7 Определение потерь короткого замыкания

1. Масса обмотки НН, кг,

кг

2. Масса обмотки ВН, кг,

кг

З. Коэффициент добавочных потерь который зависит от геометрических размеров проводников обмоток и их расположения по отношению к полю рассеяния трансформатора, определяется для каждой обмотки:

НН:

,

где n=15; m=156; d=0,16см

Коэффициент приведения реального поля рассеяния к идеальному параллельному полю рассеяния определяется по приближенной формуле

ВН:

,

где n=14; m=156; d=0,16см

4. Электрические потери в обмотках низкого напряжения с учетом добавочных потерь, Вт,

Вт

5. Электрические потери в обмотке высокого напряжения с учетом добавочных потерь, Вт,

Вт

б. Плотность теплового потока обмотки НН (потери в обмотке НН, отнесенные к единице охлаждаемой поверхности),

7. Плотность теплового потока обмотки ВН,

8. Расчет электрических потерь в отводах сводится к определению длины проводников и массы металла в отводах:

а) сечение отвода принимается равным сечению витка

;

б) длина проводов отводов ,см,

при соединении НН-Д: см

при соединении ВН-У: см

Рис. 8. К определению длины отводов:

а – г – схемы соединения обмоток

в) масса металла проводов отводов, кг,

НН:кг

ВН: кг

г) электрические потери в отводах

Вт

Вт,

где к - коэффициент, зависящий от материала обмоток, алюминий – 12,75;

9. Потери в стенках бака и других стальных деталях — потери на гистерезис и вихревые токи от полей рассеяния обмоток и отводов трансформатора.

Вт,

где S — полная мощность трансформатора; k = 0,15

10. Полные потери короткого замыкания, Вт,

Погрешность:

7 Определение напряжения короткого замыкания

Напряжение короткого замыкания U_k% может отличаться от заданного значения не более 5%.

1. Активная составляющая напряжения короткого замыкания, %

2. Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %,

3. Напряжение короткого замыкания трансформатора, %

Погрешность:

9 Определение механических сил в обмотках

Механические силы возникают в результате взаимодействия тока в обмотках с магнитным полем рассеяния, создают механические напряжения в обмотках и частично передаются на элементы конструкции трансформатора.

При нормальной работе трансформатора эти силы не велики, однако в режиме короткого замыкания, которое сопровождается увеличением токов в обмотках в десятки раз по сравнению с номинальными токами, эти силы возрастают в сотни раз и способны привести к разрушению обмотки, к деформации или разрыву витков или к разрушению опорных конструкций.

Силы, действующие на обмотки трансформатора, как показано на рисунке 6, можно разделить на радиальные и осевые. Радиальные силы возникают в результате взаимодействия различных обмоток. Эти силы внешнюю обмотку растягивают, а внутреннюю — сжимают. Осевые силывозникают в результате взаимодействия элементов одной обмотки и сжимают обмотку в одном направлении. Как видно из рисунке 6, осевые силы зависят от взаимного расположения обмоток. Осевые силы оказывают давление на межкатушечную, межвитковую и опорную изоляцию обмотки, для которой должна быть обеспечена прочность на сжатие. Прочность металла проводов при сжатии в этом случае считается достаточной.

Рисунок 9 - Действие осевых и радиальных сил на обмотку двухобмоточного трансформатора при одинаковой высоте обмоток;

Радиальные силы, как уже отмечалось, оказывают различное воздействие на наружную и внутреннюю обмотки трансформатора. Они наиболее опасны для проводов внутренней обмотки, испытывающих сжатие и изгибающихся под действием радиальных сил в пролетах между рейками, на которых намотана обмотка.

Проверка обмоток на механическую прочность при коротком замыкании включает

а) определение наибольшего установившегося и наибольшего ударного тока;

б) определение механических сил взаимодействия между обмотками и их частями;

в) определение механических напряжений в изоляционных опорных и междукатушечных конструкциях и в проводах обмоток;

г) определение температуры обмоток при КЗ.

1. Действующее значение установившегося тока короткого замыкания для трансформаторов мощностью менее 1 МВА определяется по приближенной формуле, А,

А

А

2. Мгновенное максимальное значение ударного тока короткого замыкания, А,

А

А

где - коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока короткого замыкания:

З. Радиальная сила, действующая на обмотки НН ВН,

4. Напряжение сжатия от радиальной силы во внутренней обмотке НН, МПа,

МПа

Для обеспечения стойкости обмотки не должна быть в алюминиевых обмотках более 15 МПа.

5. Осевая сила, Н,

Н

Н

Рисунок 10-. Распределение сжимающих осевых сил при одинаковой высоте обмоток

Рисунок 11-Опорные поверхности обмоток, имеющих

радиальные масляные каналы

6. Конечная температура обмотки °С, через времяс, после возникновения короткого замыкания:

НН:

⁰С

ВН:

⁰С

где - наибольшая продолжительность короткого замыкания на выводах

масляного трансформатора, принимаемая при коротком замыкании на

сторонах с номинальном напряжением 35 кВ и ниже 4 с;

- плотность тока при номинальной нагрузке,

- начальная температура обмотки, обычно принимаемая за 90°С.

Предельно допустимая температура обмоток при КЗ, установленная ГОСТ 11677-85, составляет для алюминия 200°С.

7. Время, в течение которого медная обмотка достигает температуры 250С

НН:

с

ВН: