Розрахунок економічних режимів роботи силових трансформаторів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Розрахунок економічних режимів роботи силових трансформаторів



1. Визначення номінальних параметрів трансформатора

трансформатор напруга навантаження

Номінальні струми первинної і вторинної обмоток трансформатора визначаються за формулою

(1.1)

де - номінальний струм і-ої обмотки, А.

S_н - номінальна потужність трансформатора, кВА;

U_ні - номінальна лінійна напруга і-ої обмотки трансформатора, кВ.

Визначення фазних напруг обмоток трансформатора

(1.2)

2. Розрахунок параметрів для побудови залежності вторинної напруги від характеру навантаження

Побудова ведеться за формулою:

,

де - кут, що визначається коефіцієнтом потужності.

2.1Визначення повного, активного та реактивного опору короткого замикання визначаємо по формулі.

, Ом (2.1)

, Ом (2.2)

, Ом (2.3)

де Р_к - втрати потужності короткого замикання, Вт,

- діюче значення фазної напруги к.з, В,

- напруга к.з в%,

- номінальний первиний струм трансформатора, А.

Ом

Ом

Ом

Залежність змінювання вторинного навантаження трансформатора від характеру навантаження визначаємо розрахунковим шляхом згідно виразу

(2.4)

де - змінювання вторинної напруги трансформатора, %;

в = I₂/I_н - коефіцієнт навантаження трансформатора;

u_ка - активна складова напруги короткого замикання;

u_кр - реактивна складова напруги короткого замикання.

, (2.5)

де U_нф - номінальна фазна напруга трансформатора, кВ.

Реактивна складова напруги короткого замикання

(2.6)

Залежність ?u = f(ц₂) розраховуємо для номінального навантаження при зміні ц₂ в межах від + 90⁰ до - 90⁰ з обов'язковим показом характерних точок.

За результатами розрахунку побудували залежність ?u = f(ц₂)

Висновок: За результатами аналізу отриманих даних встановлено;

При активно-індуктивному навантажені ?u може змінюватись до 1,89%

При індуктивному навантажені вторинна напруга збільшується від 1,89% до 6,22%, відповідно, при 0⁰ і 90⁰.

При ємнісному навантажені ?u змінюватиметься при ц₂=15⁰ ?u=0, при -90⁰ ?u=-6,22

3. Розрахунок зовнішніх характеристик трансформаторів

Зовнішня характеристика трансформатора - це залежність вторинної напруги від коефіцієнта навантаження трансформатора при постійній напрузі, частоті і cos ц_2.

при

cos ц₂ = 1 і cos ц₂ = 0,8 при ц₂ > 0 і ц₂ < 0

Визначаємо значення вторинної напруги у відсотках при даних значеннях cos ц_2, тобто при активному, індуктивному і ємнісному навантаженні.

(3.1)

де ?u_% - змінювання вторинної напруги трансформатора, яка визначається з виразу (2.4).

(3.2)

Визначаємо значення І_хх по відношенню до номінального, згідно завдання



І_хх=0,035І_н

0,035І_н< в<1.5І_н

Висновок:

При cos ц₂ = 1, тобто при активному навантажені вторинна напруга змінюється від 1 до 0,972 тобто на 2,8%.

При cos ц₂ = 0,8, тобто при індуктивному навантажені вторинна напруга змінюється від 1 до 0,921, тобто на 7,9%.

При cos ц₂ = 0,8 при ц₂ <0 тобто при ємнісному навантажені вторинна напруга зростає від 1 до 1,079 тобто на 7,9%.

4. Розрахунок залежності К.К.Д. трансформатора від величини навантаження

Залежність к.к.д. (з) трансформатора від коефіцієнта навантаження визначають за формулою

(4.1)

де Р₀ - втрати холостого ходу трансформатора, Вт;

Р_кн - втрати короткого замикання трансформатора при номінальному навантаженні, Вт;

S_н - номінальна потужність трансформатора, кВт.

Розрахунок к.к.д. треба вести для значень cos ц₂ = 0,8 та cos ц₂ = 1 при змінюванні ступеня навантаження в межах від 0 до 1,5.

Визначаємо при якому значені к.к.д. буде максимальним.



(4.2)

Тобто к.к.д. набуває найбільшого значення при такому навантаженні, при якому втрати короткого замикання дорівнюють втратам холостого ходу, або, як прийнято казати, змінні втрати дорівнюють постійним. З (4.2) отримуємо

Висновок:

Трансформатор буде працювати з максимальним ккд при коефіцієнті навантаження в=0,753.

Значення ккд буде найбільшим при активному навантажені cos ц₂ = 1.

При cos ц₂ = 0,8 ккд змінюється на 23,5% при зміні в від 0,035 до 1,5.

При cos ц₂ = 1 ккд змінюється на 20,1% при зміні в від 0,035 до 1,5.

5. Визначення допустимого навантаження на трансформатори при паралельній роботі

Напруга у відносних одиницях для трансформаторів.

U₁=1; U₂=1,05

S_Н1=S_Н2=560 кВА

U_{К % 1}=U_{К % 2}=6,5%

Визначаємо коефіцієнт трансформації при заданих вторинних напругах.

(5.1)



(5.2)

Визначаємо номінальний струм трансформаторів при заданій вторинії напрузі.

(5.3)

(5.4)

Визначаємо загальний струм навантаження мережі при заданому режимі роботи.

