Определение характеристик короткого замыкания

Определение потерь короткого замыкания

Потерями короткого замыкания (КЗ) трансформатора называются потери, возникающие в трансформаторе в режиме, когда первичная обмотка включена на ток, соответствующий номинальной мощности, а одна или более вторичных обмоток замкнуты накоротко.

Полные потери КЗ определяются из выражения:

(4.1).

где.

Pосн.вн и Pосн. нн — потери в обмотках ВН и НН соответственно;

Pд — потери в стенках бака и других металлических конструкциях трансформатора, вызванные полем рассеяния обмоток;

kДвн и kДнн — добавочные потери в обмотках ВН и НН соответственно.

Основные потери для алюминиевого провода определяются по формуле:

Pосн = 12,75· j2·M, Вт (4.2).

где.

М — масса металла каждой из обмоток, кг.

Для обмотки НН имеем:

Pосн.нн = 12,75· jнн2·Mнн, (4.3).

Pосн.нн = 12,75· 1,582·217,65 = 6922,49 Вт.

Для обмотки ВН имеем:

Pосн.вн = 12,75· jвн2·Mвн, (4.4).

Pосн.вн = 12,75· 1,622·321,35 = 10 760,5 Вт.

Добавочные потери от вихревых токов, вызванные собственным магнитным полем рассеяния обмоток, неодинаковы для отдельных проводников, различным образом расположенных в обмотке по отношению к полю рассеяния.

Для обмотки НН (алюминиевый провод прямоугольного сечения n>2) добавочные потери определяются по формуле:

kДнн = 1+0,037 вд2· a4· n2, (4.5).

Коэффициент вд вычисляется по формуле:

вд = b· m·kp/H0 (4.6).

Для обмотки ВН (алюминиевый провод круглого сечения) добавочные потери вычисляются по формуле:

kДвн = 1+0,017 вд12· a4· n2, (4.7).

Коэффициент вд1 вычисляется по формуле:

вд1 = b· m·kp/H0 (4.8).

где.

n — число проводников обмотки в направлении, перпендикулярном направлению линий магнитной индукции осевой составляющей поля рассеяния;

m — число проводников обмотки в направлении, параллельном направлению линий магнитной индукции осевой составляющей поля рассеяния;

b — размер проводника, параллельного направлению линий магнитной индукции осевой составляющей поля рассеяния;

— размер проводника, перпендикулярного направлению линий магнитной индукции осевой составляющей поля рассеяния;

H0 — общий диаметр обмотки в направлении, параллельном направлению линий магнитной индукции осевой составляющей поля рассеяния;

d — диаметр круглого проводника;

kp — коэффициент Роговского.

Значения a, b, d — в см; коэффициент kp = 0,95.

вд = 1,25· 168·0,95/80 = 2,49;

вд1 = 0,6· 1250·0,95/80 = 8,91;

kДнн = 1+0,037· 2,492·0,3854· 42=1,08;

kДвн = 1+0,017· 8,912·0,64· 12 = 1,175.

Определение основных потерь в отводах заключается в подсчете длины и массы металла в отводах. Этот подсчет может быть точно произведен только после окончательного установления конструкции отводов. На данном этапе возможен предварительный расчет массы отводов [4].

Как правило, сечение отвода равно сечению витка обмотки, т. е:

Потв = Пв, мм2; (4.9).

Потв.нн =167,5 мм²;

Потв.вн= 28,26 мм²;

Длина проводника отвода:

— при соединении в «звезду».

lотв.нн = 7,5· H0; (4.10).

— при соединении в «треугольник».

lотв.вн = 14· H0; (4.11).

lотв.вн = 14· H0 = 14· 80 = 1120 см;

lотв.нн = 7,5· H0 = 7,5· 80 = 600 см;

Масса металла отвода провода:

Мотв=Потв· lотв·г·10−8, (4.12).

где.

lотв — длина в см;

Потв — площадь с мм2;

г — плотность металла отвода в кг/м3 (для алюминия г = 2700 кг/м3).

Мотв. нн =167,5· 600·2700·10−8= 0,271 кг;

Мотв. вн =28,26· 1120·2700·10−8= 0,086 кг;

Основные потери в отводах определяем по формуле [4]:

Pотв = kм· j2·Mотв, (4.13).

где.

kм — коэффициент, зависящий от материала отвода: для алюминия — kм = 12,75.

Pотв.нн = 12,75· 1,582·0,271 = 8,63 Вт,.

Pотв.вн = 12,75· 1,622·0,086 = 2,86 Вт, Для трансформаторов мощностью 100…6300 кВ· А потери в стенках бака равны:

Pд = 10kд· S, (4.14).

где.

S — мощность трансформатора; кВ· А,.

kд — коэффициент потерь, который по справочным данным [4] равен.

kд = 0,01−0,015;

Pд = 10· 0,01·2500 = 250 Вт.

Окончательное значение потерь КЗ с учетом рассчитанных параметров будет равно:

Pк = 1,08· 6922,49+1,175·10 760,5+8,63+2,86+250 = 7739,23 Вт, или.

7739,23/23 500· 100 = 33%.