Как рассчитать радиаторы отопления. Дельта температуры


Как рассчитать радиаторы отопления.

замерзшее стекло

Как рассчитать радиаторы отопления.

Зима, мороз наряжает стёкла окон резными узорами... Да, так было когда-то. Сейчас уже редко где встретишь такое явление. Прогресс движется вперёд, люди придумывают что-то новое для создания удобства и уютной атмосферы в доме.В данном случае я говорю о герметичных стеклопакетах.

Но о каком уюте может идти речь когда в доме холодно и по утрам так не хочется вылазить из-под тёплого одеяла? Картинка не из приятных. В этой статье я расскажу как правильно рассчитать количество секций радиатора, необходимое для отопления комнаты, чтобы не приходилось мёрзнуть от недостатка тепла зимними вечерами.

Кто-то, как мне довелось увидеть однажды, производит расчет деля мощность радиатора на квадратные метры комнаты - это в корне неправильно! Нужно считать исходя из количества кубических метров! Высота потолков в разных домах может быть разной. Как правило от 2,5 до 3м. И это не предел, ведь кому-то, например, нравятся высокие потолки.

Без лишней теории просто и доступно.

Итак, мы считаем:длина - 5м,ширина комнаты - 3м,высота - 2,5мсоответственно объём прогреваемого воздуха можно найти перемножив эти величины: 5*3*2,5=37,5м3

Радиатор, который подойдёт нам по высоте, то есть разместится под подоконником, - тот, у которого высота 500мм.(у вас может быть и меньше). В документации написано, что одна секция такого радиатора выдаёт 145 Вт при дельте Т=70 С.

145 Вт достаточно, чтобы отапливать 3,6 м3 помещения. У нас 37,5 м3. Мы делим общий объем - 37,5 м3 на 3,6 м3 и получаем количество секций, необходимых нам.

37,5/3,6=10,417Округляем, получаем 10 секций радиатора на комнату.

Если окон 2, возьмем два радиатора по 6 секций, (если два окна, то скорее всего у вас это угловая комната и тепла потребуется больше) если окно одно - один радиатор на 10 секций.

winter dream

Что значит "дельта Т"?

В физике так принято обозначать разницу каких-либо величин, в данном случае - разница температур.

dT=(T1+T2):2-T3Где dT - дельта Т, T1 - температура подачи, T2 - температура обратки, T3 - температура помещения.

dT = (95 + 85) : 2 - 20 = 70°

То есть температура теплоносителя (воды) на входе в радиатор 95° плюс температура теплоносителя (остывшей воды) на выходе из радиатора 85°, полученный результат делим на 2 и вычитаем температуру помещения - 20°.

На практике такое, конечно, нереально. Никто не ждет пока вода в радиаторе остынет ровно на 15°. Происходит постянная циркуляция. То есть дельта T для радиатора весьма условная единица и в нашем случае она нужна лишь для сравнения характеристик разных моделей радиаторов.

Есть ещё один важный момент! Если ваша комната угловая или под вами подвал, либо над вами крыша, увеличивайте необходимое количество тепловой энергии на коэффициент 1,1 - 1,3. Лично я считаю, что лучше поставить дополнительно одну секцию радиатора. Переизбыток тепла легко регулируется терморегулятором или обычным шаровым краном, а вот его недостаток восполнить проблематично.

Итог:1 секция радиатора мощностью 145 Вт способна отапливать 3,6м3.На 1 метр кубический уходит 40 ватт мощности!Если комната угловая, то на 1 метр кубический нужно уже 44 - 52ВтВот и вся арифметика!

www.cia74.ru

Как найти дельта t

В физике и некоторых других науках греческой буквой D («дельта») принято обозначать разницу между определенными параметрами. Это могут быть, например, температура, время, давление, длины отрезков, расстояния между координатами по одной и той же оси и т.д. Латинской буквой t чаше всего обозначают время и температуру.

Вам понадобится

  • - данные измерений;
  • - калькулятор.

Инструкция

  • Если буквой t в данном разделе физики обозначается температура, проведите измерения температуры. Термометр может быть любым. Нужно, чтобы его шкала соответствовала нужной вам степени точности. Разумеется, измерять оба показателя необходимо по одному и тому же термометру.
  • Второй показатель зависит от условий задачи. Например, если вам нужно отследить изменение состояния объекта, снимите второй показатель через некоторое время. Самый доступный эксперимент - измерить температуру своего тела утром и вечером. Вычтите из большего числа меньшее. Это и будет дельта t. Поскольку температура с течением времени может как увеличиваться, так и уменьшаться, вам нужен модуль разности.
  • В задаче может быть предложено и сравнение изменений разных объектов. Дельта t в этом случае приобретает несколько иной смысл, но все равно она остается разностью температур. Например, вам нужно определить, насколько нужно разогреть горелку, чтобы расплавить два разных металла. Сравните температуры плавления одного и другого вещества. Точно так же, как и в первом случае, вычтите из большего показателя меньший. Если вы проводите эксперимент, то сначала вам нужно разогреть горелку до меньшей температуры, затем прибавить к ней Dt, что и даст вам температуру плавления другого металла.
  • Во многих отраслях знаний буквой t обозначают время. Выражение «дельта t» в этих случаях также означает разность, но уже в показаниях часов. Засеките время и запишите результат. Подождите немного и снова посмотрите на часы. Допустим, в первый раз вы посмотрели на циферблат ровно в 14 часов, а второй — по прошествии 13 минут. Разность в этом случае составляет 13 минут. Это и есть Dt по условиям данной задачи.
  • На практике довольно часто приходится определять Dt без всяких вычислений. Например, во время соревнований по легкой атлетике арбитру важно знать, за какое время бегуны пробежали ту или иную дистанцию. При этом не особенно важно, во сколько начались состязания, объявлен старт раньше или позже указанного в афишах времени. В этом случае судья определяет только Dt. В начале забега он ставит секундомер на 0, а в конце - отмечает результат.

completerepair.ru

Разность температур в теплообменнике (дельта) с чем ее едят?

Дельты по разному считать можно. (Сразу оговариваюсь я далеко не спец.)

