Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Системы охлаждения крупного трансформаторного оборудования с принудительной циркуляцией воздуха (воды) и масла ... 8
1.1. Системы охлаждения крупного трансформаторного оборудования 8
1.2. Типы систем охлаждения крупного трансформаторного оборудования 10
1.3. Управление приводами масляно-воздушных систем охлаждения . 15
1.4. Примеры построения применяемых масляно-воздушных систем охлаждения 17
1.5. Недостатки применяемых систем охлаждения ДЦ и НДЦ и пути их устранения при помощи регулируемого привода 22
1.6. Снижение энергопотребления за счет равномерного распределения потоков масла и воздуха 25
1.7. Примеры определения энергетического эффекта при применении регулируемого привода 31
1.8. Возможность повышения ресурса агрегатов системы охлаждения 34
1.9. Основные задачи, возникаюциё прй й)йменении регулируемого привода в системах трансформаторного оборудования 35
Глава 2 Исследование режимов работы систем охлаждения крупного трансформаторного оборудования 37
2.1. Обоснование необходимости исследования режимов работы трансформаторного оборудования 37
2.2. Введение функции Fpe K 39
2.3. Получение функции реж 41
2.4. Применение функции рвж 49
Глава 3 Система автоматического регулирования устройств охлаждения на базе регулируемого привода для крупного трансформаторного оборудования 52
3.1. Выбор структуры системы автоматического регулирования 52
3.2. Описание структурной схемы системы автоматического регулирования 53
3.3. Причины использования математической модели объекта регулирования 57
3.4. Параметры определяемые по модели 58
3.5. Описание блок-схемы предложенной системы охлаждения 59 2
Глава 4 Модель объекта регулирования для рассматриваемого трансформаторного оборудования 63
4.1. Методы, использованные для построения модели 63
4.2. Упрощения, принятые при построении модели 67
4.3. Методики модели
4.3.1. Методика определения основных геометрических и теплофизических параметров обмотки 68
4.3.2. Методика определения свойств трансформаторного масла в зависимости от его температуры Тм [С] 75
4.3.3. Методика расчета осевого повышение температуры масла в обмотке температурных параметров обмоток 75
4.3.4. Методика определения перепада температуры между маслом и обмоткой 76
4.3.5. Методика определения средней температуры и температуры наиболее нагретой точки обмотки 81
4.3.6. Методика определения потерь в обмотках и суммарных потерь в охлаждаемом устройстве 82
4.3.7. Методика определения мощности отводимой через стенки бака 86
4.3.8. Методика расчета гидравлических характеристик охладителей 89
4.3.9. Методика расчета тепловых характеристик охладителя 99
4.3.10. Методика расчета температур масла в верхней и нижней части бака, перепада температуры масла по баку и температуры масла бака
4.4. Определение основных температурных и энергетических характеристик трансформатора в статике 106
4.5. Определение основных температурных и энергетических характеристик трансформатора в динамике 108
4.6. Описание структурной схемы объекта регулирования 111
4.7. Адекватность построенной модели 113
Глава 5 Синтез системы автоматического регулирования 116
5.1. Синтез системы регулирования в статике 116
5.1.1. Задачи синтеза 116
5.1.2. Обеспечение достаточной подачи масла 116
5.1.3. Задача оптимизации режима работы систем охлаждения... 117
5.1.4. Задача локальной оптимизации 118
5.1.5. Методика оптимизации статических режимов 118
5.1.6. Статическая точность поддержания температуры 122
5.2. Синтез системы регулирования в динамике 122
5.2.1. Основные требования 122
5.2.2. Настройка регулятора 123
5.2.3. Определение скорости изменения температуры 125
5.2.4. Примеры расчета переходных процессов 127
Глава 6 Оценка эффективности применения регулируемого привода для системы охлаждения автотрансформатора 1 AT (2AT), установленного на ОРУ Смоленской АЭС 131
Заключение
- Управление приводами масляно-воздушных систем охлаждения
- Введение функции Fpe K
- Причины использования математической модели объекта регулирования
- Методика расчета осевого повышение температуры масла в обмотке температурных параметров обмоток
Управление приводами масляно-воздушных систем охлаждения
Рассмотрим подробнее системы охлаждения с принудительной циркуляцией масла и воздуха (воды) применяемые для охлаждения крупного трансформаторного оборудования.
