Параметры силовых трансформаторов.

Силовые трансформаторы, имеющие значительные сопротивления, влияют на потери электроэнергии в сети, на отклонение напряжения у потребителей и поэтому должны учитываться при расчетах режимов электрических сетей.

1. Двухобмоточный трехфазный трансформатор.

Влияние трансформаторов на режим работы энергосистемы может быть учтено с помощью схемы замещения.

рис. 1

Г-образная схема замещения для одной фазы двухобмоточного трансформатора представлена на рис.2:

В этой схеме замещения поперечная ветвь намагничивания вынесена на зажимы первичного напряжения. Продольная ветвь схемы замещения содержит два сопротивления:

R_т = R₁ + R₂¹;

X_т = X₁ + X₂¹,

где R₁,X₁ – активное и индуктивное сопротивления первичной обмотки;

R₁¹,X₁¹ – активное и индуктивное сопротивления вторичной обмотки, приведенные к первичной обмотке;

I_0а – ток, обусловленный магнитными потерями в сердечнике трансформатора;

I_μ – ток, обуславливающий магнитный поток;

G_т, В_т – проводимости, которые определяют активную I_0а и реактивную I_0р = I_μ составляющие тока холостого хода – I₀.

Активная составляющая обусловлена потерей активной мощности – ΔР_м в магнитопроводе трансформатора, а реактивная определяет магнитный поток взаимоиндукции – Ф(t) обмоток трансформатора. В расчетах электросетей (U_ном < 220 кВ) двухобмоточный трансформатор представляют в упрощенной схеме замещения:

рис.3

В ней вместо ветвей намагничивания учитывается в виде дополнительной НГР потери активной мощности в сердечнике трансформатора и реактивная мощность намагничивания – Ф_μ, идущая на создание магнитного потока Ф(t). К числу параметров трансформатора относят следующие величины:

S_ном – номинальная мощность (кВ·а);

U­_1ном, U_2ном – номинальные первичные и вторичные напряжения (кВ);

Р₀ – потери активной мощности в режиме холостого хода (кВт);

i₀, % - ток холостого хода трансформатора;

Р_к – потери активной мощности в режиме короткого замыкания (кВт);

U_к, % - напряжение короткого замыкания (4…5%).

Эти данные позволяют определить все проводимости и сопротивления схемы замещения.

R_т, X_т определяют в результате опытов короткого замыкания. В этом опыте при замкнутой вторичной обмотке к первичной подводят номинальное напряжение и считают, что вся активная мощность Р_к практически полностью идет на нагрев обмоток трансформатора (ввиду малости потерь мощности в сердечнике).

,

Для определения X_т используют выражение для активной составляющей напряжения короткого замыкания:

;

.

Для мощных трансформаторов (S_1ном > 2500 кВ·а), у которых R_т << X_т величина U_ка очень мала и поэтому считают U_кр ≈ U_к:

.

Проводимости G_т и В_т определяют по результатам опытов холостого хода при разомкнутой вторичной обмотке, а к первичной подводят номинальное напряжение. В первичной обмотке протекает небольшой ток холостого тока – I₀ и поэтому считают ввиду малости потерь мощности на нагрев обмотки, что потребляемая мощность теряется на нагрев сердечника:

,

.

В опытах холостого хода трансформатор потребляет из сети реактивную мощность намагничивания:

,

.

Ток холостого хода имеет очень малую активную составляющую, поэтому можно считать, поэтому можно считать, что I₀ = I_m.

Тогда реактивная мощность намагничивания:

или (6)

откуда (7)