Для справки, речь идет о среднелогарифмической разности температур

LMDT= (dT1 - dT2) / ln (dT1 / dT2),  где dT1 и dT2 разность температур между теплоносителем и фреоном (хладоном) на входе и выходе из теплообменника.  Например: фреон кипит при -10, теплоноситель на входе имеет температуру +4, а на выходе из теплообменника -5 градусов. Тогда dT1=(4-(-10))=14, dT2=(-5-(-10))=5. LMDT=7.8TD=dT1=14упрощенная средняя температура теплоносителя (+4+(-5))/2=-0.5 отсюда упрощенная разность (упрощенный тепловой напор) -0.5-(-10)=9.5 градусов.    Вывод мы видим, что упрощенный подсчет приводит к завышению теплового напора и дает завешенное значение коэффициента теплообмена. LMDT=7.8, TD=14, а "наше упрощение"=9.5 градусов. Для расчетов нужно использовать LMDT - чем меньше значение LMDT тем качественнее теплообменник.   При покупке теплообменников требуйте указать мощность теплообменника и также указать для каких температур измерялось и какая дельта температур использовалась.

Например надо 10 кВт.Вода на 10 кВт при потоке 1 куб. м в час будет иметь дельту в 10 / 1 / 1,18 = 8,47 градуса, при 2 куб. м в час дельта 10 / 2 / 1,18 = 4,23 градуса. Эта дельта контура охлаждения или нагрева кому как угодно.

Есть еще так называемая средняя температура.Пусть, входной поток воды 10 градусов при дельте охлаждения 4 градуса выходной поток будет 6 градусов. Средняя температура воды (10 + 6) / 2 = 8 градусов, но это грубая оценка на самом деле считают по другому по сложнее, но для нас сгодиться.

Дельта между водой и фреоном определяется разностью между средней температурой воды и температурой кипения фреона, кажись она называется тепловой напор.Пусть температура кипения у нас 3 градуса, тогда из предыдущих условий получим.Вода приходит 10 градусов уходит 6 градусов средняя 8 градусов, кипение 3 градуса, следовательно тепловой напор у нас получается 8-3=5 градусов.

Что будет если увеличить циркуляцию воды в 2 раза, получиться вода приходит 10 уходит 8 средняя станет 9 градусов, если тепловой напор в 5 градусов сохраниться то получим температуру кипения в 4 градуса (было 3). Увеличение Ткип на 1 градус.

Что будет если уменьшит тепловой напор в 2 раза, получиться вода приходит 10 градусов уходит 6, средняя 8 градусов Ткип= 8-2,5= 5,5 градусов (было 3). Увеличение на 2.5 градуса. Но потребуется теплообменник более чем в 2 раза больше. А КОП измениться с 4,017 до 4,39 (при Тконд 40), выигрыш в 4,39 / 4,017 = 1,09 раз около 9%.

Грабли улучшений. Если будет маленькой дельта воды и маленький тепловой напор то,

вода приходит 10 градусов уходит 8 градусов средняя 9 градусов. Ткип=9-2,5=6,5 градусов. Вроде неплохо получилось. Но для работы ТРВ надо чтобы фреон перегрелся на 2-5 (а лучше побольше) градусов. 6,5 градусов + 5 градусов перегрева получим 11.5 градусов необходимой температуры, а откуда ее взять, вода-то имеет только 10 градусов, да еще дельта теплообмена 5 градусов получается, что нужно иметь подогреватель с температурой не менее 6,5 + 5 +5 = 16,5 градусов. Вот здесь то и пригодиться РТО.

РТО нужен где маленькие тепловые напоры и маленькие дельты воды.

Если не ошибаюсь на R407C будет похуже с дельтами там температурный "глайд" около 5 градусов и попытка уменьшить тепловой напор не так успешно наверно решиться. Если я все верно понял то R407C кипит в интервале 5 градусов, отсюда сделать тепловой напор менее 5 градусов скорее всего будет проблемно. Тут точно РТО нужен.

Теплообменник наверно можно рассчитать с минимальным перегревом, но догреть с помощью РТО - это даст возможность использовать теплообменник поменьше (подешевле), если R22.

ruslan-g.blogspot.com

Дельта T - это... Что такое Дельта T?

Дельта T, ΔT, Delta T, delta-T, deltaT, или DT — обозначение временной разницы между земным временем (TT) и всемирным временем (UT).

Тонкости определения

В литературе, выпущенной в разное время могут встречаться немного отличающиеся определения ΔT (в зависимости от того, какая шкала равномерного времени была рекомендована для использования в астрономических расчетах в тот или иной период):

  • ΔT=ET−UT (До 1984 года)
  • ΔT=TDT−UT (с 1984 по 2001 годы)
  • ΔT=TT−UT(с 2001 года по настоящее время).

Кроме того, под «Всемирным временем» может подразумеваться одна из его версий (UT0, UT1 и т. д.). Поэтому в специализированной литературе принято указывать, что имеется в виду под ΔT, например «DTD — UT1», что означает «Динамическое земное время минус Всемирное время версии UT1».

О неравномерности вращения Земли вокруг своей оси

Всемирное время (UT) является шкалой времени, основанной на суточном вращении Земли, которое не вполне равномерно на относительно коротких интервалах времени (от дней до столетий), и поэтому любые измерения времени, основанные на такой шкале не могут иметь точность лучше чем 1 : 108. Однако основной эффект проявляется на больших временах: на масштабах столетий приливное трение постепенно замедляет скорость вращения Земли примерно на 2,3 мс/сутки/век. Однако есть и другие причины, изменяющие скорость вращения Земли. Самой важной из них являются последствия таяния материкового ледникового щита в конце последнего ледникового периода. Это привело к уменьшению мощной нагрузки на земную кору и послеледниковой релаксации, сопровождающейся распрямлением и поднятием коры в приполярных областях — процесс, который продолжается и сейчас и будет продолжаться пока не будет достигнуто изостатическое равновесие. Этот эффект послеледниковой релаксации приводит к перемещению масс ближе к оси вращения Земли, что заставляет её вращаться быстрее (закон сохранения углового момента). Полученное из этой модели ускорение составляет около −0.6 мс/сутки/век. Таким образом, полное ускорение (на самом деле замедление) вращения Земли, или изменение длины средних солнечных суток составляет +1.7 мс/сутки/век. Эта величина хорошо соответствует среднему темпу замедления вращения Земли за последние 27 столетий.[1]

