Zтр 3 трансформатора таблица

Zтр 3 трансформатора таблица

Особенности расчетов токов КЗ. Для выбора ти­пов и параметров срабатывания устройств защиты трансформаторов необходимо определить максималь­ное и минимальное значение токов при КЗ на выво­дах НН понижающего трансформатора, или, как чаще говорят, при КЗ за трансформатором.

Максимальное значение тока соответствует трехфазному металлическому КЗ за трансформато­ром. Ток трехфазного КЗ рассчитывается при макси­мальном режиме работы питающей энергосистемы (электросети), при котором включено максимально возможное число генераторов, питающих линий и трансформаторов. Эквивалентное электрическое со­противление энергосистемы (электросети) до места подключения рассматриваемого трансформатора при этом режиме имеет минимальное значение, но обозна­чается Z max или X max , что подразумевает максимальный режим работы энергосистемы. При таком режиме ток трехфазного КЗ на выводах ВН трансформатора и мощность КЗ имеют максимальные значения. При значительном числе электродвигателей в прилегаю­щей сети ВН учитывается подпитка места КЗ элек­тродвигателями в течение времени действия защит трансформатора, не имеющих специального замедле­ния, т. е. в течение до 0,1 с. Максимальное значение тока КЗ за трансформатором учитывается для выбора тока срабатывания токовых отсечек, устанавливае­мых на стороне ВН трансформатора (§ 7), а также для выбора аппаратуры и кабелей питаемых элемен­тов стороны НН [6, 7].

Минимальные значения токов при КЗ на сто­роне 0,4 кВ рассчитываются с учетом переходного активного сопротивления (электрической дуги) в ме­сте КЗ до 15 мОм [1]. Для трансформаторов со схе­мой соединения обмоток ∆/ Y практически рассчиты вается минимальное значение тока только при фазном КЗ (считая, что при однофазном КЗ на землю ток в поврежденной фазе имеет такое же значение). Для трансформаторов со схемой соединения обмоток Y / Y рассчитываются токи как при трехфазном, так и при однофазном КЗ, поскольку они значительно от­личаются друг от друга и для их отключения должны устанавливаться разные защиты.

Для трансформаторов 10 кВ с низшим напряже­нием выше 1 кВ (3; 6; 10 кВ) со схемами соединения обмоток Y /∆, Y / Y , ∆/∆ минимальное значение тока рассчитывается при двухфазном металлическом КЗ за трансформатором.

Для всех типов понижающих трансформаторов ми­нимальные значения токов КЗ рассчитываются при минимальном режиме работы питающей энергоси­стемы (электросети), при котором включено мини­мальное реально возможное число генераторов, пи­тающих линий и трансформаторов. При этом эквива­лентное электрическое сопротивление энергосистемы (электросети) до места подключения рассматривае­мого трансформатора имеет максимальное значение. Однако это сопротивление принято обозначать Z min или X min , имея в виду минимальный режим работы питающей энергосистемы (электросети). По мини­мальным значениям токов КЗ определяются так назы­ваемые коэффициенты чувствительности для всех ти­пов защит трансформатора от внутренних и внешних КЗ (кроме газовой). Необходимые значения этих коэффициентов указаны в «Правилах» [1] и в соответ­ствующих разделах этой книги.

Расчеты токов при КЗ за понижающими трансфор­маторами небольшой мощности (практически до 1,6 MB -А) производятся с учетом активной состав­ляющей полного сопротивления трансформатора. Токи намагничивания и токи нагрузки трансформато­ров при расчете токов КЗ не учитываются.

При расчетах токов КЗ за трансформаторами .10 (6) кВ считается, что напряжение питающей энер­госистемы на стороне ВН трансформатора остается неизменным в течение всего процесса КЗ. Это допу­щение объясняется тем, что распределительные сети 10 (6) кВ, как правило, электрически удалены от ге­нерирующих источников энергосистемы и КЗ в этих сетях, и тем более за трансформаторами 10 (6) кВ,

мало сказываются на работе электрических генерато­ров. По этой же причине вычисляется только периоди­ческая составляющая тока КЗ, а влияние апериодиче­ской составляющей тока КЗ учитывается при выборе параметров некоторых типов защиты путем введения повышающих коэффициентов.

Вычисление тока трехфазного КЗ по значению напряжения КЗ трансформатора. Наиболее просто максимальное значение тока (в амперах) трехфазного КЗ за трансформатором вычисляется по значению напряжения КЗ трансформатора ( U k ):

где U k — напряжение короткого замыкания из пас­порта (паспортной таблички) трансформатора, %; I ном. тр. — номинальный ток трансформатора на сто­роне ВН или НН из паспорта трансформатора, А;

— коэффициент, % ( S ном. тр — номинальная мощность трансформатора из паспорта, MB — A ; S_K — мощ­ность трехфазного КЗ питающей энергосистемы в той точке, где подключен трансформатор, т. е. на его вы­водах ВН, задается энергоснабжающей организацией, MB -А); если мощность энергосистемы относительно велика («бесконечна»), то р = 0.

