Как найти номинальный ток трансформатора формула

• 

Номинальный ток трансформатора

Номинальный ток трансформатора – значения тока в обмотках, указанные в заводском паспорте, при которых допускается нормальная длительная работа прибора.

Некоторые характеристики показателя.

Номинальные токи на обмотках высшего напряжения (ВН) и обмотках низшего напряжения (НН) относятся к основным параметрам данного вида оборудования.

Обозначается ток символом I, единица измерения – Ампер (А).

Вычисление значений номинального тока.

Для однофазного трансформатора, мощность которого определяется по формуле S = UI, номинальные токи будут следующими:

Iном.ВН= (Sном.)/(Uном.ВН)

Iном.НН= (Sном.)/(Uном.НН)

Для трехфазного при равномерной нагрузке фаз (S=√3*UI):

Iном.ВН= (Sном.)/(√3*Uном.ВН)

Iном.НН= (Sном.)/(√3*Uном.НН)

Iном.ВН= (Sном.)/(Uном.ВН)

Iном.НН= (Sном.)/(Uном.НН)

Для трехфазного при равномерной нагрузке фаз (S=√3*UI):

Iном.ВН= (Sном.)/(√3*Uном.ВН)

Iном.НН= (Sном.)/(√3*Uном.НН)

Таким образом, по значениям мощности (Sном.) и напря¬жений обмоток ВН и НН (Uном.), указанным в паспорте объекта, можно рассчитать показатели номинальных токов трансформатора (Iном.).

Во время работы величина рабочих токов в обмотках не должна превышать номинальную, т.е. трансформатор не должен перегружаться. Лишь изредка допускаются кратковременные перегрузки в определенных пределах значений.

6.1Номинальная мощность

Исходя из формул
(1) и (2), мощность трансформатора находится
в зависимости от геометрических размеров
магнитопровода (точнее от сечения
стержня), поэтому S_тропределяют по эмпирической формуле,
кВА:

кВА (6)

где к–
коэффициент, зависящий от мощности
трансформатора и марки электротехнической
стали, при холоднокатанной стали и
мощности трансформатора от 25 до 630 кВА
принимается равным от 5 до 5,3.

По полученному
приближенному значению мощности, S_трв соответствии с ГОСТ 9680-77 определяется
номинальная мощность рассчитываемого
трансформатораS_н.
Для этой номинальной мощности из таблицы
3 [1], в которой даны параметры холостого
хода и короткого замыкания трехфазных
масляных силовых трансформаторов общего
назначения, классов напряжения 10 и 36 кВ
мощностью 25-630 кВА
(ГОСТ 12022-76), выписываем параметры,
необходимые для дальнейшего расчета:
потери холостого хода, потери короткого
замыкания, ток холостого хода с учетом
выбранной схемы соединения обмоток:
Р_хх=1600Вт, Р_кз=7600Вт,U_кз=5%,I_хх=2.0%.

6.2 Номинальные токи трансформатора

Они определяются
исходя из номинальной мощности и
номинальных напряжений трансформатора,
А:

=18.21
А (7)

=909.88А

где I_н(вн),I_н(нн)–
номинальный ток соответственно обмоток
высшего

напряжения
(ВН) и низшего напряжения (НН), А;

S_н
– номинальная мощность
трансформатора, кВА;

U_н(вн)
,U_н(нн) –
номинальные напряжения соответственно
обмоток

высшего
(ВН) и низшего напряжения (НН), кВ.

7. Определение рациональных величин магнитной индукции в магнитной цепи трансформатора

Рациональная
величина магнитной индукции (В)
зависит от установленных ГОСТ 12022-76 для
данного трансформатора потерь (Р_хх)
и тока (I_хх) холостого
хода. Для ее определенияна первом
этапепользуются рекомендациями
производства и принимают в стержнях
(В_с) по табл. 5 [1] в зависимости
от марки стали и номинальной мощности
трансформатора, Тл: В_с=1,5
Тл.

Магнитная индукция
в ярме (В_я), будет равна, Тл

=1.733
Тл (8)

На втором этапепроводится проверка принятой магнитной
индукции по Р_{хх(гост)}иI_{хх(гост)},
т.к. завышенная магнитная индукция
приводит к перегреву магнитопровода
трансформатора и увеличенному току
холостого хода, а заниженная – к
перерасходу обмоточных проводов, обмотка
вообще может не разместиться на заданном
магнитопроводе.

