Расчет параметров короткого замыкания

Определение потерь короткого замыкания

Потерями короткого замыкания называют потери, возникающие в трансформаторе пи номинальной частоте и установлении в одной из обмоток тока, соответствующего его номинальной мощности, при замкнутой накоротко второй обмотке.

Полные потери короткого замыкания готового трансформатора не должны отклоняться от гарантийного значения ГОСТ или техническими условиями на проект трансформатора, более чем на 10%.

Пренебрегая потерями в магнитной системе, добавочными потерями в обмотках НН и ВН, считаем что, потери короткого замыкания P_к в трансформаторе - это основные потери в обмотках НН и ВН, вызванные рабочим током обмоток P_об1 и P_об2.

Потери в обмотках для алюминиевого провода, Вт:

(4.1.1)

(4.1.2)

Определение напряжения короткого замыкания

Напряжением короткого замыкания трансформатора называется приведенное к расчетной температуре напряжение, которое следует подвести при номинальной частоте к зажимам одной из обмоток при замкнутой накоротко другой обмотке, чтобы в обеих обмотках установились номинальные токи. При этом переключатель должен находиться в положении соответствующем номинальному напряжению.

Напряжение короткого замыкания определяет падение напряжения в трансформаторе, его внешнюю характеристику и ток короткого замыкания. Он учитывается также при подборе трансформатора для параллельной работы.

Активная составляющая напряжения короткого замыкания может быть определена по формуле, %:

(4.2.1)

где - потери в обмотках трансформатора, Вт; - номинальная мощность трансформатора, кВА.

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания может быть определена по формуле, %:

(4.2.2)

где - число витков соответствующей обмотки; А; - средний диаметр канала между обмотками, м; - ширина приведенного канала рассеивания, м; - коэффициент Роговского; - частота, Гц; - напряжение одного витка, В; - высота обмотки, м.

Вычислим уточненную ширину приведенного канала рассеивания по формуле (2.3), м:

Коэффициент Роговского, учитывающий отклонения реального поля рассеяния от идеального параллельного поля:

(4.2.3)

Далее рассчитываем реактивную составляющую напряжения короткого замыкания по формуле (4.2.2), %:

После определения активной и реактивной составляющих, находим напряжения короткого замыкания трансформатора, %:

(4.2.4)

Напряжение короткого замыкания должно совпадать с , заданным на проект трансформатора. Отличие от заданного более, чем на не допускается.

Определение механических сил в обмотках и нагрева обмоток при коротком замыкании

Процесс короткого замыкания трансформатора, являющийся аварийным режимом, сопровождается многократным увеличением токов в обмотках трансформатора по сравнению с номинальным токами, повышенным нагревом обмоток и ударными механическими силами, действующими на обмотки и их части. Проверка обмоток на механическую прочность при коротком замыкании включает:

1. определение наибольшего установившегося и набольшего ударного тока короткого замыкания;

2. определение механических сил между обмотками и их частями;

3. определение температуры обмоток при коротком замыкании.

Действующее значение установившегося тока короткого замыкания определяется согласно ГОСТ 11677-85 с учетом сопротивления питающей сети для основного ответвления обмотки, А:

(4.3.1)

где - номинальный ток соответствующей обмотки, А; - номинальная мощность трансформатора, МВА; - мощность короткого замыкания электрической сети по таблице 6.1 [1], МВА; - напряжение короткого замыкания трансформатора, %.

S_к =500 МВА

Ударный ток короткого замыкания, А:

(4.3.2)

где - коэффициент, учитывающий максимально возможную апериодическую составляющую тока короткого замыкания.

*Kmax = 2.09

Ударный ток короткого замыкания по формуле (4.3.2), А:

Механические силы возникают в результате взаимодействия тока в обмотке с магнитным полем обмоток. Радиальную силу можно определить по формуле, Н:

(4.3.3)

где К_р – коэффициент определенный по формуле (4.2.3);

W – число витков соответствующей обмотки;

I_к_max – мгновенное максимальное значение тока обмотки при коротком замыкании, найденное по (4.3.2);

β – соотношение, определяющее распределение активных материалов в трансформаторе рассчитывается по формуле:

(4.3.4)

Для оценки механической прочности обмоток обычно определяют напряжение сжатия во внутренней обмотке (НН), возникающее под воздействием радиальной силы F_сж.р. При определении напряжения сжатия от радиальной силы находится сила, сжимающая внутреннюю обмотку, условно рассматриваемая как статическая, Н:

(4.3.5)

Напряжение сжатия в проводе внутренней обмотки , МПа, определяется по формуле:

(4.3.6)

Стойкость внутренней обмотки при воздействии радиальных сил зависит от многих факторов, однако в расчётах она может быть оценена приближённо. Для обеспечения стойкости этой обмотки необходимо не допускать G_сж.р в медных обмотках более 30 и в алюминиевых более 15 МПа.

Расчет температуры обмоток при коротком замыкании проводится для установившегося тока короткого замыкания при предположении, что вследствие кратковременности процесса отдачи тепла, обусловленного возникновением тока короткого замыкания, от обмотки к маслу (воздуху) не успевает установиться и все это тепло накапливается в обмотке, повышая ее температуру.

Предельная условная температура обмотки, :

(4.3.7)

где - наибольшая продолжительность короткого замыкания на выводах сухого трансформатора; принимается при КЗ на сторонах с номинальным напряжением 10 и 15 кВ – 3 с; плотность тока при номинальной нагрузке, А/м²; - начальная температура обмотки ( ), .

Предельно допустимые температуры обмоток при коротком замыкании приведены в таблице 6.3 [1].

Время в течении которого медная обмотка достигает температуры , с:

(4.3.8)

Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 277; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!