Определить параметры схем замещения трансформаторов ТМ-100/10 и ТМ-100/6
ЗАДАЧА 3.1. Трехфазный двухобмоточный трансформатор типа ТМ выпускают на два класса напряжения (10 кВ и 6 кВ). Определить параметры схем замещения трансформаторов ТМ-100/10 и ТМ-100/6 (рис. 3.8, а) и проанализировать, как влияет при одинаковой номинальной мощности класс напряжения обмотки ВН на сопротивление и проводимость трансформатора.
Решение 1. Паспортные данные для трансформатора ТМ-100/10 (табл. П 2.2):
SH0M =100 кВА, U.H =10 кВ, UHH =0,4 кВ, ДРК =1,97 кВт, ДРХ =0,36 кВт, ик =4,5 %,
IХ =2,6%.
Определим параметры продольной ветви схемы замещения. Активное сопротивление трансформатора, приведенное к напряжению высшей обмотки.
(*)
Полное сопротивление
(**)
Реактивное сопротивление
Идеальный трансформатор в схеме замещения характеризуется коэффициентом трансформации, принимающим номинальное значение в центральном положении переключателя (ПБВ± 2 х 2,5 %):
и изменяющимся в трансформаторе с ответвлениями:
в интервале
При расчете электрических режимов на ЭВМ номинальная трансформация задается в виде
Смена положения ПБВ, выполняемая, как правило, посезонно, изменяет количество рабочих витков обмотки ВН и, следовательно, значения сопротивлений R, X трансформатора. С учетом выражений (*) и (** ) наибольшее изменение сопротивлений составит ZT = (1,052 - 0,952)ZT = 0,2ZT, т. е. каждое переключение на одно ответвление изменяет сопротивления трансформатора примерно на 5 % и может оказать существенное влияние на режим в низковольтных сетях.
Параметры поперечной ветви: активная проводимость, См
реактивные потери холостого хода, квар
реактивная (индуктивная) проводимость, См
Потери холостого хода трансформатора при номинальном питающем напряжении, кВА
2. Паспортные данные трансформатора ТМ-100/6 отличаются только номинальным напряжением обмотки ВН, равным 6,3 кВ.
Активное и индуктивное сопротивления
Потеря напряжения на активном сопротивлении трансформатора
Потеря напряжения на реактивном сопротивлении трансформатора
Индуктивное сопротивление трансформатора
Активная и индуктивная проводимости:
Моделируя ветвь холостого хода проводимостями (шунтами на землю), потери мощности можно выразить в виде
что позволяет определить потери мощности холостого режима при питающем напряжении U, отличном от номинального.
Из расчетов видно, что активное сопротивление соизмеримо с реактивным (примерно в 2 раза меньше для трансформаторов рассматриваемых классов напряжения). Аналогично, активная проводимость в 7,2 раза меньше реактивной.
С уменьшением класса напряжения с 10 кВ до 6 кВ сопротивления трансформаторов уменьшились, а проводимости увеличились в 2,5 раза.
ЗАДАЧА 3.2
Чирчикский трансформаторный завод выпускает трансформаторы марки ТМЗ. Это силовые трехфазные двухобмоточные трансформаторы, без устройства РПН, без расширителя, герметичные, с азотной подушкой. Сезонное изменение напряжения осуществляется на стороне ВН с помощью устройства ПБВ. Определить параметры схемы замещения с учетом трансформации (рис. 3.6, а) трансформатора ТМЗ-1000/10 со следующими паспортными данными:
Решение
Активное сопротивление
Полное сопротивление
Реактивное сопротивление
незначительно отличается от полного сопротивления
Активная проводимость
Полная проводимость трансформатора
Номинальный коэффициент трансформации
Найденные параметры схемы замещения приведены к ВН. Со стороны НН параметры можно определить путем их пересчета через коэффициент трансформации:
или непосредственно по вышеприведенным выражениям, используя вместо номинального напряжение обмотки НН.
В данной задаче рассматривался трансформатор того же класса напряжения, что и в предыдущей, только более мощный. С увеличением номинальной мощности трансформаторов возрастает (в данном случае до 4,5 раз) соотношение между индуктивным и активным сопротивлениями и для трансформаторов мощностью более 1000 кВА с приемлемой погрешностью можно принять X = Z.
ЗАДАЧА 3.3
На подстанции установлены два понижающих двухобмоточных трансформатора типа ТДН-16000/110, которые имеют следующие паспортные данные:
S =16000 кВ-А, и„н=1Ю кВ, UHH=6,6 кВ,
= 85 кВт, РХ =19 кВт, UK =10,5 %, IX=0,7%.
Определить параметры эквивалентной схемы замещения (рис. 3.18, б) двух параллельно работающих трансформаторов.