7.1 Расчет потерь в магнитопроводе (потерь холостого хода)

В ремонтной практике
для расчета потерь в магнитной системе
трансформатора пользуются формулой,
Вт

Р_хх=к_Д(p_сG_с+p_яG_я)(9)

где к_Д
– коэффициент добавочных
потерь, для горячекатанной стали
к_Д=1,0…1,1;
для холоднокатанной к_Д=1,25
[2];

p_с,
p_я–
удельные потери в одном кг стержня и
ярма, Вт/кг, берутся по таблицам ГОСТ в
зависимости от марки стали, толщины ее
листа δ мм, частоты токаfГц, величины магнитной индукции (в
стержнях В_си ярмах В_я Тл);

G_с,
G_я– масса
стали трех стержней и двух ярм, кг.

G_c=mp_cl_cγ=3*1.1*985/1000*7650=642.48кг

G_я=(m-1)p_яl_яγ=(3-1)
1.61.1757650=442.23
кг (10)

где γ
– плотность трансформаторной стали,γ=7650 кг/м

m
– число стержней магнитопровода, шт;

(m-1)
– число ярм, шт;

l_я
– полная длина ярма для трехстержневого
трансформатора, м.

l_я=2С+
А₁=20,49+0,195=1.175
м (11)

где С–
расстояние между осями стержней, м;

А₁
– ширина большого пакета
стержня, м.

Р_хх=к_Д(p_сG_с+p_яG_я)=1,25(1.1642.48+1,6442.23)
=1767.87 Вт

Полученная по
выражению (9) величина потерь холостого
хода сравнивается с допустимой по ГОСТ,
табл. 3, при этом

Соседние файлы в папке монтаж для Чикилевского

• #

  22.02.2016226 б17Desktop.ini

• #
• #
• #

  22.02.201633.79 Кб39Мой трансформатор.xls

• #

  22.02.201634.3 Кб28расчеты CHIKATILЫ.xls

• #
• #

Как посчитать номинальный ток трансформатора

6.1Номинальная мощность

Исходя из формул (1) и (2), мощность трансформатора находится в зависимости от геометрических размеров магнитопровода (точнее от сечения стержня), поэтому S_тропределяют по эмпирической формуле, кВА:

кВА (6)

где к– коэффициент, зависящий от мощности трансформатора и марки электротехнической стали, при холоднокатанной стали и мощности трансформатора от 25 до 630 кВА принимается равным от 5 до 5,3.

По полученному приближенному значению мощности, S_трв соответствии с ГОСТ 9680-77 определяется номинальная мощность рассчитываемого трансформатораS_н. Для этой номинальной мощности из таблицы 3 [1], в которой даны параметры холостого хода и короткого замыкания трехфазных масляных силовых трансформаторов общего назначения, классов напряжения 10 и 36 кВ мощностью 25-630 кВА (ГОСТ 12022-76), выписываем параметры, необходимые для дальнейшего расчета: потери холостого хода, потери короткого замыкания, ток холостого хода с учетом выбранной схемы соединения обмоток: Р_хх=270 Вт, Р_кз=1280 Вт,U_кз=5%,I_хх=2,8%.

6.2 Номинальные токи трансформатора

Они определяются исходя из номинальной мощности и номинальных напряжений трансформатора, А:

=1.82 А (7)

=90.99А

где I_н(вн),I_н(нн)– номинальный ток соответственно обмоток высшего

напряжения (ВН) и низшего напряжения (НН), А;

S_н – номинальная мощность трансформатора, кВА;

высшего (ВН) и низшего напряжения (НН), кВ.

7. Определение рациональных величин магнитной индукции в магнитной цепи трансформатора

Рациональная величина магнитной индукции (В) зависит от установленных ГОСТ 12022-76 для данного трансформатора потерь (Р_хх) и тока (I_хх) холостого хода. Для ее определенияна первом этапепользуются рекомендациями производства и принимают в стержнях (В_с) по табл. 5 [1] в зависимости от марки стали и номинальной мощности трансформатора, Тл: В_с=1,57 Тл.

Магнитная индукция в ярме (В_я), будет равна, Тл

=1.457Тл (8)

На втором этапепроводится проверка принятой магнитной индукции по Р_{хх(гост)}иI_{хх(гост)}, т.к. завышенная магнитная индукция приводит к перегреву магнитопровода трансформатора и увеличенному току холостого хода, а заниженная – к перерасходу обмоточных проводов, обмотка вообще может не разместиться на заданном магнитопроводе.

7.1 Расчет потерь в магнитопроводе (потерь холостого хода)

В ремонтной практике для расчета потерь в магнитной системе трансформатора пользуются формулой, Вт

где к_Д – коэффициент добавочных потерь, для горячекатанной стали к_Д=1,0. 1,1; для холоднокатанной к_Д=1,25 [2];

p_с, p_я– удельные потери в одном кг стержня и ярма, Вт/кг, берутся по таблицам ГОСТ в зависимости от марки стали, толщины ее листа δ мм, частоты токаfГц, величины магнитной индукции (в стержнях В_си ярмах В_я Тл);

где γ – плотность трансформаторной стали,γ=7650 кг/м

m – число стержней магнитопровода, шт;

l_я – полная длина ярма для трехстержневого трансформатора, м.

