Расчет сопротивлений трансформатора с учетом рпн

Программа расчета сопротивлений двух и трехобмоточных тра-ров в Microsoft Excel

Данная статья посвящена программе по расчету сопротивлений для двух и трехобмоточных трансформаторов с учетом регулирования напряжений на стороне ВН (РПН) выполненная в программе Microsoft Excel.

Написать данную программу меня побудило, многочисленные вычисление при определении сопротивлений трансформатора с учетом регулирования напряжения, если такие расчеты Вам приходиться выполнять довольно-таки часто, то это изрядно утомительное занятие и есть большая вероятность, что из-за спешки или не внимательности, вы можете ошибиться.

Поэтому, я решил сделать программу расчета сопротивлений для наиболее часто встречающих в моей практике трансформаторов.

Потратив несколько часов своего времени, я создал данную программу, тем самым избавил себя от постоянных рутинных вычислений и ускорил процесс расчета токов короткого замыкания.

Перед тем как создавать данную программу, я предварительно выполнил с помощью калькулятора и листка бумаги, расчет сопротивлений для двух и трехобмоточного трансформатора и уже на основании выполненных расчетов, была создана программа.

Расчет сопротивлений в программе выполняется по методике, представленной в книге: «Расчет токов короткого замыкания для релейной защиты.» И.Л.Небрат. 1998 г.

Данная программа позволяет определить индуктивное сопротивление для:

Для удобства пользования, в данной программе приводятся справочные параметры силовых трансформаторов с высшим напряжением 35-330 кВ, взятые из РД 153-34.0-20.527-98 и из книги И.Л.Небрата.

Для лучшего понимания расчета сопротивлений, возле каждой ячейки расчета, указана формула, по которой выполняется расчет и из какой технической литературы взята формула.

Надеюсь, уважаемые посетители сайта, данная программа Вам также поможет, ускорить процесс определения сопротивлений трансформатора.

Источник

Расчет токов к.з. с учетом РПН трансформатора

Для расчета тока срабатывания ДЗ трансформатора необходимо определить максимальный сквозной ток проходящий через плечи дифференциальной защиты (характерная точка к.з. К₁). Исходная схема и схема замещения для расчета тока к.з. в точке К₁ показана на рис. 20. В данном случае мы находим максимальный сквозной ток к.з. при котором ток небаланса будет максимальным I_нб.max и от этого тока отстраивается ДЗ.

(1)

Исходя из практического опыта, величину тока срабатывания определяют по формуле

где k_Н – коэффициент надежности (запаса), равный 1,3-1,5 (ПУЭ).

Первоначально определяем сопротивление элементов в схеме замещения, Рис. 20.

Рис. 20.Исходная схема и схема замещения

Сопротивления трансформатора с учетом РПН при крайних и среднем положении регулятора РПН, приведенные к стороне высокого напряжения, рассчитывают по формулам:

где U_kср, U_kmin, U_kmax – значения напряжения к.з. трансформатора в относительных единицах при среднем и крайних (минимальном и максимальном) положениях регулятора РПН, определяется по таблице (см. Приложение V, таблица 9); ΔU_РПН=ΔU_РПН/100 – половина полного диапазона регулирования напряжения на стороне ВН трансформатора; ΔU_РПН=16 %.

При определении X_ТРmax берется значение U_max=126 кВ, соответствующее максимально допустимому напряжению в сети 110 кВ, Приложение V, таблица 11.

Приведенные расчеты сведены в таблицу 4.

Положение ответвления РПН	Uк	ΔUРПН	UВН	UНН	XТР
%	%	кВ	кВ	Ом
Минимальное	9,8	-16	96,6	57,16
Среднее	10,5	86,79
Максимальное	11,71	+16	133,4 (126)	116,19

Далее определяем токи кз на высокой и низкой сторонах силового трансформатора (т.К₁).

Максимальное значение тока кз в обмотке ВН трансформатора.

где U_ном – номинальное напряжение обмотки ВН, кВ; X_Сmin – сопротивление питающей сети при максимальном режиме работы системы, Ом.