Система охлаждения ДЦ маслянно-воздушная с ненаправленным потоком масла. Применяется в трансформаторах с мощностью 63 и более MB А на бак. Потери в них настолько значительны, что для их отвода приходится применять специальные маслянно-воздушные охладители, обдуваемые вентиляторами и оснащенные насосами для принудительной циркуляции масла. Для увеличения эффективности обдува трубки в таких охладителях имеют сильно развитую ребристую наружную поверхность, а циркуляция масла происходит в 2 или 3 хода, это позволяет интенсифицировать теплообмен за счет увеличения скорости масла в трубках охладителя и промежуточного смешивания масла. Благодаря принудительной циркуляции перепад температуры по баку составляет менее 10 С, в то время как при естественной циркуляции он достигает 20-30 С. Выпускаемые охладители имеют теплосъем 160-180 кВт. В случае отключения системы охлаждения трансформаторы могут оставаться включенными очень непродолжительное время, так как теплоотдающей поверхности бака недостаточно даже для отвода потерь холостого хода. В силу своей простоты и не требовательности система ДЦ является наиболее распостраненной для рассматриваемого оборудования. Недостатком такой системы охлаждения является то, что в силу ненаправленности циркуляции масла, теплоотдача от обмоток к маслу остается практически такой же, как и при естественной конвенции, так как принудительная циркуляция масла происходит только в зоне между наружной обмоткой и стенкой бака трансформатора. Расход масла через все обмотки составляет только 15-25 % от полного.
Система охлаждения Ц маслянно-водяная с ненаправленным потоком масла. Это очень эффективная и компактная система охлаждения применяется тогда, когда имеется достаточное количество воды (гидростанции и мощные блоки тепловых и атомных станций). Она позволяет отказаться от системы ДЦ, которая при очень большой мощности (более 500 MB А на бак) становится достаточно громоздкой. Эта система основана на применении маслянно-водяных охладителей с гладкими или оребренными трубами и движением масла по трубам, а воды - в межтрубном пространстве. Благодаря конструктивным мероприятиям обеспечивается зигзагообразное движение воды в охладителе с поперечным обтеканием трубок. Более сложная конструкция охладителей, в таком случае, компенсируется большим теплосъемом (до ЮООкВт и более) и малыми габаритами маслянно-водяных охладителей, достигаемыми за счет увеличения коэффициента теплоотдачи от стенки трубы при охлаждении водой. Масляно-водяные системы располагаются в специальных помещениях, куда подводится охлаждающая вода. Источником охлаждающей воды служит либо напорный бассейн, откуда вода самотеком идет в охладители, либо ответвление трубопровода подающего воду в конденсаторы турбин. При отключении этой системы охлаждения, как при системе ДЦ, трансформаторы могут оставаться в работе также очень ограниченное время. Недостаток этой системы охлаждения в части интенсивности охлаждения обмоток тот же, что и системы охлаждения ДЦ.
Системы охлаждения с направленной циркуляцией масла в обмотках НДЦ (маслянно-воздушная) и НЦ (маслянно-водяная) позволяют улучшить охлаждение обмоток и обеспечить при этом более равномерное распределение в них температуры. Это достигается за счет принудительного движения масла в охлаждающих каналах обмоток с требуемой скоростью. Здесь возможно 2 варианта исполнения - с одноконтурной и двухконтурной схемами циркуляции масла. В первом варианте масло, забираемое из верхней части бака, проходит через маслянно-воздушные или маслянно-водяные охладители и определенная его часть (более 50%) подается в обмотки. Во втором варианте кроме контуров охлаждения масла, аналогичных системам ДЦ и Ц, существуют независимые контуры охлаждения обмоток, при чем масло, забираемое насосом из верхней части бака, подается, минуя охладители, в нижнюю часть бака и далее в контуры охлаждения обмоток. Второй вариант использования системы охлаждения несколько сложнее и дороже. Направленная циркуляция масла позволяет при необходимости повысить электромагнитные нагрузки, но она усложняет конструкцию изоляции и обмоток, а так же технологию сборки и испытаний трансформаторов (необходимы гидравлические испытания контуров циркуляции масла в обмотках) Поэтому такие системы применяются только для трансформаторов мощностью свыше 400 MB А.
