Расчет напряжения при регулировании ответвлений трансформатора с РПН
В этой статье я хотел бы рассказать, как рассчитывается напряжение при регулировании ответвлений трансформатора с РПН.
Расчетное напряжение, соответствующее максимальному (крайнему «плюсовому» ответвлению (+∆U*рпн)) и минимальному положению (крайнему «минусовому» ответвлению (-∆U*рпн)) РПН определяется по формуле [Л1. 20]:
где: Ucр.ВН – среднее номинальное напряжение, кВ.
∆U*рпн — половина полного (суммарного) диапазона регулирования напряжения на стороне высокого напряжения трансформатора.
где: ∆Uрпн – диапазон регулирования РПН.
Рассмотрим пример расчета для трансформатора с напряжением 110 кВ и диапазоном регулирования ±9х1,78%.
1. Определяем диапазон регулирования напряжения, исходя из процентного соотношения:
2. Определяем напряжение при номере ответвлении 1 (максимальное положение РПН):
Umax.ВН = Ucр.ВН*(1+∆U*рпн) = 115*(1+0,1602) = 133,4 кВ
Если при расчете Umax.ВН, у Вас полученное значение напряжения, получается больше максимально допустимого для данной сети, то Umax.ВН принимается по представленной таблице в ГОСТ 721-77.
3. Определяем напряжение при номере ответвлении 19 (минимальное положение РПН):
Umin.ВН = Ucр.ВН*(1-∆U*рпн) = 115*(1-0,1602) = 96,6 кВ
Для каждого номера ответвления трансформатора, сведем все значения в таблицу 1.
Таблица 1 – Параметры регулирования трансформатора с РПН ±9х1,78%.
| Номер ответвления | Добавка напряжения,% | Напряжение ответвления, кВ |
|---|---|---|
| 1 (Umax.ВН) | +16,02 | 133,4 |
| 2 | +14,24 | 131,4 |
| 3 | +12,46 | 129,3 |
| 4 | +10,68 | 127,3 |
| 5 | +8,9 | 125,2 |
| 6 | +7,12 | 123,2 |
| 7 | +5,34 | 121,1 |
| 8 | +3,56 | 119,1 |
| 9 | +1,78 | 117,0 |
| 10 (Uср.ВН) | 0 | 115,0 |
| 11 | -1,78 | 113,0 |
| 12 | -3,56 | 110,9 |
| 13 | -5,34 | 108,9 |
| 14 | -7,12 | 106,8 |
| 15 | -8,9 | 104,8 |
| 16 | -10,68 | 102,7 |
| 17 | -12,46 | 100,7 |
| 18 | -14,24 | 98,6 |
| 19 (Umin.ВН) | -16,02 | 96,6 |
Для удобства пользования, можно использовать таблицы 1 – 4 ГОСТ 12965-85, где приводятся значения номинальных напряжений ответвлений обмоток, для трансформаторов с приводами переключающих устройств (ПБВ) и для трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) 110 кВ и 150 кВ.
Номинальные напряжения ответвлений обмоток
Всю литературу, которую я использовал при написании данной статьи, Вы можете скачать, кликнув по кнопке «СКАЧАТЬ».
Литература:
1. Расчет токов короткого замыкания для релейной защиты. И.Л.Небрат. 1998 г.
2. ГОСТ 721-77 – Системы электроснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии номинальные напряжения свыше 1000 В.
3. ГОСТ 12965-85 – Трансформаторы силовые масляные общего назначения классов напряжения 110 и 150 кВ.
Источник
Трансформаторы силовые — ГОСТ 30830-2002 — Требования к трансформаторам, имеющим обмотку с ответвлениями
Содержание материала
5 Требования к трансформаторам, имеющим обмотку с ответвлениями
5.1 Общие положения. Система обозначений диапазона регулирования
Требования настоящего раздела распространяются на трансформаторы, у которых только одна из обмоток имеет ответвления.
Для многообмоточных трансформаторов приведенные требования применяют к комбинации обмотки, имеющей ответвления, с любыми обмотками без ответвлений.