где С– расстояние между осями стержней, м;

А₁ – ширина большого пакета стержня, м.

Полученная по выражению (9) величина потерь холостого хода сравнивается с допустимой по ГОСТ, табл. 3, при этом

Номинальный ток трансформатора – значения тока в обмотках, указанные в заводском паспорте, при которых допускается нормальная длительная работа прибора.

Некоторые характеристики показателя.

Номинальные токи на обмотках высшего напряжения (ВН) и обмотках низшего напряжения (НН) относятся к основным параметрам данного вида оборудования.

Обозначается ток символом I, единица измерения – Ампер (А).

Вычисление значений номинального тока.

Для однофазного трансформатора, мощность которого определяется по формуле S = UI, номинальные токи будут следующими:

Для трехфазного при равномерной нагрузке фаз (S=√3*UI):

Для трехфазного при равномерной нагрузке фаз (S=√3*UI):

Таким образом, по значениям мощности (Sном.) и напря¬жений обмоток ВН и НН (Uном.), указанным в паспорте объекта, можно рассчитать показатели номинальных токов трансформатора (Iном.).

Во время работы величина рабочих токов в обмотках не должна превышать номинальную, т.е. трансформатор не должен перегружаться. Лишь изредка допускаются кратковременные перегрузки в определенных пределах значений.

Расчет трансформатора начинается с определения основных электрических величин – мощности на одну фазу и стержень, номинальных токов на стороне ВН и НН, фазных токов и напряжений.

Мощность одной фазы трансформатора, кВ·А,

мощность на одном стержне

где с – число активных (несущих обмотки) стержней трансформатора; S – номинальная мощность трансформатора, кВ·А.

Для трехобмоточного трансформатора под мощностью S следует понимать наибольшее из трех значений номинальной мощности для обмоток ВН, СН и НН.

Номинальный (линейный) ток обмотки ВН, СН и НН трехфазного трансформатора, А,

I = S·10 3 /( U) (3.3)

где S – мощность трансформатора, кВ·А; для трехобмоточного трансформатора S – мощность соответствующей обмотки ВН, СН или НН; U – номинальное линейное напряжение соответствующей обмотки, В.

Для расщепленных обмоток S — мощность соответствующей части обмотки. В трансформаторах классов напряжения 35—500 кВ, отвечающих требованиям современных стандартов, расщепление обмотки производится на две части, равные по мощности.

Номинальный ток однофазного трансформатора, А,

Фазный ток обмотки одного стержня трехфазного трансформатора, А:

при соединении обмоток в звезду или зигзаг

при соединении обмоток в треугольник

I_ф = I / (3.6)

где номинальный ток I определяется по (3.3).

Фазное напряжение трехфазного трансформатора, В:

при соединении в звезду или зигзаг

U_ф = U/ (3.7)

здесь U — номинальное линейное напряжение соответствующей обмотки, В.

при соединении в треугольник

При соединении в зигзаг результирующее фазное напряжение образуется геометрическим сложением напряжений двух частей обмотки, находящихся на разных стержнях (рис. 3.1). В силовых трансформаторах общего назначения обе части обмотки на каждом стержне имеют равное число витков. В этом случае фазное напряжение образуется суммой равных напряжений двух частей обмотки, сдвинутых на 60°. Напряжение одной части обмотки фазы при этом может быть получено из формулы

U’ = U_ф / (2 cos30 o ) = U_ф /

Общее число витков такой обмотки на одном стержне будет определяться не U_ф, как при соединении в звезду, а 2U_ф / , т, е. увеличится в 1,155 раза.

Рис. 3.1. Схема соединения в зигзаг:

а — общая схема; б — диаграмма фазных и линейных напряжений при разделении фазных обмоток на две равные части; в — то же, когда обмотки делятся на неравные части

При соединении в зигзаг обмотка фазы может разделяться на две неравные части. В этом случае может быть получен поворот системы фазных и линейных напряжений схемы на любой угол в зависимости от того, в каком отношении находятся числа витков двух частей обмотки фазы (рис. 3.1,в ). При заданном угле β обмотка каждой фазы должна быть разделена в отношении

ω₁/( ω₁+ ω₂) = 2tgβ/(tgβ + ).