На рисунке 1.16. показаны схемы масляно-воздушной (ДЦ и НДЦ) и масляно-водяной (Ц и НЦ) систем охлаждения. Главным отличием представленных схем является то, что для систем ДЦ и НДЦ характерным является работа каждого маслонасоса на отдельный охладитель, а для систем Ц и НЦ параллельная работа всех подключенных маслонасосов на все охладители. Такое отличие связано с двумя обстоятельствами:
1. Масляно-воздушные системы охлаждения более громоздкие, чем масляно-водяные. Работа каждого маслонасоса только на свой охладитель позволяет изготовлять и монтировать охладитель, маслонасос и фильтр как единую конструкцию. Это не только упрощает изготовление и монтаж системы охлаждения, но и снижает ее габариты. Последнее обстоятельство позволяет компактно располагать элементы системы охлаждения непосредственно на баке трансформатора и снизить потери энергии в трубопроводах;
2. Регулирование подачи воздуха и воды в масляно-воздушных и масляно-водяных системах существенно различаются. При отсутствии регулируемого привода вентиляторов изменять подачу воздуха можно только включением (отключением) вентиляторов части охладителей. Работа каждого маслонасоса только на свой охладитель позволяет, отключая соответствующий маслонасос, избежать подачи масла через невентилируемый охладитель. При этом не происходит уменьшение подачи масла через вентилируемые охладители, что позволяет сохранить их высокий коэффициент теплоотдачи. В масляно-водяной системе вода проходит последовательно через все охладители, и ее расход может регулироваться посредством сливного вентиля. Тем самым неохлаждаемые охладители отсутствуют. Сравнивая возможности применения регулируемого привода для масляно-воздушных и масляно-водяных систем охлаждения нужно отметить три следующих обстоятельства
Введение функции Fpe K
Далее рассмотрим управление приводами масляно-воздушных систем охлаждения крупных трансформаторов. Следует отметить, что приводы насосов и вентиляторов нерегулируемые, и влиять на температурный режим трансформаторного оборудования возможно только при помощи отключения или включения части агрегатов системы охлаждения. При этом можно оперировать как охладителями в целом, так и отдельными насосами и вентиляторами разных охладителей. На сегодняшний день активно применяются 4 способа управления агрегатами систем охлаждения крупного трансформаторного оборудования:
1. Постоянное включение части агрегатов. Этот способ наиболее прост в реализации. Основанием для его применения служит наличие некоторого минимального уровня потерь. Для трансформаторов и автотрансформаторов этот уровень обусловлен потерями холостого хода, а также омическими и дополнительными потерями при минимально возможной нагрузке. Для реакторов линий это уровень потерь при минимальном напряжении линии. Исходя из необходимости отвода минимальных потерь, постоянное включение части маслонасосов применяется всегда. Для вентиляторов же, такой способ управления может привести к переохлаждению оборудования при низких температурах окружающего воздуха и недостаточно высоком уровне минимальных потерь. Последнее ограничивает применение постоянного включения вентиляторов. Следует отметить, что количество постоянно используемых маслонасосов может превышать минимальное количество, потребное для отвода минимальных потерь. Это связано с тем, что поток масла одного маслонасоса не может достаточно равномерно распределятся по всему баку охлаждаемого устройства. Поэтому, для исключения возникновения застойных зон, приходится использовать большее число маслонасосов подающие масло в разные точки бака.
2. Управление по нагрузке применяется для трансформаторов и автотрансформаторов, чьи потери зависят от нагрузки. Этот способ заключается в подключении (отключении) агрегатов системы охлаждения, если нагрузка выше (ниже) определенных уровней (чаще всего 40% и 80% от номинала). Для маслонасосов такой способ управления применим всегда, а для вентиляторов он имеет те же ограничения, связанные с возможностью переохлаждения, что и постоянное включение.