Земное время (TT) является теоретически равномерной временной шкалой, определенной так, чтобы сохранить непрерывность с предшествующей равномерной шкалой эфемеридного времени (ET). ET основана на независимой от вращения Земли физической величине, предложенной (и принятой к применению) в 1948-52[2] с намерением получить настолько однородную и не зависящую от гравитационных эффектов временную шкалу, насколько это возможно было в то время. Определение ET опиралось на Солнечные таблицы (англ.)русск. Саймона Ньюкомба (1895), интерпретированные новым образом, чтобы учесть определенные расхождения в наблюдениях.[3]

Таблицы Ньюкомба служили основой для всех астрономических солнечных эфемерид с 1900 по 1983 год. Изначально они были выражены (и в таком виде опубликованы) в терминах среднего времени по Гринвичу и средних солнечных суток,[4] однако позднее, в особенности в отношении периода с 1960 по 1983 г., они трактовались как выраженные в рамках ET,[5] в соответствии с принятым в 1948-52 предложением о переходе к ET. В свою очередь, ET могло теперь рассматриваться в свете новых результатов[6] как шкала времени максимально близкая к среднему солнечному времени на интервале 1750 и 1890 (с серединой около 1820 года), поскольку именно в этом интервале проводились наблюдения, на основании которых были составлены таблицы Ньюкомба. Хотя шкала TT является строго однородной (основана на единице секунды СИ, и каждая секунда строго равна каждой другой секунде), на практике она реализуется как Международное атомное время (TAI) с точностью около 1 : 1014.

Определение Дельта Т из наблюдений

Время, определяемое положением Земли (точнее, ориентацией Гринвичского меридиана относительно фиктивного среднего Солнца), является интегралом от скорости вращения. При интегрировании с учетом изменения длины суток на +1,7 мс/сутки/век и выборе начальной точки в 1820 году (примерная середина интервала наблюдений, использованных Ньюкомбом для определения длины суток), для ΔT получается в первом приближении парабола 31×((Год − 1820)/100)² в секунд. Сглаженные данные, полученные на основе анализа исторических данных о наблюдениях полных солнечных затмений дают значения ΔT около +16800 с в −500 году, +10600 с в 0, +5700 с в 500, +1600 с в 1000 и +180 с в 1500. Для времени после изобретения телескопа, ΔT определяются из наблюдений покрытий звезд Луной, что позволяет получить более точные и более частые значения величины. Поправка ΔT продолжала уменьшаться после 16 века, пока не достигла плато +11±6 с между 1680 и 1866 года. В течение трех десятилетий до 1902 она оставалась отрицаельной с минимумом −6,64 с, затем начала увеличиваться до +63,83 с в 2000 году. В будущем ΔT будет увеличиваться с нарастающей скоростью (квадратично). Это потребует добавления все большего числа секунд координации к Всемирному координированному времени (UTC), поскольку UTC должно поддерживаться с точностью в одну секунду относительно равномерной шкалы UT1. (Секунда СИ, используемая сейчас для UTC, уже в момент принятия была немного короче, чем текущее значение секунды среднего солнечного времени.[7]) Физически нулевой меридиан для Универсального времени оказывается почти всегда восточнее меридиана Земного времени как в прошлом, так и в будущем. +16800 с или 4⅔ часа соответствуют to 70° в.д. Это означает, что в −500 году вследствие более быстрого вращения Земли солнечное затмение происходило на 70° восточнее положения, которое следует из расчетов с использованием равномерного времени TT.

Все значения ΔT до 1955 года зависят от наблюдений Луны, связанных либо с затмениями либо с покрытиями. Сохранение углового момента в Системе Земля-Луна требует, чтобы уменьшение углового момента Земли вследствие приливного трения передавался Луне, увеличивая её угловой момент, что означает, что её расстояние до Земли должно увеличиваться, что, в свою очередь, вследствие третьего закона Кеплера приводит к замедлению обращения Луны вокруг Земли. Приведенные выше значения ΔT предполагают, что ускорение Луны, связанное с этим эффектом составляет величину dn/dt = −26"/век² , где n — средняя угловая сидерическая скорость Луны. Это близко к лучшим экспериментальным оценкам для dn/dt, полученным в 2002 году: −25.858±0.003"/век²[8], и поэтому оценки ΔT, полученные ранее исходя из значения −26"/век², принимая во внимание неопределенности и эффекты сглаживания в экспериментальных наблюдениях, можно не пересчитывать. В наше время UT определяется по измерению ориентации Земли по отношению к инерциальной системе отсчета, связанной с внегалактическими радиоисточниками, с поправкой на принятое соотношение между сидерическим и солнечным временем. Эти измерения, проводимые в нескольких обсерваториях, координируются Международной службой вращения Земли (IERS).

Величины Дельта Т

ΔT на протяжении 1657—1984 гг.[9]

Для 1900—1995 годов значения приведены согласно «Астрономия на персональном компьютере» четвёртое издание, 2002 год, Монтенбрук О., Пфеглер Т., для 2000 года — из английской Вики.

Год Дельта Т
1900 -2.72
1905 3.86
1910 10.46
1915 17.20
1920 21.16
1925 23.62
1930 24.02
1935 23.93
1940 24.33
1945 26.77
1950 29.15
1955 31.07
1960 33.15
1965 35.73
1970 40.18
1975 45.48
1980 50.54
1985 54.34
1990 56.86
1995 60.82
2000 63.83
2005
2010

Приближенная формула для вычисления Дельта Т

С 1972 года по наше время ΔT можно расчитать зная количество секунд координации по формуле:

ΔT≈32.184+10+N

где

32.184 секунд — разница между TT и TAI

10 секунд — разница между TAI и UTC на начало 1972 года

N — количество введенных с 1972 года секунд координации

Формула дает погрешность не более 0.9 секунд. Например, на начало 1995 года было введено 19 секунд координации и формула дает ΔT=61.184 секунд, что лишь на 0.364 секунды превышает табличное значение.