В автотрансформаторах ответвления иногда устанавливают в нейтрали, что приводит к изменению числа витков одновременно в обеих обмотках. Для таких трансформаторов параметры ответвлений устанавливают по соглашению между изготовителем и потребителем. Требования данного раздела должны выполняться во всех случаях, когда это выполнимо.
Основное ответвление располагают в середине диапазона регулирования, если не оговорено иное. Расположение остальных ответвлений определяют в соответствии с их коэффициентами ответвлений. Число ответвлений и диапазон регулирования напряжения трансформатора допускается обозначать в виде краткой записи изменений коэффициентов ответвлений в процентах (см. 3.5.3-3.5.7).
Примеры условных обозначений
Трансформатор с регулированием в обмотке на номинальное напряжение 220 кВ, в диапазоне регулирования которой имеется 21 ответвление, расположенные симметрично относительно номинального напряжения:
(220 ± 10 ´ 1 %)/11 кВ
Тот же трансформатор, ответвления в диапазоне регулирования которого расположены несимметрично относительно номинального напряжения:
кВ
Примечание — Условные обозначения характеризуют только устройство обмотки с ответвлениями, а не изменения напряжения в обмотке трансформатора в эксплуатации (см. 5.2 и 5.3).
Полные характеристики конкретных ответвлений должны быть указаны на заводской табличке (раздел 7).
На некоторых ответвлениях обмотка может иметь сниженную мощность вследствие ограничений напряжения или тока ответвления. Ответвления, на которых установлены такие ограничения, называют ответвлениями с максимальными напряжением и током (рисунки 1, 2, 3).
5.2 Напряжение ответвления. Ток ответвления. Стандартные значения диапазона регулирования напряжения. Ответвление с максимальным напряжением
Краткое условное обозначение диапазона и числа ступеней регулирования определяет диапазон изменения коэффициента трансформации. Полные данные параметров ответвлений должны быть дополнительно приведены в НД на конкретный трансформатор в табличном или текстовом виде с указанием значений мощности, напряжения и тока каждого ответвления, а также способа регулирования напряжения и возможных ограничений диапазона регулирования, в пределах которого все ответвления являются ответвлениями с полной мощностью.
Напряжение трансформатора регулируют при постоянном или переменном магнитном потоке.
Установлены следующие режимы регулирования напряжения:
а — регулирование при постоянном магнитном потоке: напряжение обмотки без ответвлений не зависит от положения переключателя, а напряжение обмотки с ответвлениями изменяется прямо пропорционально коэффициентам ответвлений;
б — регулирование при переменном магнитном потоке: напряжение обмотки с ответвлениями не зависит от положения переключателя, а напряжение обмотки без ответвлений изменяется обратно пропорционально коэффициентам ответвлений;
в — комбинированное регулирование напряжения: сочетание режимов а и б; применяют, например, в трансформаторах с большим диапазоном регулирования напряжения. Точка изменения режима соответствует ответвлению с максимальным напряжением ответвления. Для комбинированного режима регулирования напряжения характерно:
— применение режима а при использовании ответвлений с напряжениями ниже максимального;
— применение режима б при использовании ответвлений с напряжениями выше максимального.
Режимы регулирования напряжения а, б и в графически представлены на рисунках 1, 2 и 3 соответственно.
На рисунках приняты следующие обозначения:
UА, IA — напряжение и ток ответвления обмотки с ответвлениями;
UB, IB — напряжение и ток обмотки без ответвлений;
SAB — мощность ответвления;
1 — ответвление с полной мощностью в пределах диапазона регулирования;
2 — ответвление с максимальными напряжением и током в диапазоне регулирования со сниженной мощностью.
Указанный на оси абсцисс коэффициент ответвления в процентах показывает число эффективных витков в обмотке с ответвлениями по отношению к числу витков на номинальном ответвлении.
Рисунок 1 — Регулирование напряжения при постоянном магнитном потоке (режим а)
Рисунок 2 — Регулирование напряжения при переменном магнитном потоке (режим б)
Примечание — Значения максимальных токов ответвления выбраны произвольно.
Примечание — Значения максимальных токов ответвления выбраны произвольно.