3. Релейный режим работы вентиляторов для удержания температуры масла в верхней части бака в диапазоне от 1 тщ до 1 тах Несомненным ДОСТОИНСТВОМ этого способа управления является возможность поддержания температуры масла в определенных, довольно узких, пределах. Недостатком его являются постоянное включение и выключение вентиляторов, что приводит к повышенному износу самих вентиляторов и коммутационной аппаратуры, и постоянные колебания температуры масла, которые приводят к ускоренному износу мембраны расширительного бака или (в зависимости от конструкции трансформатора) усиленному проникновению кислорода воздуха и влаги в бак. Тем самым, сокращается срок службы мембраны расширительного бака, либо трансформаторного масла. Из-за этих своих недостатков, релейный режим редко используется как основной. Чаще всего уставки по минимальной и максимальной температуре выбираются так, чтобы в нормальных режимах работы релейный эффект либо вообще не проявляется, либо проявляется только в теплое время года.
4. Включение по отказу (резервирование). В настоящее время от четверти до трети охладителей системы охлаждения используются как резервные, то есть, почти никогда не работают. Они включаются только при отказе маслонасосов или вентиляторов рабочих охладителей. Иногда предусматривается их работа в релейном режиме поддержания температуры при перегреве масла, что само по себе может произойти только в крайнем случае. Резервирование части охладителей приводит к неполному использованию имеющихся охлаждающих мощностей, и неравномерному износу агрегатов охлаждения.
Приведенные способы управления охлаждающими агрегатами крупного трансформаторного оборудования, примененные в том или ином сочетании, позволяют в автоматическом режиме регулировать температуру масла в верхней части бака охлаждаемого устройства и расход масла через бак в системах охлаждения ДЦ и НДЦ. Это позволяет рассматривать масляно воздушные системы охлаждения крупного трансформаторного оборудования как автоматические, где температура масла в верхней части бака, и расход масла через бак являются основными регулируемыми параметрами.
Примеры построения применяемых масляно-воздушных систем охлаждения Для примера построения применяемых автоматических систем масляно-воздушного охлаждения можно рассмотреть автотрансформаторы 1АТ (2AT) , ЗАТ (4АТ) и реакторы линий 500 кВ установленных на ОРУ Смоленской АЭС. Автотрансформаторы 1 AT и 2АТ, тип - АОДЦТН 500/330. Исполнение однофазное. Потери холостого хода - 61 кВт на фазу. Потери короткого замыкания - 300 кВт на фазу.
Система охлаждения масляно-воздушная, с ненаправленной принудительной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха (система ДЦ). Имеется четыре трехходовых охладителя на фазу. Каждый охладитель оснащен одним маслонасосом мощностью 3 кВт (1500 об/мин) и двумя вентиляторами мощностью по 2.2 кВт каждый. Теплоотдача охладителя составляет 5.14 кВт/С при температуре масла SO С. Два охладителя работают постоянно (постоянное включение). Один включается при достижении нагрузки 80% (управление по нагрузке). Один используется как резервный, и работает при отказе какого либо маслонасоса или группы вентиляторов рабочих охладителей, или в релейном режиме поддержания температуры масла в диапазоне 60 - 70 С. Следует отметить, что постоянное включение вентиляторов двух охладителей при пониженной температуре воздуха иногда приводит к переохлаждению масла. Это связано с тем, что схема ОРУ Смоленской АЭС с момента ввода автотрансформаторов 1АТ и 2AT сильно изменилась и нагрузка, передаваемая через них, значительно снизилась. Даже зимой она часто не превышает 70%. Внесение изменений в алгоритм работы системы охлаждения, требующее установки дополнительного контакторного оборудования и организации дополнительных цепей управления, произведено не было.