(5.5)

Визначаємо різницю коефіцієнтів трансформації

(5.6)

Визначаємо зрівняльний струм, що протікає в обмотках паралельно включених трансформаторів при вимкненому навантажені.

(5.7)

Визначаємо кут між векторами U₂ і І_зр

(5.8)

Визначаємо струми навантаження трансформаторів без урахування зрівняльного струму.

(5.9)



Визначаємо струми навантаження трансформаторів з урахуванням зрівняльного струму.

(5.10)

(5.11)

Умова ,

Аналогічно розраховуємо при індуктивному режимі навантаження:

Умова ,

Визначаємо перевантаження трансформаторів

(5.12)

перевантаження.

(5.13)



недовантаження

Аналогічним чином визначаємо при .

недовантаження

перевантаження

Висновки:

Якщо включені на паралельну роботу два трансформатори з різними коефіцієнтами трансформації, які перевищують ДСТУ норму, то при активному навантажені дані трансформатори будуть перевантажені: трансформатор з більшим коефіцієнтом трансформації буде перевантажений на 6.2%, а трансформатор з меншим коефіцієнтом трансформації перевантажений на 26,41%, а при перший буде недовантажений на 20%, а другий перевантажений на 36,4%.

6. Визначення допустимого навантаження на трансформатори при паралельній роботі з різними u_к

S_н1= S_н2=560 кВА

u _{к % 1}=6,5%

u_{к % 2}=6,5*1,1=7,15%

Визначаємо первинні струми трансформаторів

І_н11=І_н12= (6.1)

І_н11=І_н12=

Визначаємо вторинні струми трансформаторів



І_н21=І_н22= (6.2)

І_н21=І_н22=

Визначаємо загальний номінальний струм, на який можна завантажити 2 трансформатори

(6.3)

Визначаємо вторинні струми трансформаторів при їх паралельній роботі з різними и_к.

(6.4)

(6.5)

Розрахунок відхилень струмів від номінальних:

(6.6)



Висновок:

Трансформатор з меншою напругою к.з. буде перевантажений на 4,75%, а другий, з більшою напругою к.з. - недовантажений на 4,77%.

7. Економічні режими роботи трансформатора

Передача потужності через трансформатор супроводжується втратами, потужності в активному и реактивному опорах обмоток, також втратами пов'язаними з намагнічуванням сталі.

Сумарні втрати потужності в трансформаторі активні кіловат, реактивні кило вар розраховують за формулами.

Реактивні втрати потужності холостого ходу трансформатора, кВАР:

?Q₀=0,01• i₀ • S_ном (7.1)

?Q₀₁= 0,01 • 6.5 • 560=36.4кВАР;

?Q₀₂=0.01 • 2.4 • 160=3.84кВАР;

Розраховуємо реактивні втрати короткого замикання, кВАР:

?Q_кз=0,01 • U_k • S_ном (7,2)

?Q_кз1= 0,01 • 6,5 • 560=36.4 кВАР

?Q_кз2=0,01 • 6,5 • 160=10.4кВАР

Припустимо, що на підстанції встановлено трансформатори TV1 i TV2. Номінальна потужність другого трансформатора менше за потужність першого. Для кожного трансформатора крива приведених втрат побудована, виходячи з виразу:

?P_m=(?P_o + k_e * ?Q_o) + (?P_{к..з. +} к_е • ?Q_к.з) (7,3)

?P₁ = (6 + 0.08 * 36.4) +* S² = 8.912 + 43 * 10^-6 * S²

?P₂ = (0.615 + 0.08 * 3.84) + * S² = 0.92 + 91.5 * 10^-6 * S²

Знаходимо точку перетину кривих прирівнюючи TV1 та TV2:

?P₁ = ?P₂ (7,4)

8.912 + 43 * 10^-6 * S² = 0.92 + 91.5 * 10^-6 * S²

8.912 - 0.92 = 91.5 * 10^-6 * S² - 43 * 10^-6 * S²

7.99 = 48.5 * 10^-6 * S²

S² = 7.99/ 48.5 * 10^-6

S² = 164742.2

S = 405

Знаходимо сумарне навантаження на шинах:

(7.5)

(6.615 + 0.08 * 40.24) + ? *(12.1 + 0.08 * 46.8) *

9.83 +0.0000152 * S²

S= 405

Висновок: Намалювавши залежності і проаналізувавши їх я зробив висновок, що зона економічної роботи трансформаторів лежить точці 405.



Висновок

В роботі визначені номінальні струми та напруги первинної і вторинної обмоток трансформаторів. Розраховане залежність змінювання вторинної напруги трансформатора від характеру навантаження і визначено, що при активному навантаження змінювання напруги дорівнює 1,71%.

При розрахунках зовнішньої характеристики встановлено, що характеристика представляє собою пряму лінію, яка при активному і індуктивному навантаженні мас слабо падаючий характер, а при ємнісному навантаженні збільшується.

Трансформатор досягає найбільшого ккд у роботі при навантаження
рійному 0,367 від номінального.

В умовах роботи з різними коефіцієнтами трансформації к₂> к₁ перший трансформатор працюватиме у недовантаженому режимі, а другий навпаки.

При паралельній роботі трансформаторів другий трансформатор, який має більшу напругу КЗ на десять відсотків по відношенню до першого, буде недовантажений на 4,761%.

Размещено на Allbest.ru