157. Как время нагрева трансформатора до критической температуры зависит от напряжения короткого замыкания?

Хотя короткое замыкание трансформатора длится обычно очень недолго, тем не менее температура его обмоток может достигнуть значений, непосредственно угрожающих целости изоляции. В настоящее время еще нет установленных пределов для кратковременного нагрева обмоток. Допустимыми считают температуры 200 – 250 °С, но лучше не переходить за предел, определяемый первым значением. Согласно приближенным подсчетам, время t в секундах, в течение которого температура обмотки достигает 250°С, определяется следующей формулой:

t=2.5()^2, где U_k – напряжение короткого замыкания и j_ср – средняя плотность тока.

158. Почему при кз трансформатор может подвергнутся механическому разрушению?

Так как силы, действующие на провода с током, зависят от произведения токов, то и силы F, действующие на обмотки трансформаторов при коротком замыкании, будут во много раз большими сил, которые возникают при номинальной нагрузке. Под действием очень больших механических сил обмотки трансформатора деформируются настолько, что может быть нарушена изоляция и резко уменьшена их электрическая прочность. Конструкция обмоток должна быть рассчитана на такую механическую прочность, которая противостояла бы силам, возникающим в первый момент от мгновенных токов короткого замыкания.

159. Каковы основные три группы причин перенапряжений в трансформаторе?

Причинами перенапряжения могут быть:

1) явления атмосферного характера: прямые удары молнии в линию передачи, явления электромагнитной индукции в линии при разрядах облаков и электростатической индукции от заряженных облаков, электризации проводов линии ветром при участии мелких частиц пыли, снега и т. д.;

2) коммутационные процессы — включение, выключение, быстрые изменения нагрузок и т. д., сопровождающиеся резким изменением электромагнитной энергии системы;

3) процессы аварийного характера: короткие замыкания и отключения, повторные заземляющие дуги и т. д.

160. Почему при перенапряжениях трансформатор рассматривается как совокупность соединенных различным способом емкостей и индуктивностей, и каким образом там может возникнуть резонанс?

В полную схему замещения трансформатора кроме активных и индуктивных сопротивлений необходимо вводить емкостные сопротивления, обусловленные продольными емкостями С_d между отдельными элементами обмоток (витками и катушками) и поперечными емкостями С_q, между этими элементами и заземленными частями. При рабочей частоте 50 Гц созданные емкостями сопротивления не влияют на работу трансформатора, а при больших частотах, характерных для волн перенапряжения, влияние этих емкостей возрастает, так как по мере увеличения частоты индуктивное сопротивление X_L увеличивается, а емкостное Х_C уменьшается. Следовательно, все большая часть тока начинает проходить через емкости С_d и C_q.

На зажимах генератора появляются высшие гармоники напряжения, которые могут дать резонанс в цепи, состоящей из индуктивности генератора и ёмкости неповрежденных фаз линии.