Считая, что в максимальном режиме системы работают обе цепи питающей ЛЭП, получим

Максимальный ток к.з., приведенный к стороне НН будет равен

Минимальное значение тока к.з. в обмотке ВН трансформатора

где X_Сmax – сопротивление питающей сети в минимальном режиме работы системы, Ом; U_maxВН=126 кВ, наибольшее допустимое напряжение в сети 110кВ.

В минимальном режиме работы системы питание потребителей осуществляется по одной цепи ЛЭП, поэтому

Тогда минимальное значение тока кз на ВН будет равно

Минимальное значение тока к.з., приведенное к обмотке НН будет равно

Определение уставок и чувствительности продольной

Источник

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

Расчет сопротивлений трехобмоточного трансформатора с учетом РПН

В данной статье речь пойдет о расчете сопротивлений для трехобмоточного трансформатора с учетом регулирования напряжения на высокой стороне ВН (РПН). Данный вопрос очень актуален, в связи с частыми расчетами токов к.з (ТКЗ). Поэтому я и решил написать данную статью, чтобы у многих инженеров при расчете ТКЗ не возникало больше вопросов.

Как известно практически все современные трансформаторы на напряжение свыше 110 кВ идут уже со встроенными регуляторами напряжения РПН на стороне ВН (кроме Sн =2,5 МВА).

Цель РПН – это поддерживать на шинах низшего напряжения трансформатора, номинальное напряжение при эксплуатационных изменениях напряжения на стороне высшего напряжения.

Для лучшего понимания, как нужно рассчитывать сопротивления трехобмоточного трансформатора, которые потом используются в расчете ТКЗ, рассмотрим на примере.

Требуется определить сопротивление трехобмоточного трансформатора типа ТДТН -25000/110 с РПН ±9*1,78. Для расчета нам понадобятся следующие исходные данные:

• номинальные напряжения: Uвн = 115 кВ, Uсн = 37 кВ, Uнн = 6,3 кВ;
• напряжение короткого замыкания для обмоток, когда РПН находится в среднем положении, берем из ГОСТ 12965-85: UкВ-С =10,5%, UкВ-Н =17,5%, UкС-Н =6,5%.
• напряжение короткого замыкания для обмоток, когда РПН находится в крайнем минусовом ответвлении (-∆U*рпн), и в крайнем «плюсовому» ответвлении (+∆U*рпн)), берем из книги [Л1, с.49]:
• UкminВ-С =9,95%, UкminВ-Н =17,49%, UкminС-Н =6,5% — в крайнем минусовом ответвлении;
• UкmaxВ-С =10,66%, UкmaxВ-Н =17,9%, UкmaxС-Н =6,5% — в крайнем «плюсовому» ответвлении;

В основном все исходные данные для расчеты, мы можем найти в ГОСТе, технической документации или на щитке данного трансформатора.

1. Определяем напряжение короткого замыкания для каждой пары обмоток: высшего-среднего (В-С), высшего-низшего (В-Н) и среднего-низшего (С-Н) по следующим уравнениям [Л1., с 17], в соответствии со схемой замещения представленной на рис.1.

UкВ = 0,5*( UкВ-С + UкВ-Н — UкС-Н);
UкC = 0,5*(UкВ-С+UкC-Н-UкB-Н;
UкH = 0,5*(UкВ-H+UкC-Н-UкB-C).

1.1 Определяем напряжение короткого замыкания для каждой обмотки, когда РПН находится в крайнем минусовом положении.

• UкminВ = 0,5*( UкminВ-С + UкminВ-Н — UкminС-Н) = 0,5*(9,95+17,49-6,5) = 10,47%;
• UкminC = 0,5*(UкminВ-С+UкminC-Н-UкminB-Н) = 0,5*(9,95+6,5-17,49) = -0,52;
• UкminH = 0,5*(UкminВ-H+UкminC-Н-UкminB-C) = 0,5*(17,49+6,5-9,95) = 7,02%.

1.2 Определяем напряжение короткого замыкания для каждой обмотки, когда РПН находится в среднем положении.

