Масло в расширителе неработающего трансформатора (реактора) должно быть на уровне отметки, соответствующей температуре масла в трансформаторе (реакторе).

Во время работы трансформатора масло изменяет свой объем из-за нагрева. При эксплуатации трансформатора температура масла может изменяться на 110-120 °С, а объем масла в баке - примерно на 10 %.

Для обеспечения постоянного заполнения бака маслом при изменении температуры трансформаторы снабжаются расширителями. Объем расширителя составляет около 10 % объема масла в баке трансформатора и системе охлаждения.

Контроль уровня масла в расширителе трансформатора и отсеке расширителя контактора устройства РПН осуществляется с помощью маслоуказателя.

Для трансформаторов мощностью более 10 МВ-А и устройств РПН применяются стрелочные маслоуказатели, выполняющие функции датчиков минимального, а с 1985 г. - и максимального уровня масла в расширителе. На маслоуказателях или на стенке бака расширителя для трубчатых и плоских маслоуказателей нанесены метки температур минус 45, 15, 40 °С для умеренного климата и минус 60, 15, 40 °С для холодного, а у трансформаторов, выпускавшихся до введения ГОСТ 11677-65, метки соответственно минус 35, 15, 35 °С.

Новые мощные трансформаторы снабжаются стрелочным маслоуказателем, содержащим поплавок, который находится внутри расширителя и положение которого через систему рычагов передается на стрелку прибора на наружной части расширителя.

В целях обеспечения необходимого уровня масла в расширителе при всех режимах работы трансформатора перед включением его в работу расширитель должен быть заполнен маслом до отметки, соответствующей температуре масла в трансформаторе. В длительно неработающем трансформаторе масло принимает температуру окружающего воздуха, поэтому его уровень в расширителе должен соответствовать примерно температуре окружающего воздуха.

В работающем трансформаторе уровень масла должен находиться примерно на отметке, соответствующей средней температуре масла в трансформаторе, а в отсеке расширителя контактора РПН - не ниже 15 °С, так как объемы контактора соизмеримы с объемами расширителя.

5.3.12. При номинальной нагрузке температура верхних слоев масла должна быть (если заводами-изготовителями не оговорены иные температуры) у трансформатора и реактора с охлаждением ДЦ - не выше 75 °С, с естественным масляным охлаждением М и охлаждением Д - не выше 95 °С; у трансформаторов с охлаждением Ц температура масла на входе в маслоохладитель должна быть не выше 70 °С.

При работе трансформатора, в зависимости от значения нагрузки и вида охлаждения, в установившемся тепловом режиме устанавливается определенный перепад температуры между обмоткой и маслом, в том числе между средней температурой обмотки и температурой верхних слоев масла, которые являются наиболее нагретыми. Поэтому в условиях эксплуатации контроль за нагревом трансформатора производится по температуре верхних слоев масла. Это наиболее простой способ, дающий возможность судить о допустимости нагрева трансформатора. Другие способы, основанные на измерении прямым или косвенным методом непосредственно температуры обмотки трансформатора, в отечественном трансформаторостроении не нашли применения ввиду их сложности.

Для трансформаторов с естественным масляным охлаждением М и принудительной циркуляцией воздуха Д при работе устанавливается небольшой перепад температуры между обмоткой и верхними слоями масла ввиду небольшой скорости масла баке трансформатора, и для них допустимая температура масла составляет при номинальной нагрузке 95 °С. Для трансформаторов с принудительной циркуляцией масла ввиду относительно высокой скорости масла в баке трансформатора температура масла в баке по высоте меняется всего на несколько градусов и перепад температур между верхними слоями масла и обмоткой значительно выше и близок к расчетному превышению средней температуры обмотки над средней температурой масла, которое составляет около 30 °С.

Поэтому для трансформаторов с принудительной циркуляцией масла ДЦ допустимая температура верхних слоев масла ниже и составляет 75 °С, а с масловодяным охлаждением - 70 °С на входе в маслоохладитель.

При работе трансформатора необходимо следить за тем, чтобы температур верхних слоев масла не превышала указанных значений, если заводами-изготовителями не оговорены другие температуры. В трансформаторах с направленной циркуляцией масла в обмотках допустимая температура масла принимается согласно заводской инструкции. Если в эксплуатации температура верхних слое масла превышает упомянутые значения, это свидетельствует или о неисправности системы охлаждения (нарушение работы вспомогательных механизмов системы охлаждения), или о неисправности самого трансформатора, что должно быть выяснено и устранено. Если при принудительном масловодяном охлаждении температура воды в летнее время превышает 25 °С, то должны быть приняты меры по интенсификации охлаждения трансформатора с тем, чтобы температура верхних слоев масла не превышала 70 °С, в противном случае нагрузка трансформатора должна быть снижена из расчета 1 % на каждый 1°С повышения температуры охлаждающей воды сверх 25 °С.

5.3.13. Допускается продолжительная работа трансформаторов (при мощности не более номинальной) при напряжении на любом ответвлении обмотки на 10 % выше номинального для данного ответвления. При этом напряжение на любой обмотке должно быть н выше наибольшего рабочего.

Для автотрансформаторов с ответвлениями в нейтрали для регулирования напряжения или предназначенных для работы с последовательными регулировочными трансформаторами допустимое повышение напряжения должно быть определено заводом изготовителем.

Трансформаторы при изготовлении рассчитываются на работу с максимальной индукцией в стали 1,4-1,7 Тл в зависимости от сорта стали. Эта точка лежит в насыщающейся части характеристики холостого хода трансформатора. Небольшое увеличение подведенного напряжения к трансформатору вызывает увеличение тока холостого хода, высших гармонических составляющих в нем и потерь в магнитопроводе. Увеличение потерь в стали при этом пропорционально квадрату напряжения, ток холостого хода и высшие гармонические составляющие в нем увеличиваются еще в большей степени (рис. 5.3.2).

Рис. 5.3.2. Зависимость тока I0 и потерь Р0 холостого хода трансформатора от перевозбуждения магнитопровода

Значительное увеличение потерь в стали может привести к перегреву и разрушению изоляции ее листов, к возникновению повышенных местных нагревов и очагов «пожара» стали в старых конструкциях трансформаторов Высшие гармонические составляющие в токе холостого хода резко приводят к искажению формы и увеличению амплитудного значения кривой напряжения. Это явление представляет опасностъ для обмоток высшего напряжения, имеющих меньшие запасы по электрической прочности изоляции, чем обмотки низкого напряжения. Кроме того, увеличение высших гармонических составляющих тока холостого хода трансформатора вызывает рост помех на линиях связи от токов, протекающих по линиям электропередачи. Поэтому для трансформаторов вводятся ограничения по повышению напряжения.

Превышение сверх номинального напряжения, которое допускается длительно подводить к любому ответвлению или к обмотке трансформатора, не имеющей ответвлений, не должно превышать наибольшего рабочего напряжения, установленного ГОСТ 721-73 для каждого класса напряжения (табл. 5.3.1).

Допустимое превышение напряжения на обмотках автотрансформаторов с ответвлениями в нейтрали для регулирования напряжения или предназначенных для работы с регулировочными трансформаторами определяется данными завода-изготовителя. При отсутствии этих данных их следует запросить у завода-изготовителя или согласовать с ним. Для ограничения перевозбуждения понижающих автотрансформаторов с встроенным регулятором напряжения в нейтрали или с вольтодобавочным трансформатором в нейтрали перевозбуждение магнитопровода (стержня и ярма) не должно длительно превышать 10 % или эпизодически (до 20 мин, не чаще одного раза в 2 ч) - 15 % номинального.

Таблица 5.3.1