcinile de calcul, simbolizate prin cercuri, ale căror arii sunt proporţionale cu puterea instalată.

Coordonatele centrului de greutate ale sarcinilor se pot determina, spre exemplu, prin metoda momentelor sarcinilor electrice, similară cu metoda momentelor statice din mecanică, înlocuind masele cu sarcinile electrice:

; , (1.20)

xk şi yk fiind coordonatele sarcinii electrice k.Metoda momentelor energiei ia în considerare şi duratele de utilizare a puterii instalate

Tui, caz în care coordonatele centrului de greutate sunt date de relaţiile:

27


; . (1.21)

Puterea totală a postului de transformare se alege în aşa fel încât să fie acoperită puterea cerută de receptoare, iar transformatoarele să fie încărcate, în medie, cu 70-80% din puterea nominală, în vederea limitării pierderilor în transformator (randamentul maxim al unui transformator corespunde unei încărcări de 60-75% din sarcina nominală) şi acoperirii unor eventuale extinderi.

Puterea aparentă nominală a postului de transformare trebuie să îndeplinească condiţia:

; (1.22)

în care Sc este puterea aparentă cerută de receptoarele alimentate din post.În cazul în care se prevede o instalaţie de compensare a puterii reactive, cu ajutorul unei

baterii de condensatoare având puterea reactivă Qbc, relaţia (1.22) devine:

. (1.23)

În general receptoarele de iluminat şi de putere se alimentează de la acelaşi transformator, iar alimentarea receptoarelor de medie tensiune se face direct, de pe barele de medie tensiune ale postului de transformare.

1.4.4.2 Alegerea numărului de transformatoare

Alegerea numărului de transformatoare din postul de transformare este determinată, în principal, de categoria receptoarelor alimentate, urmărindu-se totodată ca numărul transformatoarelor să fie minim.

Receptoarele de categoria 0 şi I numite şi receptoare vitale, trebuie să aibă un grad de siguranţă mărit în alimentare. În acest scop, într-un post trebuie prevăzute minimum două unităţi, alese în aşa fel, încât dacă o unitate se defectează cea de a doua să poată prelua întreaga sarcină aferentă receptoarelor vitale printr-un sistem AAR (anclanşarea automată a rezervei) combinat cu un sistem DAS (descărcarea automată a sarcinii).

Pentru receptoarele de categoria 0 se asigură o rezervă în surse de alimentare de 100%, prin alegerea a două transformatoare în postul de transformare.

În cazul receptoarelor de categoria I pot apărea două situaţii:a) dacă puterea receptoarelor de categoria I nu depăşeşte 50% din puterea postului se aleg

două transformatoare;b) dacă puterea receptoarelor de categoria I depăşeşte 50% din puterea postului de

transformare se aleg trei transformatoare de puteri egale.Pentru receptoarele de categoria II-a se recomandă alegerea a 2 transformatoare fără a

prevedea şi un sistem automat AAR.Pentru receptoarele de categoria III-a se alege un singur transformator.Posturile de transformare cu mai mult de două unităţi se utilizează numai în cazuri

speciale, când această prevedere este obligatorie şi anume când consumatorul are receptoare de mare putere sau este necesară separarea consumului pentru iluminat, de cel de putere al unor

28


receptoare speciale (cuptoare cu arc, laminoare etc.), care ar perturba buna funcţionare a receptoarelor de iluminat.

1.4.5 REGIMUL OPTIM DE FUNCŢIONARE A TRANSFORMATOARELOR

Transformatoarele de putere, din posturile de transformare, pot funcţiona în paralel dacă au:

* acelaşi raport de transformare: * aceeaşi grupă de conexiuni;* aceleaşi tensiuni de scurtcircuit.De obicei, se evită funcţionarea în paralel a transformatoarelor, dacă condiţiile o permit,

în scopul micşorării curenţilor de scurtcircuit şi simplificării instalaţiei de protecţie prin relee.Funcţionarea în paralel a transformatoarelor este avantajoasă (economică) atunci când

pierderile totale de putere activă sunt mai mici decât în cazul funcţionării separate (individuale).Pierderile totale de putere activă în cazul funcţionării unui transformator se compun din

pierderile de putere activă din transformator şi din pierderile de putere activă în reţeaua electrică, cuprinsă între sursa de putere reactivă şi transformator, datorită circulaţiei de putere reactivă consumată de transformator.

