Учёт РПН трансформаторов при расчётах токов КЗ

Date: 2015-10-07; view: 908.

Полное сопротивление двухобмоточных трансформаторов выбирается по выражению:

, (13.15)

где U_k – напряжение короткого замыкания, %; U_н – номинальное напряжение трансформатора, кВ; S_н – номинальная мощность, MВ·А.

Активное сопротивление определяется по потерям КЗ в трансформаторе:

, (13.16)

где P_k – потери КЗ, Вт.

В выражениях (13.15) и (13.16) в качестве U_н можно подставить номинальное напряжение любой обмотки трансформатора. Сопротивление трансформатора будет приведено к тому напряжению, которое подставляется в выражения (13.15) и (13.16).

Индуктивное сопротивление трансформатора определяется по выражению:

. (13.17)

Все необходимые данные указываются в каталогах и на паспортах трансформаторов.

При расчетах необходимо иметь в виду, что на все данные трансформаторов имеют определенные разбросы. Например, действительная величина U_k трансформатора может отличаться от каталожной величины для этого трансформатора на 10 %; действительные потери короткого замыкания могут отличаться на 10 % .

Поэтому при расчетах токов КЗ следует пользоваться действительными данными, указанными в технической документации. Пользоваться каталожными данными можно только при проектировании, когда действительные данные неизвестны.

Схема замещения трехобмоточного трансформатора приведена на рис. 13.4. Для таких трансформаторов указывается три величины U_к для каждой пары обмоток: высшего-среднего (ВС), высшего-низшего (ВН) и среднего-низшего (СН).

Для большинства трансформаторов 220-110/35/6-10 кВ эти величины равны примерно 17, 10, 6 %. Величины U_к относятся к наибольшей из мощностей, обычно к обмотке высшего напряжения. Сопротивления лучей эквивалентной звезды сопротивлений трехобмоточного трансформатора определяются по системе уравнений:

;

; (13.18)

.

Определив U_кв, U_кс, U_кн по выражению (13.15), находят полные сопротивления лучей звезды в О_мах.

Рис. 13.4. Исходная схема и схема замещения трехобмоточного
трансформатора

Активное сопротивление большинства современных трехобмоточных трансформаторов достаточно большой мощности настолько мало, что не учитывается, а полные сопротивления считаются чисто индуктивными. Если требуется определить активные сопротивления трехобмоточного трансформатора, то следует учитывать, что указываемые в каталогах значения потерь короткого замыкания относятся к наиболее тяжелому случаю: обмотка высшего напряжения и одна из обмоток среднего или низшего напряжения загружены полностью, вторая обмотка среднего или низшего напряжения находится без нагрузки.

Трехобмоточные трансформаторы выполняются с мощностями среднего или низшего напряжения обмоток, равным 100 %, или 67 % мощности первичной обмотки. Для трансформатора с мощностью вторичной обмотки среднего или низшего напряжения, равной 100 % мощности обмотки высшего напряжения, активное сопротивление определяется по выражению:

. (13.19)

Сопротивление обмотки, мощность которой равна 67 % мощности обмотки высшего напряжения, определяется по величине R₁₀₀:

. (13.20)

Для питания крупных потребителей (сети крупных городов и промышленных предприятий) применяются трансформаторы с расщепленной обмоткой низшего напряжения. У таких трансформаторов имеются две одинаковые обмотки низшего напряжения с одинаковой схемой соединений и одинаковой мощностью каждой обмотки, равной 50 % мощности обмотки высшего напряжения. При расчете сопротивлений таких трансформаторов следует учитывать, что величина U_к для них указывается для мощности каждой обмотки низшего напряжения.