См. также

Приливное ускорение

Примечания

  1. ↑ McCarthy & Seidelmann 2009, 88-89
  2. ↑ Explanatory Supplement to the Astronomical Ephemeris and the American Ephemeris and Nautical Almanac, Nautical Almanac Offices of UK and USA (1961), at pp.9 and 71.
  3. ↑ См. предложение Г. М. Клеменса в его статье G. M. Clemence «On the System of Astronomical Constants», Astronomical Journal v.53 (1948), #1170, 169—179; а также G. M. Clemence, «The Concept of Ephemeris Time», Journal for the History of Astronomy v.2 (1971), 73-79 (рассказывает об истории принятия предложения эфемеридного времени).
  4. ↑ См. Newcomb’s Tables of the Sun (Washington, 1895), Введение и Раздел I. Основания таблиц, c.9 и 20, ссылаются на единицы времени относительно среднего полудня по Гринвичу, по среднему времени по Гринвичу, в единицах средних солнечных суток: и W de Sitter, on p.38 of Bulletin of the Astronomical Institutes of the Netherlands, v4 (1927), pp.21-38, «On the secular accelerations and the fluctuations of the moon, the sun, Mercury and Venus», где «астрономическое время, задается вращением Земли и используется во всех практических астрономических расчетах», и подчеркивается, что оно «отличается от 'однородного' или 'ньютоновского' времени».
  5. ↑ См. с. 612 в Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac, ed. P K Seidelmann, 1992, где подтверждается использование ET в эфемеридах Альманаха, начиная с 1960 г. издания.
  6. ↑ См. F. R. Stephenson (1997), и Stephenson & Morrison (1995), а также другие цитируемые ниже публикации.
  7. ↑ :(1)"The Physical Basis of the Leap Second", by D D McCarthy, C Hackman and R A Nelson, Astronomical Journal, vol.136 (2008), 1906—1908: «the SI second is equivalent to an older measure of the second of UT1, which was too small to start with and further, as the duration of the UT1 second increases, the discrepancy widens.»: (2) В конце 1950х стал использоваться цезиевый стандарт, как для определения текущего значения секунды среднего солнечного времени (9192631830 периодов), так и для определения секунды эфемеридной шкалы (ET) (9192631770 +/-20 периодов), см. «Time Scales», by L. Essen, in Metrologia, vol.4 (1968), pp.161-165, on p.162. Для стандарта секунды СИ было выбрано значение 9192631770 периодов.
  8. ↑ J.Chapront, M.Chapront-Touzé, G.Francou (2002): «A new determination of lunar orbital parameters, precession constant, and tidal acceleration from LLR measurements» (also in PDF). Astronomy & Astrophysics 387, 700—709
  9. ↑ IERS Rapid Service/Prediction Center (c. 1986). Historic Delta T and LOD. Source attributed data to McCarthy and Babcock (1986) . Retrieved December 2009.
  • McCarthy, D.D. & Seidelmann, P.K. TIME: From Earth Rotation to Atomic Physics. Weinheim: Wiley-VCH. (2009). ISBN 978-3-527-40780-4
  • Stephenson, F.R. Historical Eclipses and Earth’s Rotation. Cambridge University Press, 1997. ISBN 0-521-46194-4
  • Stephenson, F. R. & Morrison, L.V. «Long-term fluctuations in the Earth’s rotation: 700 BC to AD 1990». Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series A 351 (1995) 165—202. JSTOR link. Includes evidence that the 'growth' in Delta-T is being modified by an oscillation with a wavelength around 1500 years; if that is true, then during the next few centuries Delta-T values will increase more slowly than is envisaged.

Ссылки

dic.academic.ru

Тепловой расчёт и подбор количества отопительных приборов

Подбор отопительных приборов

После выполнения расчёта теплопотерь здания для проектирования отопления становится известно сколько тепла теряет здание. Необходимо подобрать отопительные приборы. Отопительные приборы бывают разные (Типы отопительных приборов). Тут всё зависит от множества факторов: Параметры системы отопления, дизайном или просто имеющимся уже в наличии приборам.

Понятно, что чем больше батарея, тем больше тепла она передаст помещению. Но примерно одинаковые по размеру конвектор и радиатор отдают разное количество тепла.

Как правильно подобрать отопительный прибор в помещение?

Например: Коттедж, спальная комната на 2 этаже с двумя окнами и теплопотерями 2680 Вт.(Теплопотери дома)

Подбор отопительных приборов.

Отопительные приборы выбрали: Алюминиевые радиаторы водяного отопления Elegance 500.

Радиаторы фирмы Elegance.

Необходимо установить 2 батарее по X секций. Одну батарею под каждое окно.

Подбор отопительных приборов

Кажется, что вроде ничего сложного. На всех сайтах и в паспорте производителя указано, что теплоотдача одной секции радиатора Elegance 500 - 190 Вт.

Теплопотери помещения делим на теплоотдачу одной секции: 2680/190 = 14,1. Т.е. надо поставить по 7 секций под каждое окно. Да и с житейской точки зрения тоже вроде нормально.

Но этот подсчёт НЕВЕРНЫЙ!

Открываем Технический паспорт радиаторов Elegance: Скачать с облака.Mail.ru 99 и смотрим таблицу в разделе 3.

Теплотехнические характеристики секции при (дельта)Т = 70ºС модель El.500 - теплоотдача 190 Вт.

А что такое (дельта)Т - Это разница между средней температурой воды в радиаторе и температурой в помещении.

Даже сам производитель в паспорте в п.3.4 приводит формулу для расчёта теплоотдачи одной секции.

Подбор отопительных приборов

Посчитаем теплоотдачу по этой формуле:

190 Вт - Теплоотдача одной секции при (дельта)Т 70;

(80+60)/2-20 - средняя температура воды в радиаторе минус температура в комнате

Q = 190 Вт*((((80+60)/2)-20)/70)^1.33 = 121 Вт.

И получается, что при (дельта)Т 50 теплоотдача одной секции всего 121 Вт, против 190. И в помещении спальни необходимо установить не 14 секций, а 2680/121=22 секции. По 11 под каждое окно. Или 10 и 12.

Подбор отопительных приборов

При подборе отопительного прибора не надо верить рекламным буклетам, всегда необходимо открыть паспорт прибора и посмотреть.