Например, трансформатор ТМ-1 напряжением 10/0,4 кВ, мощностью S ном. тр = 1МВ-А, с номиналь­ными токами сторон ВН и НН, равными 58 и 1445 А соответственно, с напряжением КЗ U k — 5,5 % под­ключен к энергосистеме в точке, где мощность КЗ S_K = 100 MB -А. Токи при трехфазном КЗ за транс­форматором вычисляются по выражениям (5) и (4): р= 1*100/100=1% ; I к. вн =100*58/(5,5 + 1) = 892 А, отнесенных к напряжению 10 кВ; I к.нн = 100 • 1445/ /(5,5+1)=22230 А или 22,2 кА, отнесенных к напря­жению 0,4 кВ.

Другой пример: для трансформатора мощностью S ном.тр = 0,25 МВ-А ( U k = 4,5 %), подключенного в удаленной точке сети 10 кВ, где S_K = 12,5 МВ-А, рас­считываются токи при трехфазном КЗ на стороне НН по выражениям (5) и (4): р = 0,25*100/12,5 = 2 %; I к.вн = 100 • 14,5/(4,5 + 2) = 223 А и I к.нн = 5538 А или 5,5 кА, отнесенных к напряжениям 10 и 0,4 кВ соответственно. Номинальные токи трансформатора вычислены по выражениям (2) и (3):

При подключении относительно маломощных транс­форматоров (менее 1 MB -А) вблизи мощных район­ных подстанций и подстанций глубокого ввода 110/10 кВ с трансформаторами мощностью более 10 MB -А влияние сопротивления энергосистемы на значение токов КЗ за трансформаторами снижается и им часто пренебрегают, считая мощность энергоси­стемы «бесконечной», а значение р в выражении (4) равным нулю.

Вычисление тока трехфазного КЗ по полному со­противлению трансформатора Z тр. Значения этого со­противления и его составляющих: активной R тр. и ин­дуктивной X тр. необходимо знать для составления так называемой схемы замещения, в которой своими со­противлениями представлены все элементы расчетной схемы питаемой сети НН. Схема замещения дает воз­можность вычислить значения токов КЗ не только на выводах НН трансформатора, но и в любой точке сети НН [6, 7]

Полное сопротивление трансформатора Z тр. (в омах) определяется по выражению

где U к — напряжение КЗ, %; S ном.тр. — номинальная мощность трансформатора, MB -А; U ном.тр. — номи­нальное междуфазное напряжение трансформатора на той стороне ВН или НН, к которой приводится его сопротивление, кВ.

Активная составляющая полного сопротивления трансформатора R тр.определяется по значению потерь мощности ∆ P в его обмотках при номинальной на­грузке. В практических расчетах потери мощности в’ обмотках трансформатора принимают равными по­терям короткого замыкания при номинальном токе трансформатора: ∆Р = P k . Активное сопротивление трансформатора (в омах) вычисляется по выражению

где Рк — потери короткого замыкания при номиналь­ном токе трансформатора, Вт; U ном.тр. и S ном.тр. — то же, что в выражении (6), но здесь мощность S ном.тр. выражается в киловольт-амперах (кВ-А). Значения р k приведены в соответствующих стандартах и спра­вочниках.

Индуктивное сопротивление (реактивная состав­ляющая полного сопротивления) трансформатора (в омах) вычисляется по выражению

где Z тр. — модуль полного сопротивления трансформа­тора, вычисленный по выражению (6); R тр. — активная составляющая полного сопротивления трансформа­тора, вычисленная по выражению (7).

Значения сопротивлений стандартных трансфор­маторов общего назначения напряжением 10/0,4 кВ для вычисления токов трехфазного (и двухфазного) КЗ приведены в табл.2.

Как видно из таблицы, сопротивления, отнесенные к стороне НН с U ном.= 0,4 кВ и указанные для удоб­ства в миллиомах, меньше сопротивлений, отнесенных к стороне ВН с U ном. =10 кВ и указанных в омах, в 625 раз, что соответствует выражению

где N тр. — коэффициент трансформации трансформа­тора, равный для рассматриваемых трансформаторов 10/0,4 = 25.

Таблица 2. Сопротивления трансформаторов 10/0,4 кВ

Источник

Расчет несимметричных токов к.з. за трансформаторами 6(10) кВ

В данном примере я буду определять несимметричные токи к.з. (двухфазный и однофазный ток к.з.) на выводах низшего напряжения (Uнн=400 В) для трансформатора 6/0,4 кВ при схеме соединения обмоток У/Ун-0 (Y/Y-0) и Д/Ун-11 (∆/Y-11).

Все токи при разных видах к.з. и разных схемах обмоток трансформатора будут выражаться через ток трехфазного к.з. в той же точке Iк(3).

Для упрощения расчетов питание будет производится от системы бесконечной мощности Sc=∞, то есть Хс=0, сопротивление питающего кабеля от РУ-6 кВ до трансформатора также пренебрегаем.

