Класс нагревостойкости изоляции f трансформатора
В настоящее время стоимость сухих силовых трансформаторов с литой изоляцией (будем для краткости называть их литыми трансформаторами) все еще значительно выше, чем их масляных аналогов.
Дело в том, что многие изоляционные материалы и комплектующие, необходимые для изготовления литых трансформаторов, в России либо не производятся, либо их качество не удовлетворяет трансформаторостроителей. Некоторые производители трансформаторов закупают за рубежом даже активные материалы, например алюминиевую ленту.
Поэтому литые трансформаторы покупают потребители с большими финансовыми возможностями или те, у кого установка таких трансформаторов продиктована повышенными требованиями по экологичности, безопасности и компактности, когда вопрос цены вторичен.
Большинство потребителей уже знакомо с основными различиями между сухими трансформаторами. Другое дело, что не всем понятно, как те или иные преимущества применимы к их конкретным условиям. В идеале потребитель должен иметь четкое представление о том, насколько имеют смысл большие капиталовложения: необходима ли компактность трансформатора, есть ли специальные требования, ограничивающие применение масла, насколько эффективное требуется охлаждение и так далее. Зная эти требования, потребитель не будет иметь проблем с выбором.
Как правило, большую часть вопросов решает наличие проекта. Кроме того, что без него невозможно организовать строительство и подключение любого объекта энергетики, специалисты-проектировщики, как правило, сами предлагают готовые решения вплоть до указания марки и производителя оборудования. Но всё это касается вполне стандартных объектов. Однако бывают случаи, когда проектные организации, будучи оторваны от реальных условий эксплуатации, не могут учесть различные непредвиденные ситуации – перегрузки сети, токи короткого замыкания, экстремальные климатические условия и прочее.
Таким образом, углубляясь в особенности выбора трансформаторов, помимо очевидных различий желательно учесть и другие особенности конструкции, например перегрузочную способность.
Перегрузочная способность
Говоря о перегрузочной способности трансформаторов различных типов, необходимо разделять аварийные и систематические перегрузки.
Требования по аварийным перегрузкам установлены в технических условиях каждого производителя, но обычно такие перегрузки литые трансформаторы выдерживают без проблем, поскольку имеют высокие классы нагревостойкости изоляции (обычно F или H).
Перегрузочная способность при систематических перегрузках у масляных трансформаторов выше, чем у литых, ввиду большей тепловой по-стоянной времени. Однако эта проблема вполне решаема – по заказу потребителя на литых трансформаторах возможна установка вентиляторов. При грамотно разработанной системе принудительного охлаждения можно гарантировать нормальную работу литого трансформатора с перегрузками до 40%.
Климатическое исполнение
Импортные трансформаторы в основном изготавливаются климатического класса «С2» по МЭК, что соответствует температуре транспортирования, хранения и эксплуатации не ниже –25°С. По ГОСТ Р 52719 нормальными условиями работы трансформатора в части температуры окружающего воздуха следует считать условия для климатического исполнения «У» с нижним предельным значением температуры –50°С по ГОСТ 15150.
Исходя из сказанного, отметим, что нельзя декларировать трансформатор класса «С2» как трансформатор климатического исполнения «У». Чтобы адаптировать импортные (а также произведенные по лицензиям зарубежных производителей) трансформаторы к российским условиям, необходимо изменить состав литой изоляции, что требует большого опыта в ее приготовлении, а также наличия лабораторий, где можно проводить климатические испытания. В ряде случаев необходимо полностью пересмотреть конструкцию обмотки высокого напряжения (ВН).
Наше предприятие гарантирует нормальную работу трансформатора ТЛС при температурах до –60°С, что достигается слоевой конструкцией обмотки ВН с армированием каждого слоя провода стеклянной сеткой. Работоспособность конструкции подтверждена испытаниями на смену температур от –60 до +100°С, а также тепловым ударом двойным номинальным током начиная с температуры –60°С до достижения температуры +140°С.
Потери холостого хода и короткого замыкания
Анализируя потери холостого хода и короткого замыкания трансформаторов разных производителей, можно отметить, что они разнятся в пределах ±15% от средних значений. Выбирая трансформатор по каталогу производителей, нужно знать, что ГОСТ Р 52719 допускает увеличение потерь холостого хода на 15% относительно указанных в нормативной документации, поэтому производитель имеет право указать заведомо заниженные потери холостого хода.
На потери короткого замыкания дан допуск 10%, однако когда производитель указывает уровень потерь КЗ, он должен указать температуру, к которой приведены эти потери. Согласно требованиям ГОСТ Р 52719, для класса нагревостойкости F и H температура равна 115°С, согласно требованиям МЭК – 120°С. Если потери КЗ приведены к температуре 75°С для классов F и H, то потери будут ниже, чем в действительности, что является несоответствием.
