Электроэнергетические системы и сети (стр. 3 )

. (2.4)

При уточнённых расчётах рабочих режимов и при расчётах токов короткого замыкания применяется схема замещения в виде трёхлучевой звезды [4,с.28-31].

Проводимости схемы замещения трансформатора:

активная , (2.5)

реактивная . (2.6)

Для приведения параметров схемы замещения трансформатора к классу низшего напряжения (, , , ) в формулах (2.1, 2.2, 2.5 и 2.6) необходимо заменить на или применить формулы:

, ,

где – номинальный коэффициент трансформации.

Значение номинального коэффициента трансформации рассчитывается по формуле:

. (2.7)

При приведении параметров схемы замещения понижающего трансформатора к классу низшего напряжения идеальный трансформатор следует изобразить со стороны подачи питания, то есть до параметров схемы замещения (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Схема замещения понижающего двухобмоточного силового трансформатора

с приведением параметров к классу низшего напряжения

Алгоритм расчёта режима работы трёхфазного двухобмоточного трансформатора обычной конструкции по «данным начала»

Рассчитывается мощность S10 в поперечной ветви схемы замещения (рис.2.4) т. е. потери мощности в магнитопроводе ΔSМП:

S10=ΔSМП =. (2.8)

Рис.2.4. Схема замещения понижающего трёхфазного двухобмоточного трансформатора обычной конструкции

В соответствии с условием баланса мощностей для узла 1 рассчитывается мощность , поступающая в обмотки ВН трансформатора:

. (2.9)

Нагрузочные (переменные) потери мощности в обмотках трансформатора:

. (2.10)

Мощность , подходящая к шинам НН, меньше мощности, поступающей в обмотки ВН, на величину потерь мощности в обмотках трансформатора:

. (2.11)

Следует отметить, что эта мощность равна мощности S2, отходящей от шин НН, и равна мощности нагрузки SНГ, т. е. полезно отпущенной.

Потери мощности в трансформаторе определяются суммированием потерь мощности в магнитопроводе и обмотках:

. (2.12)

Падение напряжения в обмотках трансформатора:

. (2.13)

Комплексное значение напряжения в узле 2, приведённое к классу ВН, меньше напряжения узла 1 на величину падения напряжения в обмотках трансформатора:

= U1–DU12. (2.14)

Модуль напряжения на вводах НН (узел 2) трансформатора:

. (2.15)

Абсолютное значение потери напряжения в обмотках трансформатора рассчитывается по выражению:

, (2.16)

а относительное – по выражению (1.15).

Ток, подходящий к узлу 1 (к трансформатору)

. (2.17)

Ток в поперечной ветви схемы замещения:

I10 = Y10.U1Ф . (2.18)

В соответствии с первым законом Кирхгофа для узла 1 ток в обмотке ВН трансформатора :

I12 = I1 – I1

Ток I2 в обмотке НН трансформатора:

I2 = . I12 = =I2Ðφ2. (2.20)

Коэффициент полезного действия режима работы трансформатора рассчитывается по формуле (1.18).

Коэффициент загрузки трансформатора рассчитывается по формуле

, (2.21)

где – полная мощность нагрузки на вводах НН трансформатора.

Коэффициент активной мощности (коэффициент мощности) нагрузки рассчитывается по формуле

Cos, (2.22)

где – активная мощность нагрузки на вводах НН трансформатора.

Алгоритм расчёта режима работы трёхфазного

двухобмоточного трансформатора с расщеплением

обмотки низшего напряжения на две ветви

Расчёт режима работы трансформатора, у которого одинаковые значения номинальных напряжений и мощностей ветвей расщепления, выполняется аналогично расчёту режима трансформатора обычной конструкции, алгоритм которого изложен выше.

Расчёт режима работы трансформатора, у которого различные значения номинальных напряжений ветвей расщепления (UНОМ, Н1 UНОМ, Н2) и мощностей, выполняется на основе схемы замещения (рис. 2.5) в следующей последовательности.

Рассчитывается мощность S10 в поперечной ветви схемы замещения по формуле (2.8). Мощности = , поступающие в продольные ветви схемы замещения трансформатора, рассчитываются в соответствии с условием баланса для узла 1:

. (2.23)

Нагрузочные (переменные) потери мощности в каждой из ветвей:

. (2.24)

Рис.2.5. Схема замещения понижающего двухобмоточного

трансформатора с расщеплением обмотки НН на две ветви

Мощности и меньше мощностей и на величину потерь мощности в обмотках ветвей расщепления трансформатора:

; . (2.25)

Следует отметить, что сумма мощностей (S2+S3) равна мощности нагрузки SНГ.

Потери мощности в трансформаторе определяются суммированием потерь мощности в магнитопроводе и обмотках:

. (2.26)

Падение напряжения в продольных ветвях схемы замещения трансформатора:

.

Комплексные значения напряжения в узлах 2 и 3, приведённые к классу ВН, меньше напряжения узла 1 на величину падения напряжения в продольных ветвях трансформатора:

== U1–DU12.

Модуль напряжения на вводах НН трансформатора:

в узле 2 (первая ветвь расщепления) и в узле 3 (вторая ветвь расщепления)

;

,

где ; .