Фазный ток и напряжение однофазного трансформатора равны его номинальным току и напряжению. Ток и напряжение обмотки одного стержня в однофазном трансформаторе зависят от соединения обмоток стержней – последовательного или параллельного. При последовательном соединении обмоток двух стержней ток обмотки одного стержня равен номинальному току, а напряжение – половине номинального напряжения. При параллельном соединении обмоток двух стержней ток обмотки одного стержня равен половине номинального тока, а напряжение – номинальному напряжению. В обоих случаях предполагается, что числа витков обмоток обоих стержней равны.

Для определения изоляционных промежутков между обмотками и другими токоведущими частями и заземленными деталями трансформатора существенное значение имеют испытательные напряжения, при которых проверяется электрическая прочность* изоляции трансформатора. Эти испытательные напряжения определяются по табл. 4.1 для каждой обмотки трансформатора по ее классу напряжения.

Потери короткого замыкания, указанные в задании, дают возможность определить активную составляющую напряжения короткого замыкания, %:

u_а = 100 = (3.9)

Реактивная составляющая при заданном и_к определяется по формуле

u_р = (3.10)

Расчет основных электрических величин для автотрансформатора имеет некоторые особенности. Типовая или расчетная мощность однофазного автотрансформатора

может быть определена по заданным проходной мощности S_прох и номинальным напряжениям U и U’:

Рис. 3.2. Схема соединения обмоток однофазного двухобмоточного повышающего автотрансформатора

Рис. 3.2. Схема соединения обмоток однофазного двухобмоточного понижающего автотрансформатора

для повышающего автотрансформатора (рис. 3.2)

S_тип = S_прох = k_в S_прох (3.12)

для понижающего автотрансформатора (рис. 3.3)

S_тип = S_прох = k_в S_прох

Коэффициент k_в=(U’-U)/U’ для повышающего или k_в=(U-U’)/U для понижающего автотрансформатора, показывающий, какую долю составляют типовая (расчетная) мощность S_тип от проходной мощности S_прох, иногда называют коэффициентом выгодности автотрансформатора (_kв 3 /( U) = 100000·10 3 /( ·231000) = 250 А;

I’ = S_прох·10 3 /( U’) = 100000·10 3 /( ·121000) = 480 А;

I₂ = I = 250А; I₁ = I’- I=480-250 = 230 А;

U₁= U’=69700 В; U₂=U-U’=133000-69700 = 63300 В;

Расчетное напряжение короткого замыкания между обмотками ВН и СН

Напряжения короткого замыкания между обмотками ВН и НН, СН и НН, имеющими трансформаторную связь, не пересчитываются, но при реально возможной нагрузке на обмотках ВН—НН или СН—НН, равной 0,5, S_прох будут равны: для ВН — НН 0,5·31 = 15,5% и для СН— НН 0,5·19 = 9,5%.

Вернуться на главную страницу. или ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Источник

Силовой трансформатор: формулы для определения мощности, тока, uk%

Силовой трансформатор представляет собой сложную систему, которая состоит из большого числа других сложных систем. И для описания трансформатора придумали определенные параметры, которые разнятся от машины к машине и служат для классификации и упорядочивания.

Разберем основные параметры, которые могут пригодиться при расчетах, связанных с силовыми трансформаторами. Данные параметры должны быть указаны в технических условиях или стандартах на тип или группу трансформаторов (требование ГОСТ 11677-85). Сами определения этих параметров приведены в ГОСТ 16110.

Номинальная мощность трансформатора — указанное на паспортной табличке трансформатора значение полной мощности на основном ответвлении, которое гарантируется производителем при установке в номинальном месте, охлаждающей среды и при работе при номинальной частоте и напряжении обмотки.

Числовое значение мощности в кВА изначально выбирается из ряда по ГОСТ 9680-77. На изображении ниже приведен этот ряд.

Значения в скобках принимаются для экспортных или специальных трансформаторов.

Если по своим характеристикам оборудование может работать при разных значениях мощностей (например, при различных системах охлаждения), то за номинальное значение мощности принимается наибольшее из них.

К силовым трансформаторам относятся:

• трехфазные и многофазные мощностью более 6,3 кВА
• однофазные — более 5 кВА

Номинальное напряжение обмотки — напряжение между зажимами трансформатора, указанное на паспортной табличке, на холостом ходу.

Номинальный ток обмотки — ток, определяемый мощностью, напряжением обмотки и множителем, учитывающим число фаз. То есть если трансформатор двухобмоточный, то мы будем иметь ток с низкой стороны и ток с высокой стороны. Или же ток, приведенный к низкой или высокой стороне.

Напряжение короткого замыкания — дадим два определения.