Целью данного расчета является показать насколько отличаются значения токов к.з. на первичной и вторичной стороне трансформатора 6/0,4 кВ. Если же вам нужно разобраться как нужно считать токи к.з. в сети 6 и 0,4 кВ, посмотрите примеры расчетов на сайте:

Пример 1 – Расчет несиметричных токов к.з. за трансформатором 6/0,4 кВ со схемой соединения обмоток У/Ун-0 (Y/Y-0)

Требуется определить трехфазный, двухфазный и однофазный ток к.з. за трансформатором 6/0,4 кВ на стороне 0,4 кВ со схемой соединения обмоток У/Ун-0 (Y/Y-0).

• Мощность трансформатора: Sн.т.=630 кВА;
• Номинальное напряжение вторичной стороны трансформатора Uн.т.НН=0,4 кВ;
• Напряжение короткого замыкания для двухобмоточного тр-ра типа ТМГ-630: Uк%=5,5%; (выбирается из каталожных данных Завода-изготовителя, либо принимается из справочников);

1.1 Определяем сопротивление трансформатора приведенное к стороне 0,4 кВ, по формуле 2-8 [Л1. с. 28], также данное значение можно принять по таблице П11 [Л2, с. 72-73]:

Обращаю Ваше внимание значение полного сопротивления трансформатора в таблице П11 представлен в Ом, а по формуле 2-8 мы получаем в мОм. Для расчета токов к.з. значение zт принимаем в Омах, zт = 0,014 Ом.

1.2 Определяем ток трехфазного к.з. за трансформатором, на стороне 0,4 кВ:

Еще раз напоминаю, что для упрощения расчетов принята система бесконечной мощности, поэтому подставляем только сопротивление трансформатора, то есть хΣ = zт.

1.3 Определяем ток двухфазного к.з. за трансформатором, на стороне 0,4 кВ:

1.4 Определяем полное сопротивление трансформатора при однофазном к.з. по таблице П11, zт(1)=0,129 Ом. Данное значение также можно определить из таблицы 2.4 [Л1. с. 29], чтобы получить значение zт(1) = (zт(1)/3)*3=43*3 = 129 мОм или 0,129 Ом.

1.5 Определяем ток однофазного к.з. за трансформатором, на стороне 0,4 кВ по формуле представленной на рис.24 [Л2, с.62]:

где: Uф = Uл/√3 = 400/√3 = 230 В – фазное напряжение.

Для проверки себя можем рассчитать ток однофазного к.з. по обще принятой формуле 49 [Л2, с.49]:

• Uф = 230 В – фазное напряжение;
• Zпт = 0 — полное сопротивление петли фаза-нуль от трансформатора до точки КЗ, Ом, в данном примере, мы считаем ток однофазного к.з. сразу за трансформатором, без учета полного удельного сопротивления петли фаза-нуль для кабеля.

Как мы видим из результатов расчета, значения тока однофазного к.з. у нас практически совпали, что показывает правильность расчета.

1.6 Определим ток однофазного к.з. приведенный к стороне 6 кВ по формуле представленной на рис.24 [Л2, с.62]:

В двух других фазах ток будет:

1.7 Определяем ток трехфазного к.з. за трансформатором, приведенный к стороне 6 кВ:

1.8 Определяем ток двухфазного к.з. приведенный к стороне 6 кВ:

Пример 2 – Расчет несимметричных токов к.з. за трансформатором 6/0,4 кВ со схемой соединения обмоток Д/Ун-11 (∆/Y-11)

2.1 Ток трехфазного к.з. от схемы соединения обмоток трансформатора не зависит и равен на стороне 0,4 кВ – 16515 А, а на стороне 6 кВ – 1101 А, соответственно ток двухфазного к.з. равен на стороне 0,4 кВ – 14302 А, в соответствии с рис.24 наибольший ток двухфазного к.з. будет равен трехфазному току – 1101 А, в двух других фазах ток будет вдвое меньше – 550,5 А.

При схеме соединения обмоток трансформатора Д/Ун-11 значения токов однофазного к.з. после трансформатора на стороне 0,4 кВ практически равны токам трехфазного к.з, исходя из этого Iк.нн(1)

Связано это с тем, что у этих трансформаторов полные сопротивления прямой и нулевой последовательности практически равны.

2.2 Определяем ток однофазного к.з. приведенный к стороне 6 кВ по формуле из рис.24:

Для более удобного сравнения результаты расчетов сводим в таблицу 1. Таблица 1

Напряжение, кВ	Схема соединений	Iк. (3) , A	Iк. (2) , A	Iк. (1) , A
0,4	У/Ун-0	16515	14302	5377
	Д/Ун-11	16515	14302	16515
6,0	У/Ун-0	1101	953	239/119,5
	Д/Ун-11	1101	1101/550,5	639

1. Беляев А.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сети 0,4 кВ. Учебное пособие. 2008 г.
2. Голубев М.Л. Расчет токов короткого замыкания в электросетях 0,4 — 35 кВ. 2-e изд. 1980 г.

Источник