Визначення параметрів короткого замикання

3.4 Визначення параметрів короткого замикання

Визначення втрат короткого замикання

Основні втрати визначаються:

а) у обмотці НН

2,4∙10-12∙(3,65∙10⁶)²= 4061 Вт;

б) у обмотці ВН

2,4∙10-12∙(3,05∙10⁶)²= 4758 Вт.

Додаткові втрати в обмотці НН визначаються через коефіцієнт збільшення основних електричних втрат в обмотці ( коефіцієнт додаткових втрат) по (7.14) [1]:

а) число провідників обмотки в напрямі, паралельному напряму ліній магнітної індукції поля розсіяння для гвинтової обмотки

=2∙19=38;

б) коефіцієнт

=7,5∙10^-3∙38∙0,95/0,468=0,579.

в) число провідників обмотки в напрямі перпендикулярному напряму ліній магнітної індукції поля розсіяння

=8∙0,5=4;

г) коефіцієнт додаткових втрат для мідного прямокутного

1+0,095∙108∙2∙

∙(5∙10^-3)⁴∙4²=1,032.

Додаткові втрати в обмотці ВН визначаються аналогічно

а) число провідників обмотки в напрямі, паралельному напряму ліній магнітної індукції поля розсіяння =32,

б) коефіцієнт

=11,2∙10^-3∙32∙0,95/0,469=0,726.

в) число провідників обмотки в напрямі перпендикулярному напряму ліній магнітної індукції поля розсіяння 1∙10,5=10,5,

г) коефіцієнт додаткових втрат для мідного прямокутного

=1+0,095∙10⁸∙0,726²∙(2,12∙10^-3)⁴∙10,5²=1,011.

Основні втрати у відводах визначаються (приймаючи переріз відвода рівним перерізу витка обмотки):

а) довжина відводів для обмотки НН (для з'єднання в трикутник)

Коефіцієнт =7,5 при з'єднанні обмотки в зірку; =14 при з'єднанні обмотки в трикутник.Приймаємо для обмотки НН (з'єднання “зірка”)

=

7,5

;

Тоді

7,5∙0,469=3,518 м

де =0,469 м – осьовий розмір обмотки НН;

б) маса відведень НН

3,518∙292,8∙10^-6•8900=9,2 кг .

в) втрати у відведеннях НН

2,4∙10^-12∙(3,65∙10⁶)²∙9,2=294 Вт;

г) довжина відведень для обмотки ВН (для з'єднання в зірку)

=

7,5

;

=7,5∙0,469=3,5 м

де =0,469 м – осьовий розмір обмотки ВН;

д) маса відведень ВН

=3,5∙23,4∙1∙10^-6 8900= 0,7 кг

е) втрати у відведеннях ВН

2,4∙10^-12∙(3,05∙10⁶)²∙ 0,7=16 Вт;

Втрати в стінках бака і інших елементах конструкції до з'ясування розмірів бака визначаються приблизно по (7.25)

Коефіцієнт  визначається по табл. 7.1 [1]для потужності =740 кВА

=

0,017

,

тоді втрати

10∙0,017∙740=125,8 Вт.

Повні втрати короткого замикання

4061∙1,032+4758∙1,011+294+16+125,8=9437 Вт.

Для номінальної напруги обмотки ВН

=9437-0,05∙4758∙1,011=9196 Вт.

Відхилення розрахункового значення втрат короткого замикання від заданого (гарантійного) не повинне перевищувати 5% згідно стор. 304 [1],

або від заданих

=(9196-8900)∙100/8900=3,3 %.

Активна складова напруги короткого замикання (7.28) [1]

=9196/(10∙740)=1,24 %.

Реактивна складова напруги короткого замикання визначається по 7.32 [1]:

а) середній діаметр каналу між обмотками

(0,294+0,35)/2=0,322 м;

б) уточнюємо коефіцієнт

3,14∙0,322/0,469=2,16;

в) ширина приведеного каналу розсіяння для трансформатора з урахуванням нерівності радіальних розмірів обмоток НН  і ВН  (стр.323 [1])

=(0,322∙28∙10³+0,272∙0,022∙10³/3+

+0,379∙28,8∙10³/3)/0,322=0,0393 м

г) коефіцієнт, що враховує відхилення реального поля розсіяння від ідеального паралельного поля

(28∙10^-3+0,022+28,8∙10^-3)/(3,14∙0,469)=0,0535,

1-0,0535(1-2,73-1/0,0535)=0,9465,

д) коефіцієнт, що враховує нерівномірний розподіл витків обмотки по висоті із-за відключення регулювальних котушок, визначається згідно (7.35)[1]. Попередньо визначаємо:  згідно рис. А.14

=((11,7+4)∙4/2+12)∙10^-3=0,043 м

=0,043/0,469=0,092.