Pierderile de putere activă şi reactivă în transformator, la funcţionarea în sarcină, au expresiile:

; , (1.24)în care p0 şi q0 reprezintă pierderile de mers în gol în conductanţa şi susceptanţa transformatorului ale căror expresii sunt deduse în paragraful 4.2.2.

; , (1.25)

iar ps şi qs reprezintă pierderile, în rezistenţa şi reactanţa transformatorului datorită sarcinii şi care sunt proporţionale cu pătratul coeficientului de încărcare a transformatorului =S/Sn ,

; . (1.26)

S-au notat cu Un, In, Sn valorile nominale ale tensiunii, curentului şi puterii aparente a transformatorului;

G, B – conductanţa, respectiv susceptanţa transversală a transformatorului;R, X – rezistenţa şi reactanţa longitudinală a transformatorului;usc

* – tensiunea relativă de scurtcircuit ;i0

* – curentul relativ de mers în gol ;p0

* , psc* – pierderile relative de putere activă la mersul în gol şi în scurtcircuit a

transformatorului.Sarcina reactivă a transformatorului, la un coeficient de încărcare şi un factor de putere

în secundar cos2 , va avea expresia:

. (1.27)

29


Circulaţia puterii reactive Q în reţeaua electrică va produce o pierdere de putere activă (7.6):

, (1.28)

unde R este rezistenţa echivalentă a porţiunii de reţea cuprinsă între sursa de putere reactivă şi transformator; raportată la tensiunea primarului transformatorului.

Pierderea de putere activă în reţeaua electrică, datorită circulaţiei puterii reactive Q suprapusă cu pierderea de putere reactivă în transformator q, va fi:

(1.29)

Diferenţa (1.30)

reprezintă creşterea pierderii de putere activă datorită circulaţiei în reţea a pierderilor de putere reactivă în transformator, q.

(1.31)

Raportul

, (1.32)

este aproximativ cu două ordine de mărime mai mic decât unitatea, încât se poate neglija.Rezultă:

, (1.33)

unde

[W/var] (1.34)

reprezintă valoarea maximă a echivalentului energetic a puterii reactive transportate în reţea (noţiunea de echivalent energetic al puterii reactive este tratată în paragraful 7.4.2.1).

Pierderile totale de putere activă în transformator şi în reţea datorită circulaţiei pierderilor de putere reactivă, vor fi:

. (1.35)

Ele se mai pot pune şi sub forma:

, (1.36)

care reprezintă ecuaţia unei parabole, unde m şi n , sunt constante pentru un transformator dat, având expresiile:

30


; . (1.37)

În cazul funcţionării în paralel a două transformatoare de puteri diferite, în ipoteza că sarcinile transformatoarelor se repartizează proporţional cu puterile nominale ale transformatoarelor,

, (1.38)

pierderile totale de putere activă vor avea expresia:

, (1.39)

respectiv

. (1.40)

În figura 1.27 se poate urmări variaţia pierderilor totale de putere activă pentru fiecare transformator în parte curbele T1 şi T2, respectiv la funcţionarea în paralel a celor două transformatoare de puteri aparente no-minale diferite, curba T1+T2.

Fig.1.27 Variaţiile pierderilor totale de putere activă în funcţie de sarcină în cazul a două transformatoare de puteri diferite

Se observă că pentru o sarcină cuprinsă între 0 şi SA este avantajoasă funcţionarea doar a transformatorului T1 de putere mai mică. Pentru sarcini cuprinse între SA şi SB pierderile totale de putere sunt minime la funcţionarea transformatorului T2 de putere mai mare, iar pentru sarcini mai mari ca SB , pierderile sunt minime la funcţionarea în paralel a celor două transformatoare. Curba desenată cu linie întreruptă reprezintă curba pierderilor minime.