Абсолютное значение потери напряжения в продольных ветвях схемы замещения рассчитывается по выражению:

,

а относительное – по выражению (1.15).

Ток, подходящий к узлу 1 (к обмотке ВН трансформатора) рассчитывается по формуле (2.17), а ток в поперечной ветви схемы замещения – по формуле (2.18).

В соответствии с первым законом Кирхгофа для узла 1 токи в продольных ветвях схемы замещения трансформатора

I12 = I13 = (I1 – I10)/2.

Токи I2 и I3 в ветвях расщепления обмотки НН трансформатора рассчитываются по формулам:

I2 = .I12 =I2Ðφ2; I3 = . I13 =I3Ðφ3.

Коэффициент полезного действия режима работы трансформаторарассчитывается по формуле

=((Р2+Р3)/ Р1)´100% . (2.27)

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОБРАБОТКЕ

РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЁТА И ВЫВОДАМ

Сформулировать выводы по выполненным расчётам установившихся режимов:

1) рассчитать КПД понижающего трёхфазного двухобмоточного трансформатора в двух рабочих режимах и сопоставить их значения;

2) записать абсолютные и относительные значения потерь мощности в обмотках, магнитной системе (магнитопроводе) и трансформаторе;

3) выписать значения напряжений на вводах ВН и НН понижающего трёхфазного двухобмоточного трансформатора и объяснить их отличие.

4) рассчитать абсолютные и относительные значения потери и падения напряжения в обмотках.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1. Что Вы понимаете под электрическим расчётом трёхфазного двухобмоточного силового трансформатора общего назначения? Что означает наличие штриха у качественных показателей режима работы электроэнергетической системы?

2. Какую исходную информацию необходимо иметь для выполнения расчёта режима работы трёхфазного двухобмоточного силового трансформатора общего назначения?

3. Как составить схему замещения и расчётную схему трёхфазного двухобмоточного силового трансформатора общего назначения?

4. Какие законы и методы используются при расчётах режимов трёхфазного двухобмоточного силового трансформатора общего назначения?

5. Как рассчитать:

1) параметры схемы замещения трёхфазного двухобмоточного силового трансформатора общего назначения ;

2) потери мощности в трёхфазном двухобмоточном силовом трансформаторе общего назначения;

3) падение и потери напряжения в обмотках трехфазного двухобмоточного силового трансформатора общего назначения ;

4) распределение мощностей в трёхфазном двухобмоточном силовом трансформаторе общего назначения ;

5) значение напряжения на вводах НН трёхфазного двухобмоточного силового трансформатора общего назначения при заданных значениях мощности и напряжения на вводах ВН?

6. Как влияет изменение мощности нагрузки на основные показатели режима работы трёхфазного двухобмоточного силового трансформатора общего назначения электрической системы при неизменном напряжении на вводах ВН?

7. Начертить векторную диаграмму напряжений и токов рабочего режима трёхфазного двухобмоточного силового трансформатора общего назначения.

8. Записать формулу для расчёта КПД трёхфазного двухобмоточного силового трансформатора.

р а б о т а 3

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ рабочего режима трёхфазного трёхобмоточного силового трансформатора общего назначения

(Продолжительность работы 4 часа, самостоятельная подготовка 2 часа)

ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Цель – изучение рабочих (установившихся) режимов трёхфазного трёхобмоточного силового трансформатора общего назначения, используя методы инженерных расчётов и персональный компьютер

ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

1.Изучить рекомендованную литературу [1, с. 66-72, 76-77]; [3, с. 113-123].

2.Письменно выполнить задание:

1) Что понимается под качественными и количественными показателями режима работы трёхфазного трёхобмоточного силового трансформатора общего назначения электрической системы? Что означает наличие штриха у качественных показателей режима работы элемента электроэнергетической системы?

2) Из чего состоит схема замещения трёхфазного трёхобмоточного силового трансформатора общего назначения и что понимается под её параметрами?

3) Что заменяют продольные и поперечные ветви схемы замещения трёхфазного трёхобмоточного силового трансформатора общего назначения?

4) Записать формулы для расчёта параметров схемы замещения трёхфазного трёхобмоточного силового трансформатора общего назначения.

5) Записать формулы для расчёта потери активной, реак-тивной и полной мощностей в трёхфазном трёхобмоточном трансформаторе.

6) Записать формулы для расчёта падения и потери напряжения в обмотках трёхфазного трёхобмоточного трансформатора общего назначения.

3. Составить схему замещения и расчётную схему понижающего трёхфазного трёхобмоточного трансформатора общего назначения и рассчитать её параметры (прил. 4).

4. Сформировать таблицы исходных данных к расчёту на ПК (прил.5) заданных режимов работы трёхфазного трёхобмоточного трансформатора общего назначения:

1) для расчёта основного режима максимальных нагрузок;

2) для расчёта основного режима минимальных нагрузок.

РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ

1. Рассчитать на ПК установившийся режим трёхфазного трёхобмоточного трансформатора при максимальных нагрузках.

2. Рассчитать на ПК установившийся режим трёхфазного трёхобмоточного трансформатора при минимальных нагрузках.