Система охлаждения масляно-воздушная, с ненаправленной принудительной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха (система ДЦ). Имеется три трехходовых охладителя на фазу. Каждый охладитель оснащен одним маслонасосом мощностью 3 кВт (1500 об/мин) и двумя вентиляторами мощностью по 2.2 кВт каждый. Теплоотдача охладителя составляет 4.57 кВт/С при температуре масла 80 С. Первый охладитель (рабочий) работает постоянно. Второй охладитель (температурный) работает по релейному принципу поддержания температуры масла в диапазоне 50 - 60 С. Выбор такого диапазона температур позволяет избежать релейного режима работы системы охлаждения при температурах воздуха ниже 10 С. Но с точки зрения эксплуатации самого реактора верхняя граница заданного диапазона является завышенной. Третий охладитель используется как резервный, и работает при отказе какого либо маслонасоса или вентилятора рабочего или температурного охладителей. Следует отметить, что, исходя из приведенного алгоритма работы системы охлаждения, номинальной прокачки масла одного маслонасоса (100 м3/ч) вполне достаточно для одной фазы реактора. Подключение большего количества маслонасосов необходимо лишь для активизации соответствующих охладителей.
Современные системы контроля защит и управления трансформаторных подстанций реализуют в числе прочего и контроль тепловых режимов и управление охлаждением. Примером может служить система «АГАТ 2000» Белорусского государственного научно-производственного объединения «АГАТ» созданного на базе Научно-исследовательского института средств автоматизации. Для регулирования температурного режима в ней используется модифицированный релейный принцип поддержания температуры. Каждый охладитель имеет свои уставки по температурам включения и отключения двигателей вентиляторов. Разница между температурами включения и отключения составляет 3-5 С для разных охладителей. При этом уставки температуры включения от охладителя к охладителю последовательно увеличиваются на 5-10 С таким образом, что отрезки между температурами включения и отключения вентиляторов каждого охладителя не накладываются друг на друга. Достоинством реализованного метода является простота и то, что непосредственно в релейном режиме может работать, и то не всегда, вентиляторная группа только одного охладителя. Кроме уже изложенных недостатков релейного способа управления для данного метода характерно повышение температуры масла при повышении нагрузки трансформатора.
Причины использования математической модели объекта регулирования
Применение регулируемого привода позволяет в широких пределах управлять температурным режимом охлаждаемого устройства. Это, в свою очередь, требует определения наиболее выгодных в энергетическом и технологическом планах режимов работы системы охлаждения в зависимости от нагрузки и температуры окружающей среды. То есть необходимо научится грамотно применять системы регулируемого привода для охлаждения крупного трансформаторного оборудования, учитывая при этом весь спектр технологических ограничений. Здесь необходимо последовательно решить следующие задачи:
1. Определить вероятность работы охлаждаемого устройства в различных диапазонах нагрузок и температур; 2. Предложить структуру системы автоматического регулирования охлаждения крупного трансформаторного оборудования на базе регулируемого привода, позволяющую оптимизировать температурные и энергетические режимы работы охлаждаемого устройства;
3. Построить математическую модель объекта регулирования, которая позволила бы определить как в статике, так и в динамике основные температурные и энергетические параметры трансформатора (автотрансформатора, реактора) и его системы охлаждения при известных расходах масла, воздуха, температуре окружающей среды и нагрузке;
4. Выработать способ оптимизации параметров работы системы охлаждения, используя при этом знание режимов работы и построенную математическую модель. Следующие главы диссертации раскрывают поставленные задачи.
Краткий итог. В данной главе показаны преимущества применения регулируемого привода для систем охлаждения крупного трансформаторного оборудования. При этом подчеркиваются возможности стабилизации температурного режима охлаждаемого устройства, снижения расхода электроэнергии и повышения ресурсов агрегатов системы охлаждения. Так же сформулированы задачи, которые необходимо решить в последующих главах диссертации.