Приведенное к расчетной температуре линейное напряжение, которое нужно подвести при номинальной частоте к линейным зажимам одной из обмоток пары, чтобы в этой обмотке установился ток, соответствующий меньшей из номинальных мощностей обмоток пары при замкнутой накоротко второй обмотке пары и остальных основных обмотках, не замкнутых на внешние цепи

Взято из ГОСТ 16110

Напряжение короткого замыкания uk — это напряжение, при подведении которого к одной из обмоток трансформатора при замкнутой накоротко другой обмотке в ней проходит ток, равный номинальному

Источник — Электрооборудование станций и подстанций

Определились с основными терминами, далее разберем как определить мощность, ток и сопротивление трансформатора на примере:

ТМ-750/10 с номинальными напряжениями 6 кВ и 0,4 кВ. Ток с высокой стороны будет 72,2 А, напряжение короткого замыкания — 5,4%. Определим ток из формулы определения полной мощности:

Так что, если недобрали данных для расчетов, всегда можно досчитать. Но это рассмотрен случай двухобмоточного Т.

Чтобы определить сопротивление двухобмоточного трансформатора в именованных единицах (Ом), например, для расчета тока короткого замыкания, воспользуемся следующими выражениями:

• x — искомое сопротивление в именованных единицах, Ом
• xT% — относительное сопротивление, определяемое через uk% (в случае двухобмоточных эти числа равны), отн.ед.
• Uб — базисное напряжение, относительно которого мы ведем наш расчет (более подробно будет рассмотрено в статье про расчет токов КЗ), кВ
• Sном — номинальная мощность, МВА

В формуле выше важно следить за единицами измерения, не спутать вольты и киловольты, мегавольтамперы с киловольтамперами. Будьте начеку.

Формулы для расчета относительных сопротивлений обмоток (xT%)

В двухобмоточном трансформаторе все просто и uk=xt.

Трехобмоточный и автотрансформаторы

В данном случае схема эквивалентируется в три сопротивления (по секрету, одно из них частенько бывает равно нулю, что упрощает дальнейшее сворачивание).

Трехфазный у которого НН расщепленная

Частенько в схемах ТЭЦ встречаются данные трансформаторы с двумя ногами.

В данном случае всё зависит от исходных данных. Если Uk дано только для в-н, то считаем по верхней формуле, если для в-н и н1-н2, то нижней. Схема замещения представляет собой звезду.

Группа двухобмоточных однофазных трансформаторов с обмоткой низшего напряжения, разделенной на две или на три ветви

Хоть внешне и похоже на описанные выше, и схемы замещения подобны, однако, формулы будут немного разные.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Источник

Расчет основных электрических величин и главной изоляции обмоток трансформатора

Расчет трансформатора начинается с определения основных электрических величин: мощности на одну фазу и стержень; номинальных токов на стороне ВН и НН; фазных токов и напряжений.

¨ Мощность одной фазы трансформатора, кВ*А,

Sф = ,
где S – мощность трансформатора; m – число фаз.

¨ Мощность на одном стержне, кВ*А,

S` = ,
где C– число активных (несущих обмотки) стержней.
Обычно для 3-фазных трансформаторов число фаз равно числу стержней.

¨ Номинальный (линейный) ток, А,

на стороне НН I1 = ;
на стороне ВН I2 = ,
где S – мощность трансформатора, кВ*А; U1и U2 – соответствующие значения напряжений обмоток, кВ.
Для однофазного трансформатора номинальный ток, А, определяется по формуле
I = .
При определении токов мощность подставляется в киловатт-амперах (кВ*А), а напряжение в киловольтах (кВ).

¨ Фазные токи, А, трехфазных трансформаторов

при соединении в звезду или зигзаг:
Iф = Iл;
при соединении обмотки в треугольник
Iф = ,
где IЛ – номинальный линейный ток трансформатора.
Схема соединения и группа обмоток обычно задается.

¨ Фазные напряжения, В, трансформатора

при соединении обмотки в звезду или зигзаг:
Uф = ,
при соединении обмотки в треугольник:
Uф = Uл,
где Uл – номинальное линейное напряжение соответствующих обмоток.

¨ Испытательное напряжение трансформатора

Необходимо для определения основных изоляционных промежутков, между обмотками и другими токоведущими деталями.
Это напряжение, при котором проводится испытание трансформатора, а именно электрическая прочность изоляции.
Испытательное напряжение для каждой обмотки трансформатора определяется по табл. 1 или 2 в зависимости от класса напряжения соответствующей обмотки.

Испытательные напряжения промышленной частоты (50 Гц) для масляных силовых трансформаторов (ГОСТ 1516.1-76)

Источник

Расчет и выбор силового трансформатора по мощности и количеству

Расчетный срок службы трансформатора обеспечивается при соблюдений условий:

При проектировании, строительстве, пуске и эксплуатации эти условия никогда не выполняются (что и определяет ценологическаятеория).