Совет: после расчёта необходимого количества секций, добавьте 1-2 секции. Если будет жарко, то всегда можно убавить теплоотдачу регулятором. А вот прибавить в сильные холода уже не получиться.

rudic.ru

Частотная характеристика диэлектрика и зависимость тангенса дельта от температуры

М. Karlstrom, М. Ohlen, P. Werelius, Company MEGGER Ltd

Введение

При старении парка энергетического оборудования современные энергопредприятия сталкиваются с серьезными проблемами, так как отказы в работе, следующие за ними ремонт и потеря прибыли могут привести к значительным издержкам. Трансформаторы – одна из важнейших составляющих энергосистемы. Потребность в надежных диагностических методах ставит ведущих экспертов всего мира перед необходимостью оценивать новые технологии, которые увеличивают надежность и оптимизируют использование энергосети.Состояние изоляции – основной показатель надежности функционирования силовых трансформаторов, генераторов, кабелей и другого оборудования высокого напряжения. Трансформаторы с высоким влагосодержанием не могут выдерживать высокие нагрузки, не подвергаясь риску. Высоковольтные вводы и кабели с высоким значением тангенса угла диэлектрических потерь изоляции при высокой температуре могут получить повреждения из-за «теплового пробоя».С другой стороны, также очень важно выявлять «хорошие» единицы в стареющем парке оборудования. Добавление только нескольких лет эксплуатации к ожидаемому сроку службы трансформатора или кабеля – значительная экономия затрат для энергетической компании.

Традиционные способы измерения тангенса угла диэлектрических потерь

Самый распространенный способ диагностики изоляции – это измерение емкости и тангенса дельта при 50/60 Гц. Это стандартное испытание, производимое всякий раз, когда возникает необходимость изучения свойств изоляции. Большинство тестов выполняются при 10 кВ и рабочей температуре, но проводятся испытания и с переменным напряжением, а также испытания, где тангенс дельта измеряется в зависимости от температуры. Анализ основывается на статистических данных (полученных ранее) и сопоставлении значений, полученных на заводе. Так как свойства изоляции зависят от температуры, компенсация температурных воздействий должна использоваться для измерений при температуре, не равной 20 °С, что обычно достигается при использовании табличных значений поправки на температуру для определенных классов устройств [1].В IEEE 62-1995 приводятся типичные значения измерений тангенса дельта для трансформаторов и высоковольтных вводов (табл. 1).Таблица 1Типичные значения тангенса дельта (IEEE)

Наименование показателя

Типичные значения тангенса дельта при 20 °С

«Новые», %

«Старые», %

Предел «предупреждение/ тревога»,%

Силовые трансформаторы с масляной изоляцией

0,2-0,4

0,3-0,5

>0,5

Высоковольтные вводы

0,2-0,3

0,3-0,5

>0,5

Типичные поправки на температуру показаны на рис. 1. Очевидно, что приведенные значения – только приблизительное руководство.поправки на температуру для тангенса дельтаРис. 1. Типичные поправки на температуру для тангенса дельтаВ IEEE 62-1995 указано: «Значения тангенса дельта, зафиксированные при контрольных испытаниях общего состояния старых агрегатов, дают информацию об общем состоянии корпусной и межвитковой изоляции трансформаторов и реакторов. Они также дают ценные сведения о сухости и помогают при обнаружении нежелательных рабочих условий и возможности отказа, вызванного влажностью, перегревом изоляции, повреждением высоковольтных вводов, загрязнением масла растворенными материалами или проводящими частицами, заземленными или не заземленными сердечниками и т. д. В то время как тангенсы дельта для старых трансформаторов будут также составлять <0,5 % (20 °С), тангенсы дельта между 0,5 и 1,0 % (20 °С) могут быть приемлемыми; однако тангенсы дельта >1,0 % (20 °С) нужно исследовать».

Измерение частотной характеристики диэлектрика

Первый инструмент для измерения ЧХД и СЧО в условиях эксплуатации для трансформаторов, высоковольтных вводов и кабелей был использован в 1995 г. [2]. С тех пор многократно выполнялась оценка данных методов; например, по данным нескольких международных докладов/проектов, измерения характеристики диэлектрика вместе с моделированием изоляции – наиболее предпочтительный метод измерения влагосодержания бумажной изоляции в силовых трансформаторах [3-5].В испытаниях ЧХД измеряются емкость и тангенс дельта/коэффициент рассеяния. Принцип измерения и настройка очень похожи на традиционные испытания при 50/60 Гц с той разницей, что используется более низкое напряжение измерения (200 В) и что свойства изоляции измеряются в широком диапазоне частоты (обычно от 1 кГц до 1 МГц) вместо измерения при частоте сети 50/60 Гц.Схема измерений ЧХД/СЧОРис. 2. Схема измерений ЧХД/СЧОРезультаты измерения ЧХД у четырех различных трансформаторовРис. 3. Результаты измерения ЧХД у четырех различных трансформаторов с влагосодержанием от 0,3 до 3,4 %Результаты обычно представляют как емкость и/или тангенс дельта в зависимости от частоты. Схема измерений показана на рис. 2. Типичные результаты измерения ЧХД в трансформаторах при различных условиях показаны на рис. 3.

