Параметры двухобмоточных трансформаторов

Параметры двухобмоточных трансформаторов определяются из двух опытов: Х.Х. и К.З.

В опыте Х.Х. одна из обмоток разомкнута, к другой приложено номинальное напряжение.

Потери Х.Х. для Г-образной схемы примерно равны потерям в стали.

Зная потери стали можно определить активную проводимость.

                                                                      (4.1)

Зная ток Х.Х. можно определить В_Т трансформатора.

                                            (4.2)

Сопротивления трансформатора определяются из опыта КЗ. Одна из обмоток замкнута накоротко, а другая содержит такое напряжение U_k, при котором по обмоткам протекают номинальные токи.

 

В результате опыта определяют ΔP_кз, U_k, %

Так как напряжение КЗ невелико, а потери в стали пропорциональны квадрату напряжения, то потерями в стали можно пренебречь и принять, что . Зная потери в меди можно определить активное сопротивление трансформатора.

 

                                               (4.3)

Зная падение напряжения короткого замыкания можно определить полное сопротивление трансформатора Z_T.

 

                                   (4.4)

X_T>>R_T

У силовых трансформаторов X_T значительно больше чем R_T, поэтому для них принимают

                                                           (4.5)

Выражения 4.1 - 4.5 справедливы для Системы единиц. Для кратных и дольных в этих выражениях появляются соответствующие коэффициенты. Мы получаем параметры приведенные к соответствующему, напряжению ВН или НН (обычно к ВН)

Параметры трехобмоточных трансформаторов.

В настоящее время промышленностью выпускаются трехобмоточные трансформаторы с соотношением мощностей обмоток

ВН	СН	НН
100:	100:	100

Ранее выпускались и находятся в эксплуатации с соотношением мощностей

ВН	СН	НН
100:	100:	66,7
100:	66,7:	100

Параметры трехобмоточных трансформаторов так же определяют из опытов КЗ и ХХ.

Опыт ХХ трехобмоточного трансформатора аналогичен опыту ХХ двухобмоточного трансформатора. И параметры ветви проводимостей этих трансформаторов определяют по тем же формулам что и для двухобмоточных формулы 4.1 - 4.2.

Для определения сопротивлений проводят три опыта КЗ по следующим схемам

 

 

В качестве иллюстрации рассмотрим сопротивление двух обмоток.

	UН, кВ	Iн	S	ω
ВН	110	1	1	10
НН	11	10	10	1

При одной и той же плотности тока в ветках сечения будут находиться в отношении 1:10. Таким образом получим сопротивление обмотки высшего напряжения.

Применяя обозначение схемы замещения, можем записать, что R₁=R₂=R₃.

                       (4.6)

Если одна из обмоток рассчитана на 66,7% номинальной мощности, т.е. сечение одной обмотки составляет 2/3 от номинального, то сопротивление такой обмотки соответственно будет на 3/2 больше.

Индуктивное сопротивление определяют из трех опытов КЗ. В результате опытов получим:

                                                                 (4.7)

 

                                                         (4.8)

Подставив (4.7) в (4.8) окончательно получим:

                                                    (4.9)

 

Потери мощности в электрических сетях.

Общие положения.

Передача электрической энергии по проводам и преобразование ее с помощью трансформаторов сопровождается потерями мощности и энергии. В электрических системах потери мощности достигают 15-17%, а потери энергии 10—12%.

 

Структуру потерь электрической энергии можно проиллюстрировать двумя таблицами.

Таблица 5.1

Объект электрической сети	Потери электрической энергии, %
	Нагрузочная	На ХХ и корону	Всего
Линия	60	5	65
Подстанция	15	20	35
Всего	75	25	100

 

Потери в процентах по классам номинальных напряжений:

Таблица 5.2

Напряжение, кВ	Потери, %
750	1
500	9
330	7
220	16
110, 150	28
Потери на корону	2
Потери в остальных элементах электроснабжения (реакторы, генераторы, измерительные приборы, трансформаторы тока и напряжения)	3
Собственные нужды подстанций	2

 

Поскольку индуктивные сопротивления мощных линий и особенно трансформаторов значительно больше их активных сопротивлений, то большими будут потери индуктивной мощности. Но если на восполнение потерь активной мощности необходима установка в системе дополнительных генерирующих мощностей (котлов, турбин, генераторов), то на восполнение потерь реактивной мощности, дополнительной генерирующей мощности не требуется. Достаточно изменить режим возбуждения генератора. Однако, передача по линиям и через трансформаторы реактивной мощности нагрузки, и на восполнение потерь приводит к увеличению полного тока, а значит и к увеличению потерь активной мощности. Это обстоятельство необходимо учитывать при эксплуатации и проектировании.

1.

2.

3.

4.

5.

5.1.

Потери мощности в линии.

Рассмотрим линию с одной нагрузкой на конце.

;

 

Потери активной мощности в такой линии:

                                                                  (5.1)

 

           (5.2)

 

                                                             (5.3)

 

                                                              (5.4)

 

Правильно выполненные расчеты по формулам (5.3), (5.4) дают тождественный результат. На практике расчет выполняют по мощности нагрузки при номинальном напряжении сети и расчетная формула принимает вид.

                          (5.5)

 –потери активной мощности на передачу активной мощности

 – потери реактивной мощности на передачу реактивной мощности

Выражение (5.5) раскрывает структуру потерь. Если сеть состоит из нескольких элементов, то потери определяют по каждому элементу, а затем суммируют.

Применительно к потерям реактивной мощности рассуждая аналогично, получим:

                  (5.6)