1. Определение номинальной мощности трансформатора
2. Режимы работы трансформатора
3. Перегрузки силовых трансформаторов
4. Расчет номинальной мощности трансформатора

Определение номинальной мощности трансформатора

Для правильного выбора номинальной мощности трансформатора (автотрансформатора) необходимо располагать суточным графиком нагрузки, из которого известна как максимальная, так и среднесуточная активная нагрузки данной подстанции, а также продолжительность максимума нагрузки.

График позволяет судить, соответствуют ли эксплуатационные условия загрузки теоретическому сроку службы (обычно 20…25 лет), определяемому заводом изготовителем.

Для относительного срока службы изоляции и (или) для относительного износа изоляции пользуются выражением, определяющим экспоненциальные зависимости от температуры. Относительный износ L показывает, во сколько раз износ изоляции при данной температуре больше или меньше износа при номинальной температуре. Износ изоляции за время оценивают по числу отжитых часов или суток: Н=Li.

В общем случае, когда температура изоляции не остается постоянной во времени, износ изоляции определяется интегралом:

В частности, среднесуточный износ изоляции:

Влияние температуры изоляции определяет, сколько часов с данной температурой может работать изоляция при условии, что ееизнос будет равен нормированному износу за сутки:

При температуре меньше 80°С износ изоляции ничтожен и им можно пренебречь. Температура охлаждающей среды, как правило, не равна номинальной температуре и, кроме того, изменяется во времени. В связи с этим для упрощения расчетов используют эквивалентную температуру охлаждающей среды, под которой понимают такую неизменную за расчетный период температуру, при которой износ изоляции трансформатора будет таким же, как и при изменяющейся температуре охлаждающей среды в тот же период.

Допускается принимать эквивалентную температуру за несколько месяцев или год равной среднемесячным температурам или определять эквивалентные температуры по специальным графикам зависимости эквивалентных месячных температур от среднемесячных и среднегодовых, эквивалентных летних (апрель—август), осенне-зимних (сентябрь—март) и годовых температур от среднегодовых.

Если при выборе номинальной мощности трансформатора на однотрансформаторной подстанции исходить из условия

(где Рмах — максимальная активная нагрузка пятого года эксплуатации; Рр — проектная расчетная мощность подстанции), то при графике с кратковременным пиком нагрузки (0,5… 1,0 ч) трансформатор будет длительное время работать с недогрузкой. При этом неизбежно завышение номинальной мощности трансформатора и, следовательно, завышение установленной мощности подстанции.

В ряде случаев выгоднее выбирать номинальную мощность трансформатора близкой к максимальной нагрузке достаточной продолжительности с полным использованием его перегрузочной способности с учетом систематических перегрузок в нормальном режиме.

Режимы работы трансформатора

Наиболее экономичной работа трансформатора по ежегодным издержкам и потерям будет в случае, когда в часы максимума он работает с перегрузкой (эксплуатация же стремится работать в режимах, когда в часы максимума загрузки данного трансформатора он не превышает свою номинальную мощность). В реальных условиях значение допустимой нагрузки выбирается в соответствии с графиком нагрузки и коэффициентом начальной нагрузки и зависит также от температуры окружающей среды, при которой работает трансформатор.

Коэффициент нагрузки, или коэффициент заполнения суточного графика нагрузки, практически всегда меньше единицы:

В зависимости от характера суточного графика нагрузки (коэффициента начальной загрузки и длительности максимума), эквивалентной температуры окружающей среды, постоянной времени трансформатора и вида его охлаждения согласно ГОСТ допускаются систематические перегрузки трансформаторов.

Перегрузки силовых трансформаторов

Перегрузки определяются преобразованием заданного графика нагрузки в эквивалентный в тепловом отношении (рис. 3.5). Допустимая нагрузка трансформатора зависит от начальной нагрузки, максимума нагрузки и его продолжительности и характеризуется коэффициентом превышения нагрузки:

Допустимые систематические перегрузки трансформаторов определяются из графиков нагрузочной способности трансформаторов, задаваемых таблично или графически. Коэффициент перегрузки передается в зависимости от среднегодовой температуры воздуха /сп вида охлаждения и мощности трансформаторов, коэффициента начальной нагрузки кн н и продолжительности двухчасового эквивалентного максимума нагрузки tmах.

Для других значений tmax допустимый можно определить по кривым нагрузочной способности трансформатора.

Если максимум графика нагрузки в летнее время меньше номинальной мощности трансформатора, то в зимнее время допускается длительная 1%я перегрузка трансформатора на каждый процент недогрузки летом, но не более чем на 15 %. Суммарная систематическая перегрузка трансформатора не должна превышать 150 %. При отсутствии систематических перегрузок допускается длительная нагрузка трансформаторов током на 5 % выше номинального при условии, что напряжение каждой из обмоток не будет превышать номинальное.