Оценка влажности

Возможности анализа ЧХД для измерения тангенса дельта как функции частоты дают пользователю мощный инструмент диагностики. Одним из примеров является оценка влажности.Высокий уровень влажности – серьезная проблема, так как он ограничивает максимальную нагрузочную способность (IEEE Std С57.91-1995) и ускоряет процесс старения изоляции. Точная информация о действительном влагосодержании в трансформаторе необходима, чтобы принимать решения о корректирующих действиях, замене/отбраковке иди перемещении на другое место в сети с уменьшением нагрузки.Метод использования ЧХД для определения влагосодержания в маслобумажной изоляции силового трансформатора подробно описывался в ряде других статей [3-5] и в данной статье представлен кратко.Зависимость тангенса дельта от частоты имеет типичную кривую S-образной формы. При увеличении температуры кривая сдвигается по направлению к более высокой частоте. Влажность влияет главным образом на области низкой и высокой частоты. Средняя часть кривой с крутым уклоном отражает проводимость масла. На рис. 4 представлено влияние параметров на эталонную кривую.Использование ЧХД для определения влажности основывается на сопоставлении измеренной характеристики диэлектрика трансформатора со смоделированной характеристикой диэлектрика (эталонная кривая).Параметры, которые влияют на тангенс дельта4. Параметры, которые влияют на тангенс дельтаАлгоритм согласования преобразует смоделированную характеристику диэлектрика и передает новую эталонную кривую, которая отражает состояние измеренного трансформатора. Здесь представлено влагосодержание вместе с проводимостью для эталонной кривой. В качестве фиксированного параметра нужно вводить только температуру изоляции (максимальная температура масла и/или температура обмотки).Анализ влажности MODSРис. 5. Анализ влажности MODS®На рис. 6 показаны два различных трансформатора. Две единицы имеют одинаковый коэффициент рассеяния 0,7 %, 50/60 Гц, который характеризуется в IEEE 62-1995 как статус «предупреждение / тревога», который требует исследования. Исследование проводится в виде анализа влажности с использованием MODS.Два трансформатора значительно отличаются, и меры по их техобслуживанию также будут разными. Трансформатор 1 имеет хорошее масло, но нуждается в просушке. Трансформатор 2 имеет низкую влажность, однако требует замены масла или регенерации.Анализ MODS для двух трансформаторовРис. 6. Анализ MODS для двух трансформаторов с разным качеством масла и влагосодержаниемДиагностика высоковольтного вводаВсе более актуальной проблемой становится старение/ухудшение состояния высоковольтных вводов высокого напряжения. Производители энергосистемы и поставщики испытательных систем предлагают и испытывают различные методы для обнаружения проблем в высоковольтных вводах, чтобы эти проблемы не привели к необратимым отказам. Такие методы включают мониторинг в оперативном режиме и меры автономной диагностики [6-7].Традиционная проверка тангенса дельта при 50/60 Гц может выявить старение/высокое влагосодержание, особенно если ее выполнять при различных температурах, как показано на рис. 7 [8] и 8 [10].Зависимость тангенса дельта от температуры для высоковольтных вводовРис. 7. Зависимость тангенса дельта (%) от температуры для высоковольтных вводов с различным влагосодержанием [6]Как видно из рис. 7, значения тангенса дельта при более низких температурах довольно похожи при уровне влагосодержания от низкого до умеренного. Значительных изменений не наблюдается до тех пор, пока измерение не производится при температуре, приблизительно равной 50 °С.«Плохой» высоковольтный ввод на рис. 8 можно сопоставить с показателями высоковольтного ввода на рис. 7. Вычислено, что влагосодержание составляет около 4 %.

Зависимость тангенса дельта от температуры для «хороших» и «плохих» высоковольтных вводовРис. 8. Зависимость тангенса дельта (%) от температуры (°С) для «хороших» и «плохих» высоковольтных вводов [10]Увеличение тангенса дельта при более высоких температурах – явный признак проблем в высоковольтном вводе. Причиной необратимых отказов в работе высоковольтных вводов (взрывов) часто является то, что называют тепловым пробоем. Высокий тангенс дельта при более высоких температурах приводит к большему нагреванию высоковольтного ввода, которое, в свою очередь, ведет к потерям, вызывающим дополнительный нагрев, приводящий к еще большему увеличению потерь, в результате чего происходит взрыв высоковольтного ввода.Индивидуальная поправка на температуруИзмерения и анализ ЧХД вместе с моделированием системы изоляции также учитывают зависимость от температуры. Новая методология (патент заявлен) состоит в том, чтобы выполнять измерения ЧХД и преобразовывать результаты оценки тангенса дельта при 50/60 Гц как функцию температуры. Этот метод имеет большие преимущества в простоте измерений.Тангенс дельта при 60 Гц для маслобумажной изоляцииРис. 9. Тангенс дельта при 60 Гц для маслобумажной изоляции с различным влагосодержанием как функция температуры (°С)Вместо трудоемкого нагревания/охлаждения высоковольтного ввода и выполнения нескольких измерений при различных температурах выполняется одно измерение, и его результаты преобразуются в значения тангенса дельта 50/60 Гц как функция температуры. На рис. 9 показаны результаты этого метода, где они сопоставлены с классическими результатами, представленными в [9].В основе этого метода – факт, что измерение определенного тангенса дельта при определенной частоте и температуре соответствует измерению, сделанному при другой температуре и другой частоте. Расчеты по преобразованию основываются на законе/уравнении Аррениуса, который описывает, как свойства изоляции изменяются в зависимости от температуры:где Жл – энергия активации; к – постоянная Больцмана.Отношение для трех различных энергий активации показано на рис. 10.Отношение между значениями тангенса дельта при разной частотеРис. 10. Отношение между значениями тангенса дельта при разной частоте (измерения проводились при разной температуре)

Тангенс дельта высоковольтного ввода как функция температурыРис. 11. Тангенс дельта высоковольтного ввода как функция температуры. Измеренные и преобразованные величины сопоставлены с опубликованными данными [6]Применение этого метода при реальном измерении ЧХД для высоковольтных вводов дает результаты, которые показаны на рис. 11. Два высоковольтных ввода, «хороший» и «плохой», сопоставляются с паспортными заводскими значениями (рис. 7). Вычислено, что «плохой» высоковольтный ввод имеет влажность 4 %, и такой ввод следует рассматривать как подверженный риску.Таблицы поправок на температуру, такие как IEEE/C57.12.90, указывают средние значения для «средних» состояний и не являются верными для отдельного трансформатора или высоковольтного ввода. Энергопредприятия заметили это и стараются не применять поправки на температуру, рекомендуя выполнять измерения в узком диапазоне температур [11].Индивидуальная поправка на температуру для трансформаторов является более сложной по сравнению с поправкой для изделий из одного материала, например высоковольтных вводов. Постоянная активации энергии маслобумажной изоляции Жа, согласно закону Аррениуса,Тангенс дельта как функция температуры для четырех различных трансформаторовРис. 12. Тангенс дельта как функция температуры (°С) для четырех различных трансформаторов [11]С помощью метода ЧХД и метода преобразования данных в температурную зависимость можно выполнять правильную индивидуальную компенсацию температурных воздействий (патент заявлен). Для хорошей изоляции температурная зависимость слабая. Когда изоляция стареет и/или изнашивается, коэффициент поправки на температуру становится значительно больше, т. е. поправка на температуру – это функция от старения, что согласуется с результатами нескольких проектов и исследований [8, 10].Примеры индивидуальных поправок на температуру для высоковольтных вводов показаны на рис. 13. Данные таблицы, представленной производителем, верны только для новых высоковольтных вводов. Как только у высоковольтных вводов появляются признаки старения, температурная зависимость увеличивается. «Плохие» высоковольтные вводы имеют очень большую поправку на температуру.Стандартная поправка на температуру Рис. 13. Стандартная поправка на температуру по сравнению с индивидуальной поправкой на температуру для образцов высоковольтных вводов GE Type Uгде Wix – энергия активация; к постоянная Больцмана.Энергия активации для пропитанной маслом бумаги обычно составляет 0,9-1 eV, в то время как для масла трансформатора W.A – обычно около 0,4- 0,5 eV.Индивидуальные поправки на температуру для трансформаторов с разным износом показаны на рис. 14. Данные для трансформатора обобщены в табл. 2.Таблица 2Данные для трансформатора