• UкВ = 0,5*( UкВ-С + UкВ-Н — UкС-Н) = 0,5*(10,5+17,5-6,5) = 10,75%;
• UкC = 0,5*(UкВ-С+UкC-Н-UкB-Н) = 0,5*(10,5+6,5-17,5) = -0,25;
• UкH = 0,5*(UкВ-H+UкC-Н-UкB-C) = 0,5*(17,5+6,5-10,5) = 6,75%.

1.3 Определяем напряжение короткого замыкания для каждой обмотки, когда РПН находится в крайнем плюсовом положении.

• UкmaxВ = 0,5*( UкmaxВ-С + UкmaxВ-Н — UкmaxС-Н) = 0,5*(10,66+17,9-6,5) = 11,03%;
• UкmaxC = 0,5*(UкmaxВ-С+UкmaxC-Н-UкmaxB-Н) = 0,5*(10,66+6,5-17,9) = -0,37;
• UкmaxH = 0,5*(UкmaxВ-H+UкmaxC-Н-UкmaxB-C) = 0,5*(17,9+6,5-10,66) = 6,87%.

2. Определяем минимальное, среднее и максимальное значения сопротивлений для трехобмоточного трансформатора, по формуле [Л1., с 40]:

2.1 Определяем минимальное значение сопротивлений, когда РПН находится в крайнем минусовом положение (в данном случае номер ответвления 19), в этом случае напряжение на ВН будет равно 96,6 кВ. Данное значение можно взять из ГОСТ 12965-85 или рассчитать самому, (см. статью: «Расчет напряжения при регулировании ответвлений трансформатора с РПН»).

2.2 Определяем среднее значение сопротивлений, когда РПН находится в среднем положении (в данном случае номер ответвления 10 ), в этом случае напряжение на ВН будет равно 115 кВ:

2.3 Определяем максимальное значение сопротивлений, когда РПН находится в крайнем плюсовом положение (в данном случае номер ответвления 1), в этом случае напряжение на ВН будет равно 126 кВ:

Как видно из результатов расчетов, сопротивление одного из лучей имеет небольшое отрицательное значение, в этом ошибки нету, для трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов – это обычное явление и вызвано принятыми в ГОСТ численными значения Uк между разными парами обмоток трансформатора.

3.1 Определяем сопротивление между выводами, когда РПН находится в крайнем минусовом положении:

• ВН и СН: Zв-с = 39,08-1,94 = 37,14 Ом;
• ВН и НН: Zв-н = 39,08+26,20 = 65,28 Ом;
• СН и НН: Zс-н = -1,94+26,20 = 24,26 Ом;

3.2 Определяем сопротивление между выводами, когда РПН находится в среднем положении:

• ВН и СН: Zв-с = 56,87-1,32 = 55,55 Ом;
• ВН и НН: Zв-н = 56,87+35,71 = 92,58 Ом;
• СН и НН: Zс-н = -1,32+35,71 = 34,39 Ом;

3.3 Определяем сопротивление между выводами, когда РПН находится в крайнем плюсовом положении:

• ВН и СН: Zв-с = 70,04-2,35 = 67,69 Ом;
• ВН и НН: Zв-н = 70,04+43,63 = 113,67 Ом;
• СН и НН: Zс-н = -2,35+43,63 = 41,28 Ом;

На этом определение сопротивлений для трехобмоточного трансформатора закончено. Если сравнить результаты расчетов с данными представленными в книге [Л1, с.49], то мы увидим, что результаты расчетов совпадают, что показывает правильность расчета.

Если же, что то не понятно по расчету, задавайте свои вопросы в комментариях.

Литература:
1. Расчет токов короткого замыкания для релейной защиты. И.Л.Небрат. 1998 г.
2. ГОСТ 12965-85 – Трансформаторы силовые масляные общего назначения классов напряжения 110 и 150 кВ.
3. Расчет токов короткого замыкания в электросетях 0,4-35 кВ. М.Л.Голубев. 1980 г.

Источник