Потім

=1+0,469∙0,092²/(3∙0,0393∙0,9465)=1,04,

=3 – число фаз.

=7,9∙50∙246,7∙2,16∙0,0393∙0,9465∙

∙1,04∙0,1/12,16²=5,51 %.

Напруга короткого замикання

(5,51²+1,24²)^1/2=5,65%.

Відхилення розрахункового значення напруги короткого замикання від заданого (гарантійного) не повинне перевищувати 5% згідно стр.304 [1]:

=(5,65-5,6)∙100/5,6= 1%.

У тих випадках, коли набутого значення відхиляється більш ніж на 5 % заданого (гарантійного), його зміна в потрібному напрямі може бути досягнута за рахунок зміни реактивної складової . Невеликі зміни можуть бути одержані шляхом збільшення або зменшення осьового розміру обмотки  при відповідному зменшенні або збільшенні радіальних розмірів обмоток  і . Різкіша зміна  досягається зміною напруги одного витка  за рахунок збільшення або зменшення діаметру стрижня магнітної системи  або індукції, в ньому. Змінювати в цих цілях ізоляційна відстань  у бік зменшення не рекомендується.

Визначення механічних сил в обмотках і нагріву обмоток при короткому замиканні.

Сталий струм короткого замикання на обмотці ВН по (7.38) [1]: визначаємо попередньо по табл. 7.2 [1] потужність короткого замикання електричної мережі для класу напруги ВН =6000 В

=

500

кВА,

100∙71,3/(5,65∙(1+100∙740/(5,65∙500∙∙10³)))=

=1230 А,

Миттєве максимальне значення струму короткого замикання визначається:

=1+2,73^{-3,14•1,24/5,51}=1,492

=1,492∙1,42∙1230=2606 А.

Радіальна сила по 7.43 [1]

=0,628∙(2606∙286)²∙2,16∙0,9465∙10^-6=713206 Н.

Середнє що розтягує обмотки ВН по (7.48) і (7.49) [1]

 713206/(2∙3,14∙286∙23,4∙1)=17 Мпа

Дія радіальної сили звичайно не приводить до руйнування обмотки ВН. Звичайно для мідного допускається середнє значення  не більше 60 МПа (див. п.7.3 [1]), вважаючи, що при цьому в окремих точках поперечного перерізу обмотки ці напруги можуть досягати подвійного значення, тобто 120 МПа. Для алюмінію можна допустити =25 МПа.

Середнє стискаюче в обмотки НН по (7.48) і (7.49) [1]

713206/(2∙3,14∙19∙292,8)=20Мпа,

Стійкість внутрішньої обмотки при дії радіальних сил залежить від багатьох , в учбових розрахунках вона може бути приблизно оцінена по значенню . Для забезпечення стійкості цієї обмотки рекомендується не допускати в мідних обмотках більше 30 МПа і в алюмінієвих 15 МПа (стор. 340 [1]).

Осьові сили по рис. 7.11,в і (7.45,а) [1], А.15

713206∙0,0393/(2∙0,469)=29882 Н.

Відстань між крайніми витками із струмом при роботі трансформатора на нижчому ступені обмотки ВН (висота розриву в зоні регулювання) згідно рис. А.12

=((11,7+4)∙4+12)∙10^-3=0,075 м.

Осьова сила, викликана іншим поперечним полем (7.47) [1]

=713206∙0,075/(0,25∙0,9465∙4)=56514 Н

де  - відстань від поверхні стрижня трансформатора до стінки бака, попередньо складає 0,25 м;

 =4, для даної конструкції обмотки згідно рис. 7.11,в [1], А.15.

Максимальні стискаючісили в обмотках, рис. А.15

=29882+56514=86396 Н

=56514-29882=26632 Н

найбільша сила спостерігається у середині висоти обмотки НН

 (обмотка 1)де 86396 Н.

Н на міжвиткових прокладках обмотки НН.

Приймаємо: число прокладок по колу обмотки НН рівним числу рейок (=10, п.3.1.7) з технологічних причин (див. стор. 224 [1], рис.5.10)

=

10

,

ширину прокладок стор. 341 [1].

=

0,02

м,

Тоді

=86396∙10^-6/(10∙0,022∙0,02)=19,6 МПа.

Допустиме значення =18-20 МПа для трансформаторів потужністю до 6300 кВА.

Температура обмотки через  після виникнення короткого замикання

=670∙4/(12,5∙ (5,65/3,05)²- 4,49)+90=159.

- найбільша тривалість короткого замикання на виводах масляного трансформатора, приймається при короткому замиканні на сторонах з номінальною напругою 35 кВ і нижче .

Допустима температура обмотки 250 згідно табл. 7.6 [1].