Производитель

Год

Влажность,

Номинальная мощность, МВА

Статус

Pauwels

2005

0,4

80

Новый, на заводе

Pauwels

2000

0,3

20

Новый, на энергопредприятии

Westinghouse

1985

1,5

40

Бывший в употреблении, на энергопредприятии

Yorkshire

1977

4,5

10

Бывший в употреблении и списанный

Поправка на температуру для трансформаторов в разном состоянииРис. 14. Поправка на температуру для трансформаторов в разном состоянииКак видно из рисунка, каждый трансформатор имеет свою индивидуальную поправку на температуру. Новые единицы имеют «отрицательную» поправку для незначительно повышенных температур и будут показывать совершенно другие результаты, если использовать стандартную таблицу.Старые трансформаторы показывают те же характеристики, что и стандартные таблицы, но с более сильной температурной зависимостью по сравнению со средними значениями IEEE.

Результаты экспериментов

Пропитанная маслом крафт-бумага. Образцы крафт-бумаги с различным влагосодержанием были проанализированы при разных температурах [13]. Результаты измерений для сухой бумаги с влагосодержанием <0,5 % показаны на рис. 15.Использование метода ЧХД для оценки температурной зависимости на основе измерений только при одной температуре дает результаты, представленные на рис. 16. Как показано на диаграмме, рассчитанная температурная зависимость хорошо согласуется с действительно измеренными значениями тангенса дельта.

Трансформаторы.

Коэффициент рассеянияРис. 15. Коэффициент рассеяния как функция частоты для сухой крафт-бумагиТангенс дельта при 50 Гц для сухой крафт-бумагиРис. 16. Тангенс дельта при 50 Гц для сухой крафт-бумаги как функция температурыИзмерения ЧХД на распределительном трансформаторе при различных температурах показаны на рис. 17. Как и ожидалось, анализ на влажность (влагосодержание бумажной изоляции) показывает одинаковые значения вне зависимости от температуры изоляции (температура изоляции определялась по температуре обмотки, оцененной по сопротивлению обмотки постоянному току).Результаты измерений ЧХДРис. 17. Результаты измерений ЧХД и анализа влажности при различных температурахМасляную и бумажную изоляцию нужно рассматривать отдельно при моделировании трансформатора для оценки температурной зависимости. Это показано на рис. 18.Тангенс дельта как функция частоты для масляной и бумажной изоляцииРис. 18. Тангенс дельта как функция частоты для масляной и бумажной изоляцииСочетание результатов моделирования и преобразования в температурную зависимость позволило получить кривые, представленные на рис. 19. Также для этой системы изоляции, содержащей два разных зависящих от температуры материала, преобразование дает результаты, очень близкие к действительным измеренным значениям тангенса дельта.Тангенс дельта при 50 Гц для распределительного трансформатораРис. 19. Тангенс дельта при 50 Гц для распределительного трансформатора как функция температуры

Высоковольтные вводы.

Высоковольтный ввод ASEA/ABB GOB предположительно в хорошем состоянии был испытан при различных температурах. Измерения тангенса дельта и ЧХД были выполнены при трех разных температурах: в помещении при 22 °С, на открытом воздухе при -8 °С и в нагретой камере при 42 °С. Результаты испытания приведены в табл. 3.Таблица 3Измерения тангенса дельта на высоковольтном вводе ABB GOB

Температура изоляции, °С

Измеренный тангенс дельта

при 200В

при 1-10 кВ

Комментарий

-8

0,86

1,04-1,14

Зависимость от напряжения при низкой температуре

22

0,46

0,46

-

42

0,34

0,32

-

На рис. 20 представлены рассчитанные поправки на температуру с использованием результатов по ЧХД вместе с данными от производителя о поправках на среднюю температуру.Кривые поправок на температуру для высоковольтного вводаРис. 20. Кривые поправок на температуру для высоковольтного ввода ABB/ASEA GOBДля конкретного высоковольтного ввода индивидуальная поправка на температуру как при 22 °С, так и при 42 °С прекрасно согласуется с данными от производителя, показывающими высоковольтный ввод в нормальном состоянии.

Заключение и выводы

Измерение частотной характеристики диэлектрика (ЧХД/СЧО) – это метод/методология испытания и диагностики общего состояния изоляции. По сравнению с традиционными измерениями тангенс дельта при 50/60 Гц измерения ЧХД имеют следующие преимущества:

  1. способность выполнить индивидуальную поправку на температуру измеренного значения тангенса дельта 50/60 Гц;
  2. способность оценить влагосодержание пропитанной маслом бумажной изоляции в силовых трансформаторах и высоковольтных вводах;
  3. способность оценить значение тангенса дельта при рабочей температуре для оценки риска необратимого отказа в случае теплового пробоя;
  4. способность исследовать увеличение тангенса дельта из-за активных составляющих.

Свойства изоляции имеют большое значение для определения состояния энергосистемы в целом. Наличие информации о ее состоянии помогает избежать возможного необратимого отказа, определить «хорошие» единицы и принять решение о правильном техобслуживании, что позволяет отсрочить затраты на инвестирование и, как следствие, сэкономить значительные средства.