Решение
Определим сопротивления трансформаторов по параметрам опыта короткого замыкания:
Рис. 3.18. Исходная (а) и эквивалентная (б)
схемы замещения двух понижающих трансформаторов
Номинальный коэффициент трансформации
Проводимость определяется по результатам опыта холостого хода. Активная проводимость
Реактивная проводимость
Определим полное эквивалентное сопротивление для двух параллельно работающих трансформаторов (рис. 3.18,6):
Эквивалентная проводимость
На параллельную работу включаются трансформаторы с одинаковыми коэффициентами трансформации ( = k = 16,7).
Рис. 3.19. Эквивалентная схема замещения двух параллельно включенных двухобмоточных трансформаторов
Из полученных результатов видно, что с увеличением напряжения и мощности трансформаторов возрастает соотношение между реактивным и активным сопротивлениями, и в данном случае оно составляет уже 19,8 раза. Увеличение различия между значениями активной и реактивной проводимостей с ростом номинальной мощности и напряжения не столь существенно.
ЗАДАЧА 3.4
На повышающей подстанции установлен трансформатор типа ТД-10000/35 с пределами регулирования ± 2х2,5 %, (рис. 3.20, а), а на понижающей — ТМН-10000/35 с пределами регулирования +9x1,78 % (рис. 3.20, б).
Определить и сравнить параметры схем замещения двух трансформаторов.
Паспортные данные для трансформаторов можно взятьиз табл. П 2.3.
Для повышающего трансформатора:
SH0M =10000 кВА, UBH =38,5 кВ, UНН =10,5 кВ,
РК = 65 кВт, РХ = 14,5 кВт, UK = 7,5 %, IX = 0,8 %.
Для понижающего трансформатора:
Рис. 3.20. Схемы подстанций и соответствующие им схемы замещения для повышающего (а) и понижающего (б) трансформаторов
Решение
Активные сопротивления трансформаторов:
Индуктивные сопротивления трансформаторов:
Потери мощности холостого хода для данных трансформаторов, одинаковые:
Активные проводимости трансформаторов:
Реактивные проводимости трансформаторов:
Коэффициенты трансформации:
Так как номинальное напряжение обмотки ВН у повышающих трансформаторов на 10 % больше номинального напряжения сети, а у понижающих — на 5%, то первые обладают большим сопротивлением и меньшей проводимостью.
ЗАДАЧА 3.5
На понижающей подстанции установлен трансформатор с расщепленной обмоткой низкого напряжения ТРДН-40000/110. Рассчитать параметры схемы замещения трансформатора.
Каталожные данные понижающего трансформатора:
Рис. 3.21. Схема подстанции (а) и схема замещения (б) трансформатора с расщепленной обмоткой низкого напряжения
Решение
Определим сопротивления трансформатора. Сквозное (общее) сопротивление
распределяется между лучами схемы замещения (обмотками) трансформатора (рис. 3.21, б) в следующем соотношении:
Если приближенно принять, что Z, =0и все сопротивление трансформатора сосредоточено в обмотке НН:
то схему замещения в продольной части можно рассматривать как двухлучевую звезду (рис. 3.22).
Реактивные потери мощности холостого хода
Рис. 3.22. Упрощенная схема замещения понижающего трансформатора с расщепленной обмоткой низкого напряжения
Проводимости трансформатора:
Коэффициенты трансформации:
Главная особенность трансформатора заключается в повышенном значении сопротивления цепи между шинами НН1-НН2 (в пределах от 3,5 до 4,0 Z) и цепи между шинами BH-HH1(2)(от 1,88 до 2,0 Z), что служит естественным способом (без установки токоограничивающих реакторов) ограничения токов короткого замыкания. Наличие двух секций шин позволяет осуществлять раздельное питание неоднородных потребителей и способствует улучшению резервирования электроснабжения.
ЗАДАЧА 3.6
Определить параметры схемы замещения трехфазной группы мощностью 399000 кВА, состоящей из трех однофазных двухобмоточных повышающих трансформаторов типа ОДЦГ1ЗЗ000/500/√3. Паспортные данные трансформатора: SH0M =133 МВ*А
Решение
Так как группа состоит из однофазных трансформаторов, возможны два пути расчета: 1) с использованием междуфазного напряжения, утроенных потерь мощности короткого замыкания и трехфазной мощности; 2) с использованием фазного напряжения, заданных потерь короткого замыкания и мощности одной фазы:
Естественно, что оба расчета дают одинаковый результат. Расчет индуктивного сопротивления производим аналогично:
Индуктивное сопротивление рассматриваемого трансформатора значительно превышает активное. Поэтому учет только активных сопротивлений мощных трансформаторов не внесет заметной ошибки в расчеты электрических режимов электрической сети. Необходимость учета активных сопротивлений возникает при анализе потерь активной мощности и электроэнергии в сети.
Потери холостого хода группы однофазных повышающих трансформаторов:
Проводимости трансформатора:
Трансформация генераторного напряжения в сеть 500 кВ представляется в схеме замещения идеальным трансформатором с коэффициентом трансформации
Рассмотренная трехфазная группа однофазных повышающих трансформаторов учитывается схемой замещения, соответствующей трехфазному трансформатору (рис. 3.20, а).