Заключение
Сегодня на рынке сухих трансформаторов потребителю есть из чего выбирать. Основополагающими критериями для выбора служат: условия эксплуатации, цена, габаритные размеры, перегрузочная способность, характеристики потерь холостого хода и короткого замыкания.
Важно знать, что актуальная информация по конкретному трансформатору содержится в технических условиях и руководстве по эксплуатации. И если покупатель заинтересован в получении максимально достоверной информации, то он должен запрашивать у производителя именно эти документы.
© ЗАО «Новости Электротехники»
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна
Нормы нагрева трансформаторов
Превышения температуры отдельных элементов масляных трансформаторов и трансформаторов с жидким диэлектриком над температурой охлаждающей среды воздуха или воды) указаны в таблице.
Превышения температуры элементов масляных трансформаторов
Превышение
температуры, С
По изменению сопротивления постоянному току
Поверхности магнитопровода
и конструктивных элементов
По термометру или
термопаре
Масло или другой жидкий диэлектрик в верхних слоях:
а) исполнение герметичное
или с устройством, полностью
защищающим масло или другой жидкий диэлектрик от соприкосновения с окружающим воздухом
По термометру или
термопаре
б) в остальных случаях
55 (допускается 60, если это оговорено в стандартах на отдельные типы трансформаторов)
По термометру или термопаре
Превышение температуры элементов сухих трансформаторов
Класс на-гревостой-кости по ГОСТ 8865-70
Превышение температуры, °С
сопротивления постоянному току
Поверхности магнитопровода и конструктивных деталей
Не более, чем допустимо для соприкасающихся с ними изоляционных материалов
Термометром или термопарой
Превышения температуры отдельных элементов сухого трансформатора над температурой охлаждающей среды указаны в табл.
Превышение температуры контакта над температурой окружающего воздуха при болтовом соединении токоведущих выводов съемных вводов не должно превышать 85°С для контакта в масле и 65°С для контакта в воздухе.
При установившихся токах короткого замыкания и их длительности, установленных в стандартах и ТУ на конкретные типы трансформаторов, температура обмоток не должна превышать:
а) для масляных трансформаторов и трансформаторов с жидким диэлектриком с обмотками из меди. 250°С
б) то же, что п. «а», но с обмотками из алюминия . . 200°С
в) для сухих трансформаторов с обмотками из меди
и изоляцией класса нагревостойкости:
А. 180°С
Е. 250°С
В, F, Н. 350°С
г) то же, что п. «в», но с обмотками из алюминия и изоляцией классов нагревостойкости
А. 180°С
Е, В, F, Н. 200°С
Классы изоляции обмоток
Срок службы электрических машин в значительной мере зависит от состояния изоляции обмотки статора. Повреждение изоляции обмотки ведет к короткому замыканию – это более трех четвертей всех случаев аварий электрооборудования.
Среди причин повреждения кроме естественного старения, увлажнения и загрязнения обмотки можно назвать длительный завышенный несоответствующий требованиям эксплуатации температурный режим, в результате чего резко падает прочность изоляции.
Дает оценку состояния нагревостойкости и классифицирует системы электроизоляции, а также отражает меру ответственности выбора соответствующий стандарт.
В ГОСТе 8865-93 (МЭК 85-84) четко обозначены классы изоляции обмоток по нагревостойкости с привязкой к соответствующим значениям температуры.
Начинается классификационный ряд с температуры в 90 град. (класс Y). Далее A – 105 град., Е – 120 град., В – 130 град., F – 155 град., Н – 180 град.
Можно привести примеры конкретных изделий из различных видов электрооборудования, имеющих обмотки с тем или иным классом изоляции:
- двигатели погружных насосов серии Иртыш российских КНС – класс изоляции F,
- маломощные двигатели — класс изоляции Е,
- спец. оборудование металлургии и транспорта — класс изоляции Н и пр.
Класс нагревостойкости, иначе температурный индекс, начиная с 200 градусов обозначается числовым значением температуры, для 200 град. – класс 200, для 220 град. – класс 220, для 250 град. – класс 250, затем идет обозначение с шагом в 25 град. (275, 300, 325, 350 и т.д.).
Температура, которая отражает соответствие тому или иному классу изоляции, является максимальным значением рабочей температуры, которой характеризуется данное электрооборудование, работающее при номинальной нагрузке.
Кроме доминирующего воздействия температуры на стойкость изоляции влияет химический состав среды, влажность, вибрация, радиационное излучение и пр.
Есть некоторые особенности класса нагревостойкости для конкретного электрооборудования, которые связаны с тем, что в его конструкции могут использоваться материалы с различной нагревостойкостью.
В различных случаях на классность системы по нагревостойкости по-разному могут влиять материалы, имеющие больший или меньший класс нагревостойкости. Они соответственно могут повышать за счет своего предохраняющего эффекта класс нагревостойкости системы или в другом случае понижать ее.
Класс теплостойкости изоляции обмоток электродвигателя
Класс теплостойкости изоляции обмоток электродвигателя
В заводской табличке электронасоса наряду с другими характеристиками производитель указывает класс изоляции. Классом теплостойкости изоляции определяется допустимый нагрев электродвигателя. При покупке насоса потребитель по классу теплостойкости изоляции может прогнозировать срок службы электродвигателя насоса, надёжность работы, допустимые пределы нагрузки.
Процесс работы электродвигатель насоса сопровождается выделением тепла и превышением температуры компонентов двигателя над температурой окружающей среды. Превышение температуры неодинаково для различных двигателей. В процессе работы двигателя диэлектрические свойства изоляции постепенно снижаются в результате комплексного воздействия тепловых, химических, механических и электрических факторов. Срок службы изоляции ограничивается способностью обеспечивать диэлектрические свойства в пределах допустимых границ. Наибольшую значимость представляет тепловое воздействие так, как оно преимущественно и определяет эффективный срок службы обмоток электродвигателя. Повреждение изоляции обмоток ведет к короткому замыканию и охватывает на практике 90% всех аварийных случаев выхода из строя электродвигателя насоса. Быстрое снижение прочности изоляции и короткое замыкание есть результатом длительного температурного режима работы, превышающего эксплуатационные требования производителя.
Независимо от указанного производителем класса нагревостойкости и, соответственно, предельной рабочей температуры обмоток статора срок службы двигателя находится в прямой зависимости от реальной рабочей температуры – чем ниже рабочая температура, тем больше срок службы изоляции и двигателя в целом. Поэтому потребителю можно сделать важный вывод –кроме класса изоляции срок службы электродвигателя зависит от соблюдения требуемых производителем условий охлаждения.
Наиболее распространенные в области производства электронасосов классы изоляции и, соответствующие классам максимальные температуры, указаны в таблице 1.
Таблица 1. Класс изоляции и предельная температура при длительной работе.
Класс изоляции
Предельная температура, о С
На температуру различных частей работающего электродвигателя прямо оказывает влияние температура окружающей среды. Поэтому международные стандарты наряду с допустимой температурой обмоток регламентируют также максимально допустимое превышение температуры над температурой окружающей среды. Температура окружающей среды ограничивает нагрев обмоток на основании применяемого класса нагревостойкости.
Стандарт IEC 335-1/335-2-41 в отношении электрических насосов для бытового потребления работающих с номинальной нагрузкой устанавливает значение температуры окружающей среды 25 о С. При этом допускается кратковременное повышение температуры до 35 о С или при указной температуре нагрузка электронасоса должна быть пропорционально снижена. Указанный стандарт определяет следующие ограничения в превышении температуры обмоток.
Таблица 2. Требования IEC 335-1/335-2-41 к ограничению превышения температуры над температурой окружающей среды в соответствии с классом нагревостойкости.
Класс изоляции
Стандарт IEC 34-1 ограничивает температуру окружающей среды на уровне 40°C для электродвигателей, работающих с номинальной нагрузкой. Стандарт определяет необходимость снижения нагрузки при превышении допустимой температуры окружающей среды так, чтобы температура отдельных его частей в любом случае не превышала допустимых значений.
Таблица 3. Требования IEC 34-1 к ограничению превышения температуры над температурой окружающей среды в соответствии с классом нагревостойкости.
Класс изоляции
Значения в скобках относятся к электродвигателям с потребляемой мощностью менее 600Вт.
В заключении отметим то, что класс изоляции конкретного электродвигателя применяется для ограничения максимального превышения температуры обмоток над допустимой температурой окружающей среды. Высокая температура нагревостойкости изоляции свидетельствует о применении качественных изолирующих материалах в конструкции электродвигателя, что позволяет использовать электрический насос в более жестких эксплуатационных условиях. Электронасосы европейских производителей укомплектованы электрическими двигателями с изоляцией класса В или F в зависимости от типоразмера двигателя. В отдельных случаях специальные насосы, например, циркуляционные насосы для систем отопления или погружные насосы для работы в тяжелых условиях охлаждения комплектуются электродвигатели с изоляцией класса Н.