  1. IEEE Guide for Diagnostic Field Testing of Electric Power Apparatus; Pt. 1: Oil Filled Power Transformers, Regulators, and Reactors", IEEE 62-1995.
  2. Werelius P. et al. Diagnosis of Medium Voltage XLPE Cables by High Voltage Dielectric Spectroscopy, paper presented at ICSD 1998.
  3. Gdjvert U. et al. Dielectric Spectroscopy in Time and Frequency Domain Applied to Diagnostics of Power Transformers // 6th Intern. Conf. on Properties and Applications of Dielectric Materials, June 21-26, 2000, Xi’an, China.
  4. Gubanski S. M. et al. Dielectric Response Methods for Diagnostics of Power Transformers, Electra, No. 202. June 2002. P. 23-34 (CIGRE Technical Brochure, No. 254. P. 2004).
  5. Gubanski S. M. et al. Reliable Diagnostics of HV Transformer Insulation for Safety Assurance of Power Transmission System. REDIATOOL – a European Research Project, paper Dl-207 CIGRE 2006.
  6. Swedish Bushings Plant Sees Growth in RIP Designs, INMR Quarterly, Issue 68, 2005.
  7. Braun J. M et al. Accelerated Aging and Diagnostic Testing of 115 kV Type U Bushings, paper presented at IEEE Anaheim 2000.
  8. Kane C. Bushing, PD and Winding Distortion Monitoring, paper presented at ABB Seminar «Power Transformer Health Monitoring and Maintenance» Johannesburg, 2008.
  9. Blodget R. B. Influence of Absorbed Water and Temperature on Tan Delta and Dielectric Constant of Oil-Impregnated Paper Insulation, Trans. AIEE, 1961.
  10. Brusetti R. Experience with On-line Diagnostics for Bushings and Current Transformers, NETA Fall 2002, paper A335.
  11. Tyagi R. K., Victor S., Sodha N. S. Application of Temperature Correction Factors for dissipation factor Measurements for Power Transformers – A case study, Doble Client Conf, Vadodara, India, 2006.
  12. Werelius P., Ohlen M. Dielectric Frequency Response Measurements on Power Transformers, EuroTechCon 2008, Liverpool, UK.
  13. Niemanis R. et al. Determination of Moisture Content in Mass Impregnated Cable Insulation Using Low Frequency Dielectric Spectroscopy, IEEE Power Engineering Society Summer Meeting 2000, Seattle, Washington, USA.
Ещё по теме:

silovoytransformator.ru

Климат Дельта - meteoblue

Метеорологические диаграммы meteoblue строятся на погодных моделях, полученных в течение 30 лет и доступных для каждой точки на Земле. Они дают полезные показатели типичных климатических особенностей и ожидаемых погодных условий (температура, количество осадков, солнечная погода или ветер). Модели метеорологических данных имеют пространственное разрешение по диаметру около 30км и могут не воспроизводить все местные погодные явления, как например грозы, местные ветры или торнадо.

Вы можете изучить климат любой местности, как например, амазонский тропический лес, западноафриканские саванны, Пустыня Сахара, Сибирская тундра или Гималаи.

Почасовые архивные данные 30 лет относительно Дельта можно активозировать, купив пакет history+. Вы сможете скачивать CSV файлы для таких параметров погоды, как температура, ветер, облачность и осадки относительно любой точки земного шара. Данные последних 2 недель односительно города Дельта доступны для бесплатной оценки пакетанажатием здесь.

Средняя температура и осадки

"Максимальная средняя суточная температура" (плотная красная линия) указывает на максимальную среднюю температуру в течение отдельных дней месяца на Дельта. Аналогично этому "Минимальная средняя суточная температура" (плотная синяя линия) указывает на минимальную среднюю температуру. Жаркие дни и холодные ночи (пунктирная красная и синяя линии указывают на среднюю температуру в самый жаркий день и самую холодную ночь каждого месяца в течение 30 лет. При планировании отдыха вы будете в курсе средней температуры и готовы как к самым жарким, так и к самым холодным дням. Настройки по умолчанию не включают в себя показатели скорости ветра, однако вы можете подключить эту опцию, с помощью кнопки на графике.

График выпадения осадков удобен при сезонных колебаниях, как например мусонный климат в Индии или влажный период в Африке.

Облачно, солнечно и дни осадков

График указывает на количество солнечных, частично облачных и туманных дней, а также дней выпадения осадков. Дни, когда слой облаков не превышает 20%, считаются солнечными; 20-80% покрова считается частичной облачностью, а более чем 80% считается сплошной облачностью. В то время, как в Рейкявике, столице Исландии погода в основном облачная Соссусфлей в пустыне Намиб является одной из наиболее солнечных мест на земле.

Внимание: В странах с тропическим климатом, как например, Малайзия или Индонезия, прогноз количества дней осадков может быть завышен в двое.

Максимальные температуры

Диаграмма максимальной температуры в Дельта указывает на то, сколько дней в месяце достигается определенная температура. В Дубае, одном из наиболее жарких городов на земле, почти никогда температура не бывает ниже 40°C в июле. Вы можете также увидеть диаграмму холодных зим в Москве, на котором показано, что только несколько дней в месяце максимальная температура еле достигает до -10°C.

Количество осадков

Диаграмма выпадения осадков в Дельта указыват на то, сколько дней в месяце достигается определенное количество осадков. В местностях с тропическим или муссонным климатом, прогноз о выпадении осадков может быть занижен.

Скорость ветра

Диаграмма Дельта указывает на те дни в месяце, в течение которых скорость ветра достигает определенного значения. Интересным представляет пример Тибетского нагорья, где муссоны вызывают продолжительные мощные ветры в период с декабря по апрель и спокойные потоки воздуха с июня по октябрь.

Единицы скорости ветра можно изменить в разделе предпочтений (в верхнем правом углу).

Роза скоростей ветра

Роза скоростей ветра Дельта указывает на то, сколько часов за год ветер дует с определенного направления. Пример - юго-западный ветер: Ветер деут с юго-запада (SW) на северо-восток (NE). Мыс Горн, самая южная точка в Южной Америке, отличается характерным мощным западным ветром, что значительно препятствует прохождению с востока на запад, особенно для парусных суден.

Общая информация

Начиная с 2007 года meteoblue собирает в своем архиве модельные метеорологические данные. В 2014 году мы начали сравнивать метеорологические модели с историческими данными со времени 1985 года, обработав и получив таким образом глобальные архивные данные 30 лет с указанием данных ежечасной погоды. Метеорологические диаграммы являются первыми моделированными комплектами погодных данных, доступными в интернете. Наша история метеорологических данных включает в себя данные со всех точек мира касательно любого периода времени, вне зависимости от доступности метеорологических станций.

Данные получаются из нашей глобальной метеорологической модели NEMS по диаметру около 30 км. Следовательно, они не могут воспроизводить незначительные местные погодные явления, такие как тепловые купола, потоки холодного воздуха, грозы и торнадо. Для местностей и явлений, которые требуют большого уровня точности (такие как выделение энергии, страхование, и т.д.) мы предлагаем модели с высоким разрешением с почасовыми данными о погоде.

License

This data can be used under the Creative Commons license "Attribution + Non-commercial (BY-NC)". Any commercial use is illegal.

www.meteoblue.com