Коэффициент ответвления, %
Рисунок 3 — Комбинированное регулирование напряжения (режим в)
Примечание — Точка изменения режима показана в положительном диапазоне регулирования и соответствует максимальному напряжению ответвления UA и максимальному току ответвления (IB — постоянное значение, не превышающее значения тока в точке изменения режима). Дополнительно показан максимальный ток ответвления (в диапазоне режима а), значение которого выбрано произвольно.
5.3 Мощность ответвления. Ответвления с полной мощностью. Ответвления со сниженной мощностью
Все ответвления должны быть ответвлениями с полной мощностью, за исключением случаев, указанных ниже.
В трансформаторах с раздельными обмотками мощностью до 2500 кВ·А включительно с диапазоном регулирования, не превышающим ± 5 %, ток ответвления в обмотке с ответвлениями должен быть равен номинальному току на всех отрицательных ответвлениях. Это значит, что основное ответвление является ответвлением с максимальным током.
В трансформаторах с диапазоном регулирования более ± 5 % могут быть указаны ограничения на напряжения или токи ответвлений, иначе они могут значительно превысить номинальные значения. При наличии таких ограничений соответствующие ответвления будут ответвлениями со сниженной мощностью.
Если коэффициент ответвления не равен единице, ток в ответвлениях с полной мощностью может превысить номинальный ток одной из обмоток. Это возможно, например, для отрицательных ответвлений в обмотке с ответвлениями в режиме а (см. рисунок 1) либо для положительных ответвлений регулировочной обмотки при режиме б в обмотке без ответвлений (см. рисунок 2). Для того чтобы необоснованно не завышать требований к обмотке, можно установить ответвление с максимальным током. В этом случае, начиная с этого ответвления, токи ответвлений обмотки должны будут иметь постоянные значения, т. е. остальные ответвления по направлению к крайнему ответвлению будут ответвлениями со сниженной мощностью (см. рисунки 1, 2 и 3).
В режиме комбинированного регулирования напряжения (см. 5.2, режим в) ответвление с максимальным напряжением, соответствующее точке изменения режимов при постоянном и переменном магнитных потоках (см. рисунок 3), одновременно должно быть ответвлением с максимальным током, если не оговорено иное. Это означает, что ток в обмотке без ответвлений не должен изменяться во всем диапазоне регулирования.
5.4 Требования к обмоткам с ответвлениями, устанавливаемые при запросах и заказах
При заказе трансформатора потребитель должен указать следующие данные:
а) обмотку, предназначенную для регулирования напряжения;
б) число и значения ступеней регулирования (или диапазон и число ступеней регулирования). Если в заказе не оговорено иное, диапазон регулирования должен быть симметричен относительно основного ответвления, а ступени регулирования в обмотке с ответвлениями должны быть одинаковыми. Если ступени регулирования должны быть неодинаковыми, это должно быть указано в заказе;
в) режим регулирования напряжения. Если применяется комбинированный режим, то должна быть указана точка изменения режима (ответвление с максимальным напряжением, см. 5.2);
г) имеется ли необходимость в ограничении максимального тока (для ответвлений со сниженной мощностью) и, при наличии таких указаний, — на каких ответвлениях.
Данные перечислений в и г рекомендуется представлять в виде таблицы типа заводских табличек (см. Б.3, приложение Б).
Перечисленные требования могут быть указаны потребителем двумя способами:
— указанием в запросе всех вышеперечисленных данных;
— регламентацией режимов нагрузки с указанием значений активной и реактивной мощностей, направлений потоков мощности и соответствующих напряжений под нагрузкой. В этом случае должны быть также указаны предельные значения коэффициента трансформации при полной и сниженной мощностях («метод шести параметров» по [3]). Основываясь на этой информации, изготовитель будет выбирать конструкцию обмотки с ответвлениями и определять значения ее номинальных параметров.