Un transformator are randamentul maxim pentru încărcarea la care pierderile în înfăşurări sunt egale cu cele din oţelul transformatorului, pierderile totale de putere activă în această situaţie fiind minime.

, (1.41)

relaţie din care rezultă încărcarea optimă a transformatorului.

31


. (1.42)

1.4.6 SUPRASARCINILE ADMISIBILE ALE TRANSFORMATOARELOR

Sarcina unui transformator nu este uniformă şi egală cu cea nominală, ci în cea mai mare parte a zilei este sub sarcina nominală. Această situaţie de consum duce la o reducere a uzurii izolaţiei şi deci, la o mărire a duratei de serviciu a transformatorului, peste durata de serviciu normală care este de 20 ani. În exploatare transformatorul poate fi încărcat, din când în când, peste sarcina nominală, în aşa fel încât durata de serviciu să se apropie de cea normală.

În funcţie de modul de funcţionare a transformatorului supraîncărcat se deosebesc suprasarcini admisibile normale şi suprasarcini admisibile accidentale.

1.4.6.1 Suprasarcinile admisibile normale

Capacitatea de suprasarcină se datorează neutilizării transformatorului la capacitatea nominală, în anumite ore dintr-o zi sau în anumite luni dintr-un an (vara), în condiţii normale de temperatură.

Astfel capacitatea de suprasarcină admisă, datorită neuniformităţii curbei zilnice de sarcină, stabilită conform regulii celor trei procente (pentru fiecare zece procente de reducere a coeficientului de utilizare a puterii nominale a transformatorului faţă de 100% se admite o suprasarcină de 3%, peste puterea nominală a transformatorului, pe durata supraîncărcării), este:

, (1.43)

în care coeficientul de utilizare a puterii instalate (nominale) are expresia:

. (1.44)

Capacitatea de suprasarcină admisă în lunile de iarnă, datorită neuniformităţii curbei anuale de sarcină maximă, este egală cu subsarcina din lunile de vară, însă fără a depăşi 15% din puterea nominală.

, (1.45)

unde Smaxv este puterea aparentă maximă din lunile de vară.Capacitatea de suprasarcină max datorită neuniformităţii curbelor de sarcină zilnică şi

anuală, în condiţii termice normale, va fi: . (1.46)

şi nu trebuie să depăşească 20% pentru transformatoarele montate în încăperi cu ventilaţie naturală şi 30% pentru transformatoarele montate în exterior, sau cu ventilaţie forţată.

32


1.4.6.2 Suprasarcinile admisibile accidentale

Experienţa practică arată că uzura izolaţiei rămâne sub cea normală, chiar dacă transformatorul a funcţionat şi în regim de suprasarcină normală, rămânând o rezervă ce poate fi folosită în cazul unei suprasarcini accidentale.

Spre exemplu, la avarierea unuia din transformatoarele unui post de transformare apare necesitatea supraîncărcării accidentale a celor rămase în funcţiune până la efectuarea manevrelor manuale de deconectare a receptoarelor de sacrificiu (mai puţin pretenţioase în ceea ce priveşte continuitatea în alimentarea cu energie electrică).

În tabelul 1.1 se prezintă duratele admisibile de supraîncărcare accidentală, în cazul transformatoarelor în ulei, în funcţie de sarcina anterioară a acestora şi temperatura uleiului la începutul supraîncărcării.

Tabelul 1.1Durata de supraîncărcare a transformatoarelor în ulei [11]

Sarcina de durată

anterioară în % din puterea

nominală

Temperatura uleiului la începutul supraîncărcării, în

0C , pentru modul de răcire

Durata supraîncărcării pentru o suprasarcină, în % din puterea

nominală, de:

10% 20% 30% 40% 50%

L S FL FS FA

h h min min min

50 55 49 3 1,5 60 30 15

75 68 60 2 1,0 30 15 8

90 78 68 1 0,5 15 8 4

33

posturi de trafo

Documents