ЗАДАЧА 3.7
Трехобмоточные трансформаторы типа ТДТН-40000/220/35 имеют соотношения мощностей обмоток 100/100/100 % и 100/100/66,7 %. Каталожные данные трансформатора представлены в табл.3.1
Таблица 3.1
Каталожные данные трансформатора
Требуется определить параметры схемы замещения двух параллельно работающих трансформаторов первого и второго типа исполнения.
Решение
1. Схема замещения трехобмоточного трансформатора представлена на рис. 3 11. Определим параметры схемы замещения для первого исполнения трансформаторов.
При одинаковой мощности обмоток их активные сопротивления равны:
Найдем индуктивные сопротивления ветвей схемы замещения:
Для каждой обмотки индуктивное сопротивление X, Ом, определим следующим образом:
Комплексные сопротивления двух параллельно работающих трансформаторов:
Эквивалентная комплексная проводимость
2. Параметры схемы замещения для второго исполнения трансформаторов. Сопротивления двух одинаковых по мощности обмоток ВН и СН с известными общими потерями короткого замыкания ΔРКв-н определим аналогично предыдущему случаю
Учитывая, что сопротивления и мощности обмоток связаны обратно пропорциональной зависимостью
сопротивление обмотки НН определим в виде
Так как значения напряжения короткого замыкания даются в каталогах приведенными к номинальной мощности трансформаторов, индуктивные сопротивления обмоток первого и второго исполнения принимают одинаковыми. Поэтому имеем:
Трансформации учитывают идеальными коэффициентами трансформации с высшего на среднее напряжение:
и с высшего на низшее напряжение
ЗАДАЧА 3.8
Электропередача (рис. 3.23) напряжением 220 кВ имеет на понижающей подстанции два автотрансформатора, каждый мощностью по 32000 МВА. Мощность обмотки низшего напряжения составляет 50 % номинальной мощности автотрансформатора. Потери мощности короткого замыкания, указанные в паспортных данных, приведены к номинальной мощности обмотки низшего напряжения, напряжения короткого замыкания — к номинальной мощности трансформатора. Определить параметры схемы замещения автотрансформаторов (рис. 3.24), представленных в схеме замещения данной сети.
Рис. 3.23. Схема электропередачи напряжением 220 кВ
Решение
Паспортные данные автотрансформаторов принимаем из справочной литературы для АТДЦТН-32000/220/110(табл. П2.10):
Для определения активных сопротивлений обмоток автотрансформатора необходимо ΔРКв-н привести к номинальной мощности через коэффициент приведения (пересчета):
Далее определим активные сопротивления ветвей схемы замещения. Суммарное активное сопротивление обмоток высшего и низшего напряжений
Учитывая, что активные сопротивления обратно пропорциональны мощностям соответствующих обмоток, имеем соотношение
с учетом которого получим
Правильность расчета можно проверить, найдя по параметрам схемы замещения паспортные значения потерь активной мощности при замыкании накоротко обмотки низшего напряжения:
По напряжениям короткого замыкания отдельных обмоток
Вычислим индуктивные сопротивления ветвей схемы замещения:
Определим параметры поперечной ветви схемы замещения. Потери реактивной мощности в режиме холостого хода
На основе мощностей холостого хода, потребляемых при номинальном питающем напряжении, определим активную и реактивную проводимости автотрансформатора:
Найдем эквивалентные параметры схемы замещения двух одинаковых автотрансформаторов. Сопротивления обмоток уменьшаются, а проводимости увеличиваются в два раза. На параллельной работе трансформирующие устройства должны иметь одинаковые коэффициенты трансформации, номинальные значения которых составляют:
Рис. 3.24. Схема замещения электропередачи 220 кВ
ЗАДАЧА 3.9
На крупной узловой подстанции энергосистемы установлены два автотрансформатора типа АТДЦТН—250000/330/150 со следующими каталожными данными:
Мощность обмотки НН составляет 40 % от номинальной. Потери активной мощности короткого замыкания для обмоток ВН—СН и СН—НН даны для обмотки НН.
Определить параметры схемы замещения двух параллельно включенных автотрансформаторов.
Решение
Сначала необходимо привести значения потерь короткого замыкания для обмоток ВН—СН и СН—НН к номинальной мощности трансформатора:
Рассчитаем по выражениям (3.22) и (3.23) потери активной мощности и напряжения короткого замыкания, соответствующие лучам схемы замещения:
Определим комплексные сопротивления лучей схемы замещения двух параллельно включенных автотрансформаторов:
Суммарные потери холостого хода двух автотрансформаторов
Убедимся, что мощность обмотки НН составляет 40 % от номинального значения.
Определим номинальный ток обмотки ВН
По полученным результатам можно вычислить потери короткого замыкания для каждой пары обмоток, заданные в условии задачи:
Равенство расчетных и заданных потерь короткого замыкания следует рассматривать в качестве признака правильности учета данного соотношения мощностей обмоток автотрансформатора.
Дата добавления: 2021-02-19; просмотров: 1410;