5.5 Требования к полному сопротивлению короткого замыкания
Если в НД не оговорено иное, полное сопротивление короткого замыкания пары обмоток относят к основному ответвлению (3.7.1). Для трансформаторов, имеющих обмотку с ответвлениями с диапазоном регулирования, превышающим ± 5 %, должны быть также указаны значения полного сопротивления короткого замыкания двух крайних ответвлений. У таких трансформаторов при проведении испытания на стойкость при коротком замыкании должны быть измерены эти три значения полного сопротивления короткого замыкания.
Если значения полных сопротивлений короткого замыкания даны для нескольких обмоток и, особенно, при различных номинальных мощностях пары обмоток, рекомендуется значение полного сопротивления короткого замыкания выражать не в процентах, а в омах на фазу, отнесенных к одной из этих обмоток. Указание значений параметров в процентах может привести к путанице из-за различий в практике выбора базисных параметров. Если полное сопротивление короткого замыкания задают в процентах, то должны быть четко указаны соответствующие базисные значения мощности и напряжения, к которым оно отнесено.
Примечание — При выборе потребителем значений полного сопротивления короткого замыкания должны быть выполнены требования ограничений падения напряжения и аварийного тока короткого замыкания. При оптимизации конструкции, проводимой с учетом потерь, определяют диапазон значений полного сопротивления короткого замыкания. При проектировании трансформатора для параллельной работы с другими установленными в сети трансформаторами должно быть обеспечено взаимное соответствие их полных сопротивлений короткого замыкания (см. [3]).
Наличие в запросе требований к параметрам полного сопротивления короткого замыкания не только на основном, но и на остальных ответвлениях налагает существенные ограничения при проектировании (например, в части расположения обмоток по отношению друг к другу и др.). Поэтому подробные требования должны быть обоснованы.
Для облегчения проектирования в заказе должен быть указан ряд полных сопротивлений короткого замыкания, ограниченный их крайними значениями в пределах полного диапазона регулирования, который рекомендуется представлять в виде графиков или таблиц.
Диапазон полных сопротивлений короткого замыкания должен быть таким, чтобы между положительным и отрицательным допусками, указанными в разделе 9, могло быть установлено среднее значение (приложение В). Изготовителем должны быть выбраны и гарантированы значения полного сопротивления короткого замыкания основного и крайних ответвлений, которые не должны превышать указанных предельных значений. Допускается отклонение значений от гарантированных в пределах допусков, указанных в разделе 9, но не допускается превышение значений, указанных без допуска.
5.6 Потери короткого замыкания и превышение температуры
Если диапазон регулирования трансформатора равен ± 5 %, а его номинальная мощность не превышает 2500 кВ·А, то значения потерь короткого замыкания и превышения температуры устанавливают только для основного ответвления. Испытание на нагрев проводят на этом ответвлении.
Если диапазон регулирования превышает ± 5 % или номинальная мощность более 2500 кВ·А, то в НД, помимо основного, должны быть также указаны ответвления, на которых изготовитель гарантирует значения потерь короткого замыкания. Эти значения должны быть отнесены к соответствующим токам ответвлений. Должны быть также указаны предельные значения превышения температуры для всех ответвлений при соответствующих мощности, напряжении и токе ответвления.
Если в НД предусмотрено испытание на нагрев, то его следует проводить на ответвлении с максимальным током, если не оговорено иное (обычно это ответвление является ответвлением с наибольшими потерями короткого замыкания). Потребляемая мощность на выбранном ответвлении при испытаниях на нагрев, проводимых для определения превышения температуры масла, должна соответствовать суммарным потерям на данном ответвлении, а ток этого ответвления является расчетным для определения превышения температуры обмотки над температурой масла. Испытания трансформаторов на нагрев проводят по ГОСТ 3484.2.
Типовые испытания на нагрев проводят для проверки системы охлаждения трансформатора, которая должна обеспечить отвод тепла при максимальных суммарных потерях на любом ответвлении и превышение температуры любой обмотки на любом ответвлении над температурой окружающей среды не выше установленных в НД предельных значений.
Хотя испытание на нагрев обычно проводят на ответвлении с максимальным током, суммарные потери, создаваемые при испытании для определения максимального превышения температуры масла, должны соответствовать наибольшему значению независимо от того, на каком ответвлении проводят испытание.
Источник