На трансформаторах допускается повышение напряжения сверх номинального: длительно — на 5 % при нагрузке не выше номинальной и на 10% при нагрузке не выше 0,25 номинальной; кратковременно (до 6 ч в сутки) — на 10 % при нагрузке не выше номинальной.

Дополнительные перегрузки одной ветви за счет длительной недогрузки другой допускаются в соответствии с указаниями заводом — изготовителя. Так, трехфазные трансформаторы с расщепленной обмоткой 110 кВ мощностью 20, 40 и 63 М ВА допускают следующие относительные нагрузки: при нагрузке одной ветви обмотки 1,2; 1,07; 1,05 и 1,03 нагрузки другой ветви должны составлять соответственно 0; 0,7; 0,8 и 0,9.

Расчет номинальной мощности трансформатора

Номинальная мощность, MB • А, трансформатора на подстанции с числом трансформаторов п > 1 в общем виде определяется из выражения

Для сетевых подстанций, где примерно до 25 % потребителей из числа малоответственных в аварийном режиме может быть отключено, обычно принимается равным 0,75…0,85. При отсутствии потребителей III категории К 1-2 = 1 Для производств (потребителей) 1й и особой группы известны проектные решения, ориентирующиеся на 50%ю загрузку трансформаторов.

Рекомендуется широкое применение складского и передвижного резерва трансформаторов, причем при аварийных режимах допускается перегрузка трансформаторов на 40 % на время максимума общей суточной продолжительностью не более 6 ч в течение не более 5 сут.

При этом коэффициент заполнения суточного графика нагрузки трансформаторов кн в условиях его перегрузки должен быть не более 0,75, а коэффициент начальной нагрузки кпн — не более 0,93.

Так как К1-2 1 их отношение К = К 1-2 / К пер. всегда меньше единицы и характеризует собой ту резервную мощность, которая заложена в трансформаторе при выборе его номинальной мощности. Чем это отношение меньше, тем меньше будет закладываемый в трансформаторы резерв установленной мощности и тем более эффективным будет использование трансформаторной мощности с учетом перегрузки.

Завышение коэффициента к приводит к завышению суммарной установленной мощности трансформаторов на подстанции.

Уменьшение коэффициента возможно лишь до такого значения, которое с учетом перегрузочной способности трансформатора и возможности отключения неответственных потребителей позволит покрыть основную нагрузку одним оставшимся в работе трансформатором при аварийном выходе из строя второго трансформатора.

Таким образом, для двухтрансформаторной подстанции

В настоящее время существует практика выбора номинальной мощности трансформатора для двух трансформаторной подстанции с учетом значения к = 0,7, т.е.

Формально выражение (3.14) выглядит ошибочно: действительно, единица измерения активной мощности — Вт; полной (кажущейся) мощности — ВА. Есть различия и в физической интерпретации S и Р. Но следует подразумевать, что осуществляется компенсация реактивной мощности на шинах подстанции 5УР, ЗУР и что коэффициент мощности cos ф находится в диапазоне 0,92… 0,95.

Тогда ошибка, связанная с упрощением выражения (3.13) до (3.14), не превышает инженерную ошибку 10%, которая включает в себя и приблизительность значения 0,7, и ошибку в определении фиксированного Рмах

Таким образом, суммарная установленная мощность двухтрансформаторной подстанции

При этом значении к в аварийном режиме обеспечивается сохранение около 98 % Рмах без отключения неответственных потребителей. Однако, учитывая принципиально высокую надежность трансформаторов, можно считать вполне допустимым отключение в редких аварийных режимах какойто части неответственных потребителей.

При двух и более установленных на подстанции трансформаторах при аварии с одним из параллельно работающих трансформаторов оставшиеся в работе трансформаторы принимают на себя его нагрузку. Эти аварийные перегрузки не зависят от предшествовавшего режима работы трансформатора, являются кратковременными и используются для обеспечения прохождения максимума нагрузки.

Далее приведены значения кратковременных перегрузок масляных трансформаторов с системами охлаждения М, Д, ДЦ, Ц сверх номинального тока (независимо от длительности предшествующей нагрузки, температуры окружающей среды и места установки).

Аварийные перегрузки масляных трансформаторов со всеми видами охлаждения:

Для трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов указанные перегрузки относятся к наиболее нагруженной обмотке.

Источник

Назначение трехфазного трансформатора.