Практически все современные трансформаторы имеют ответвления от обмоток для регулирования напряжения. В большинстве случаев изменение сопротивления трансформатора при регулировании напряжения, а следовательно, и изменение тока КЗ из-за этого не учитывается. Но в ряде случаев эти изменения приходится учитывать и возникает вопрос о вычислении сопротивления трансформатора при изменении числа витков его обмоток. У большинства трансформаторов распределительной сети ответвления для регулирования напряжения выполняются на стороне обмотки высшего напряжения. В соответствии с ГОСТ 11677-75 требуется, чтобы все трансформаторы допускали длительную работу при напряжении питания, превышающем номинальное напряжение данного ответвления не более чем на 5 % при номинальной нагрузке и 10 % кратковременно (до 6 ч в сутки) или длительно при нагрузке 25 % номинальной. Для трансформаторов распределительных сетей с регулированием типов ПБВ и РПН с достаточной для практики точностью сопротивление трансформаторов для любого положения переключателя ответвлений Z_тр можно определить по формуле:

, (13.21)

где Z_т.н – сопротивление трансформатора, определенное по выражению (13.15) для номинального напряжения;

∆N – количество ответвлений; изменение напряжения при переводе переключателя в одно следующее положение, ОЕ.

В соответствии с ГОСТ для трансформаторов распределительных сетей предусмариваются два основных предела регулирования: для регулирования типа ПБВ – обычно ± 2х2,5 %; для регулирования типа РПН у трансформаторов 25 – 630 кВ·А, 6 – 35кВ ± 6х1,67 % = ± 10 %. Для трансформаторов большой мощности более высоких напряжений пределы регулирования доводят до ± 16 %.

Большинство трансформаторов в распределительных сетях имеют пределы регулирования типа ПБВ ± 2 х 2,5 %. Сопротивление таких трансформаторов, определенное по выражению (13.21), будет изменяться в пределах

.

При неизменном напряжении питания, равном номинальному напряжению основного ответвления U_н , и питания от системы бесконечной мощности ток трехфазного КЗ на выводах низшего напряжения будет изменяться в следующих пределах:

.

При регулировании типа РПН в пределах ±10 % сопротивление трансформатора будет изменяться в пределах:

,

а ток – в пределах

.

Допускается работа трансформаторов при напряжении на его вводе на 10 % превышающем номинальное напряжение.

Значение токов КЗ (за единицу принят ток КЗ при номинальном напряжении U_н) при различных напряжениях питания U_р и различных положениях переключателя ответвлений следующие:

За расчетное напряжение питания U_р принимается вторичное напряжение трансформаторов, питающих распределительную сеть. Для современных трансформаторов – это 38,5; 11 и 6,6 кВ, что составляет 1,1 номинального напряжения сетевых трансформаторов 35; 10 и 6 кВ. Следовательно, расчетные условия (расчетное напряжение, равное 1,1 номинального напряжения сетевых трансформаторов, и номинальное сопротивление) соответствуют среднему значению тока КЗ 1,1. При установке переключателей ответвления при регулировании ПБВ в положения ±5 % токи КЗ отличаются всего на 5 % от расчетного, что вполне допустимо.

При регулировании типа РПН в пределах ±10 % возможные отклонения действительного тока от расчетного больше. Но трансформаторы с РПН имеют автоматическое управление, и отклонение действительного напряжения питания U_р от номинального напряжения U_р.н ответвления не превосходит одной ступени регулирования или 1,67 %. В этом случае при положении переключателя ответвлений (±10 %) ток будет равен:

,

или .

Следовательно, принятые расчетные условия обеспечивают определение расчетного тока КЗ при любых положениях ответвлений и питании от системы бесконечной мощности с точностью ±(5...10) %, что вполне достаточно. Действительные значения отклонений будут еще меньше, так как последовательно с сопротивлением трансформатора будет включено сопротивление линии распределительной сети.

Для трансформаторов с регулированием РПН в пределах ±16 % применяется автоматическое регулирование напряжения. Вопрос об учете изменения сопротивления трансформаторов решается в зависимости от местных условий, в основном от пределов действительного колебания напряжения.