Из формул (1.1), (1.2) вытекает, что расход электроэнергии на охлаждение и эффективность применения регулируемого привода будет сильно зависеть от необходимой подачи масла и воздуха, а значит, согласно (1.7) и от нагрузки охлаждаемого устройства, температуры охлаждающего воздуха, а так же от выбора превышения температуры масла над воздухом Тм-Тв. Последнее, в свою очередь, определяется требованиями к внутренним параметрам охлаждаемого устройства. Нагрузка и температура воздуха могут меняться в широких пределах в зависимости от места установки и типа охлаждаемого устройства. Блочные трансформаторы на крупных блоках электростанций работают с нагрузкой 80 - 105% от номинальной, а температура окружающей среды колеблется в пределах 0 - 25 С (масляно водяное охлаждение) или -40 - 40 С (масляно воздушное охлаждение) в зависимости от времени года. Крупные автотрансформаторы, используемые для межсистемных связей, в нормальных режимах, как правило, работают при нагрузке 30 - 60% от номинала. Такая недогрузка позволяет избежать дополнительных отключений при авариях или выводе оборудования в ремонт. Температура охлаждающего их воздуха может находиться в пределах -40 - 40 С. Такие разбросы режимов работы затрудняют как оценку эффективности применения регулируемого привода, так и выбор оптимального (с точки зрения энергосбережения и поддержания внутренних температурных параметров охлаждаемого устройства) алгоритма управления им.
В первой главе приведен пример возможного энергетического эффекта при применении регулируемого привода для маслонасосов автотрансформаторов 3AT (4АТ) Смоленской АЭС рис 1.2. Очевидно, что при нагрузке немного выше 40% снижение потребления электроэнергии, по отношению к нерегулируемому приводу, будет максимальным. Естественно, что среднегодовой выигрыш от применения регулируемого привода будет зависеть от того, какую часть времени в году автотрансформатор будет работать в таком режиме. При нагрузке менее 40% энергетический эффект снижается более чем в два раза, а при приближении ее к 100% он постепенно уменьшается до 14 кВт. Производительность вентиляторов определяется кроме нагрузки и температурой окружающего воздуха. Условие (1.15) показывает, при каком соотношении потерь в автотрансформаторе и температуре воздуха можно, применяя регулируемый привод, получить максимальное снижение потребляемой вентиляторами энергии. Вероятность работы охлаждаемого устройства вблизи температур и нагрузок удовлетворяющим (1.15) будет определять энергетическую выгодность применения регулируемого привода для вентиляторов данных автотрансформаторов.
Оказалось, что элементы массива Fpe»[i, j] удобно выразить через часы в усредненный год (при одних и тех же размерах дискреты), так как это позволяет более просто рассчитать для усредненного года потребляемую мощность в кВт ч, износ подшипников в часах и срок службы изоляции в годах. Достаточно знать параметры охлаждаемого устройства и его системы охлаждения для каждой конкретной дискреты. К примеру, перемножив мощность маслонасосов для определенной дискреты на количество часов работы в ней сразу получаем расход электроэнергии маслонасосами в кВт ч за усредненный год для этого квадрата. А суммировав эти затраты для всех квадратов рассматриваемой плоскости Тв, Sp, получаем расход электроэнергии маслонасосами за усредненный год.
Методика расчета осевого повышение температуры масла в обмотке температурных параметров обмоток
Построенная модель объекта регулирования упрощенно отражена в структурной схеме объекта регулирования. Упрощения не искажают сути физических процессов теплообмена происходящих в трансформаторе и позволяют облегчить использование структурной схемы для анализа переходных процессов.
Входными параметрами структурной схемы объекта регулирования являются скорости вращения вентиляторов сов и маслонасосов сом, температура воздуха Тв и нагрузка Sp . Выходным параметром являются температура в верхней Тг и нижней Ті частях бака трансформатора. Скорость вращения вентиляторов охладителя юв определяет расход воздуха QB (прямо пропорциональная зависимость). Скорость вращения маслонасосов сом и температура масла в охладителе Тм определяет расход масла QM через охладитель согласно (4.79).
Расход воздуха QB вместе с температурой масла охладителя Тм, расходом масла QM, отводимой охладителем мощностью Ротв, температурой воздуха Тв определяет коэффициент теплоотдачи охладителя в статике Ав (согласно (4.93-4.97)). Далее по Ав, Тв, Тм определяется статическая мощность отводимая одним вентилируемым охладителем Ротв ст (согласно (4.91), где вместо Рохл берется Ротв ст ). Мощность отводимая от бака трансформатора всеми вентилируемыми охладителями Ротв определяется с учетом постоянной времени охладителя т0Хл (в соответствии с (4.115)) и числа вентилируемых охладителей N030IB. Следует отметить, что согласно (4.116) Тохл носит изменчивый характер и зависит от QB, QM, Тв.