Преобразование электрического тока, передаваемого на дальние расстояния может быть осуществлено тремя однофазными трансформаторами, но такой аппаратный комплекс имеет значительные размеры и массу. Одно из преимуществ трехфазного трансформатора как раз и заключается в небольших размерах относительного данного комплекса. Это преимущество достигается благодаря расположению трех обмоток на общем магнитопроводе. Они могут использоваться в электрических сетях, мощность которых не превышает 60 кВА.

Главная задача трехфазного трансформатора заключается в преобразовании параметров электрического тока так, чтобы в случае нагрева проводов потери были минимальными. Чтобы этого достичь, силу тока уменьшают, а напряжение увеличивают, таким образом, чтобы мощность оставалась постоянной. Когда электрическая энергия доходит до потребителя, напряжение уменьшают до отметки в 380 В. Существует два основных вида трехфазных трансформаторов:

1. Сухие трансформаторы.
2. Масляные трансформаторы.

В сухих трансформаторах тепло от токоведущих элементов отводится воздушным потоком. Такая система охлаждения эффективна при использовании в аппаратах мощностью до 4000 кВА и напряжением обмоток до 35 кВ. Они используются в местах, где повышенные требования к безопасности сотрудников. Основные преимущества данного вида трансформаторов: возможность установки близко к людям и оборудованию, высокая степень безопасности, простота использования, экологичность. К недостаткам можно отнести: небольшое разнообразие моделей, чувствительность к условиям окружающей среды.

«Расчет характеристик трехфазного трансформатора» 👇

Масляные трансформаторы значительно опаснее сухих. При их эксплуатации необходимо специальное обслуживание и постоянный контроль, что способствует увеличению эксплуатационных расходов. Еще одним существенным недостатком масляных трансформаторов является сложность транспортировки из-за необходимости использования специальных станций доставки масла. К преимуществам относятся: относительно невысокая зависимость от условий окружающей среды, отсутствие межвитковых и межслойных замыканий и т.п.

Расчет и основные параметры трехфазных трансформаторов

К основным параметрам трехфазных трансформаторов относятся:

1. Номинальная мощностью
2. Номинальное напряжение на первичной обмотке.
3. Номинальное вторичное напряжение на зажимах вторичной обмотки.
4. Номинальные токи.

Допустим, что необходимо рассчитать характеристики трехфазного трансформатора (соединенного способом звезда-звезда), исходными данными будут: мощность — 100 кВ*А, номинальное напряжение на зажимах первичной обмотки трансформатора — 6100 В, напряжение холостого хода на зажимах вторичной обмотки – 420 В; напряжение короткого замыкания — 6 %, мощность короткого замыкания — 2500 Вт, мощность холостого хода – 620.

Сначала рассчитывается номинальный электрический ток первичной обмотки по следующей формуле:

где, Sн – мощность трансформатора; U1н — номинальное напряжение на зажимах первичной обмотки трансформатора.

После этого рассчитывается ток холостого хода:

$Ioф = 0,07 * I1н = 0,07 * 9,5 = 0,66 А$

Формула для расчета коэффициента мощности при холостом ходе выглядит следующим образом:

где, Ро — мощность холостого хода

Теперь можно рассчитать сопротивления обмоток. Формула для расчета сопротивления короткого замыкания следующая:

$Zк = U1кф / I1кф = 193 / 9,5 = 20,3 Ом$

Так как первичная обмотка подключена по схеме «звезда», то:

$I1кф = Iн = 9,5 Ом$

Отсюда:

где Рк — мощность короткого замыкания

Таким образом сопротивление первичной обмотки рассчитывается по следующим формулам:

$R1 = R’2 = Rk / 2 = 9,2 / 2 = 4,6 Ом$

$X1 = X’2 = Xk / 2 = 18.1/2 = 9,05 Ом$

Для вторичной обмотки:

$R2 = R’2 / nф(2) = 4,6 / 256 = 0,017 Ом$

$X2 = X’2 / nф(2) = 9,05 / 256 = 0,035 Ом$

Сопротивления намагничивающей сети рассчитываются следующим образом:

Способы и последовательность расчета характеристик трехфазных трансформаторов могут отличаться друг от друга в разных случаях, так как они зависят от состава исходных данных и поставленных задач расчета. Например, в некоторых случаях необходимо рассчитать коэффициент трансформации:

$kт = w1 / w2$

где, w1 и w2 – количество витков одной фазы обмоток

А формула для расчета тока короткого замыкания может иметь следующий вид:

$Ik = Iном * (100 / uk)$

где, Iном — номинальный ток трансформатора; uk – напряжение короткого замыкания

Коэффициент полезного действия трехфазного трансформатора может быть рассчитан следующим образом:

$n = Р2 / Р1$

где, Р1 — мощность, потребляемая из сети трансформатором; Р2 — мощность, отдаваемая трансформатором в нагрузку.