Методичний підхід до інтегральної оцінки витрат на власні потреби при охолодженні трансформаторів з урахуванням нормативних вимог

Анотація

У роботі запропоновано методичний підхід до оцінювання теплового режиму маслонаповненого силового трансформатора в умовах змінного добового навантаження з урахуванням особливостей функціонування систем охолодження. В основу підходу покладено використання статичної та динамічної моделей стандарту IEC 60076-7, що дозволяє поєднати аналіз усталених температурних режимів і перехідних процесів, зумовлених зміною навантаження у часі. Показано, що статична модель є доцільною для визначення граничних температур гарячої точки обмотки та верхніх шарів масла, оцінювання відповідності нормативним вимогам і порівняння характеристик трансформаторів різних типів охолодження. Водночас встановлено, що її застосування є недостатнім для аналізу реальних режимів роботи трансформатора, оскільки не враховує теплову інерцію та ступеневий характер керування системами охолодження. Для усунення зазначених обмежень розроблено динамічну модель, яка враховує інерційність теплових процесів у маслі та обмотках, експоненціальний характер зміни температур і алгоритм автоматичного перемикання режимів охолодження за температурою верхніх шарів масла з урахуванням гістерезису. На основі моделювання з використанням добового графіка навантаження показано, що лише природне охолодження призводить до перевищення допустимих температур, тоді як постійна робота у режимі максимального примусового охолодження забезпечує нормативний тепловий стан, але супроводжується надмірними витратами на власні потреби. Доведено, що раціональне поєднання режимів охолодження з автоматичним керуванням дозволяє забезпечити допустимі температури при істотному скороченні часу роботи енергоємних режимів. Отримані результати підтверджують доцільність використання динамічних теплових моделей для обґрунтування режимів роботи трансформаторів і раціоналізації витрат на власні потреби в сучасних електроенергетичних системах.