Мощность РМб, отдаваемая маслом стенкам бака трансформатора в соответствии с (4.696) зависит от температуры стенки бака Тс, температуры масла бака ТМб, расхода масла QM и количества охладителей N0XJI. При этом температура стенки бака, согласно (4.115) определяется с учетом теплоемкости бака трансформатора CQ и мощности отдаваемой бакам воздуху Рбв.
Определение мощности Ромі (Р0м2), отдаваемой от обмотки к маслу, упрощенно изображено с помощью инерционного звена с постоянной времени обі ( обгХ с учетом производной dTj/dt и теплоемкости обмотки С0б1 (С0бг)-Такое изображение удобно для анализа и соответствует прямо-пропорциональной зависимости между Ромі (Р0мг) и перепадом температуры Тобі-Ті (Т0б2-Ті). Выделяемая в обмотке мощность Р0бі (Р0б2)3 определяется пропорционально квадрату нагрузки. При этом коэффициент KpJ (Кр2) зависит от средней температуры обмотки Тобі (Тоб2) в соответствии с (4.54-4.57).
Мощность дополнительных конструкционных потерь в трансформаторе Рдоп определяется пропорционально квадрату нагрузки. При этом учитывается зависимость искомой
Мощность Рр ,отдаваемые в масло потери в приводах системы охлаждения , зависит (в соответствии с (4.87)) от производительности маслонасосов и вентиляторов, температуры масла в охладителе Тм, общего числа охладителей N0XJI, и числа вентилируемых охладителей Noxn в Мощность потерь холостого хода Р принимается постоянной.
Суммируя мощности РомЬ Ром2, Рдоп Рр, Рхх и вычитая из полученной суммы мощности Ротв и Рмб получаем мощность АРМТ идущую на нагрев масла и магнитопровода и определяющую скорость их нагрева или охлаждения. Температура масла в верхней части бака Т2, согласно (4.115), определяется интегрированием АРМТ с учетом теплоемкости масла и магнитопровода трансформатора Ст
Отводимая охладителем мощность Ротв, количество охладителей Noxn5 расход QM и температура масла охладителя Тм определяют, согласно (4.111), перепад температуры масла по баку АТб. Перепад температуры масла по баку и температура Т2 определяют, согласно (4.112а и 4.1126), температуру в нижней части бака Ть температуру масла бака Тмб и температуру масла в охладителе Тм.
Полученная структурная схема объекта регулирования используется для анализа переходных процессов происходящих в трансформаторе и его системе охлаждения. 4.7. Адекватность построенной модели Адекватность построенной модели реальному объекту подтверждается следующим: 1. При построении модели используются методы уже апробированные для расчетов систем охлаждения и обмоток крупного трансформаторного оборудования; 2. При расчетах используются реальные конструктивные параметры системы охлаждения, обмоток, и бака трансформатора (геометрические размеры элементов конструкции, электрические параметры обмоток, номинальные мощности и расходы, характеристики маслонасосов); 3. При недостаточности для расчетов конструктивных параметров используются данные прямых измерений на конкретном объекте моделирования, как в случае с мощностью рассеиваемой через стенки бака; 4. Создана и апробирована модель для конкретного объекта регулирования, которым явился автотрансформатор типа АОДЦТН167000/500/330.
Проверка соответствия между реальным автотрансформатором и его математической моделью производилась путем сравнения рассчитанных и замеренных значений ряда доступных для прямого измерения температурных параметров для конкретного режима работы (нагрузки и температуры окружающего воздуха). Контроль соответствия производился по температуре масла в верхней части бака, температуре стенки бака, температуре воздуха на выходе охладителя.
Краткий итог. В данной главе выработана методика построения математической модели системы охлаждения крупного трансформаторного оборудования, включая методики определения основных, необходимых для модели, конструктивных параметров. Построенная в результате модель объекта регулирования позволяет рассчитывать в статике основные температурные и мощностные параметры трансформатора и его системы охлаждения в зависимости от температуры воздуха, нагрузки и производительности агрегатов системы охлаждения, а так же моделировать переходные процессы.
