Obwody zapasowe do transformatorów w obliczeniach sieci elektrycznych
Ze względu na charakter zadań do rozwiązania obliczenia sieci elektrycznych są podzielone na dwie części:
1. Obliczenia trybów sieciowych. Są to obliczenia napięć w punktach węzłowych, prądów i mocy w liniach i transformatorach w określonych odstępach czasu.
2. Obliczenia doboru parametrów. Są to obliczenia doboru napięć, parametrów linii, transformatorów, urządzeń kompensacyjnych i innych.
Aby wykonać powyższe obliczenia, musisz najpierw znać obwody równoważne, rezystancję i przewodnictwo linii energetycznych i transformatorów.
W obliczeniach sieci elektrycznych z uwzględnieniem transformatorów, zamiast znanego z toku elektrotechniki obwodu zastępczego w kształcie litery T, stosuje się zwykle najprostszy obwód zastępczy w kształcie litery L, co znacznie upraszcza obliczenia i nie powoduje znacznych błędów . Taki równoważny obwód pokazano na rys. 1.
Ryż. 1. Równoważny obwód transformatora w kształcie litery L
Głównymi parametrami obwodu zastępczego jednej fazy transformatora jest rezystancja czynna RT, reaktywność HT, przewodność czynna GT i przewodność reaktywna BT. Reaktywne przewodnictwo VT ma charakter indukcyjny. Parametrów tych brakuje w literaturze przedmiotu. Wyznacza się je doświadczalnie na podstawie danych paszportowych: straty jałowe ∆PX, straty zwarciowe DRK, napięcie zwarciowe UK% oraz prąd jałowy i0%.
Dla transformatorów z trzema uzwojeniami lub autotransformatorami obwód zastępczy przedstawiony jest w nieco innej postaci (rys. 2).
Ryż. 2. Równoważny obwód transformatora z trzema uzwojeniami
W danych paszportowych transformatorów z trzema uzwojeniami napięcie zwarcia jest wskazane dla trzech możliwych kombinacji: UK1-2%-zwarcie na uzwojeniu średniego napięcia (SN) i stronie zasilania uzwojenia wysokiego napięcia (HV) ; UK1-3% — w przypadku zwarcia uzwojenia niskiego napięcia (NN) i zasilania z uzwojenia WN; UK2-3% — w przypadku zwarcia cewki NN i zasilania po stronie WN.
Ponadto możliwe są wersje transformatora, w których wszystkie trzy uzwojenia są zaprojektowane na moc znamionową transformatora lub gdy jedno lub oba uzwojenia wtórne są zaprojektowane (pod względem ogrzewania) tylko na 67% mocy uzwojenia pierwotnego.
Przewodnictwo czynne i bierne obwodu równoważnego określają wzory:
gdzie ∆PX — w kW, UN — w kW.
Całkowitą rezystancję czynną uzwojeń RTotot oblicza się ze wzoru:
Jeśli wszystkie trzy uzwojenia są zaprojektowane dla pełnej mocy, wówczas rezystancja czynna każdego z nich jest równa:
R1T = R2T = R3T = 0,5 RT ogółem
Jeżeli jedno z uzwojeń wtórnych jest zaprojektowane na 67% mocy, wówczas przyjmuje się, że rezystancje uzwojeń, które można obciążyć w 100%, są równe 0,5 Rcałkowity. Cewka, która pozwala na przeniesienie 67% mocy i której przekrój stanowi 67% normalnej, ma rezystancję 1,5 razy większą, tj. 0,75 RTot.
W celu wyznaczenia rezystancji każdej z wiązek przedstawiono obwody zastępcze napięcia zwarcia jako sumę względnych spadków napięć na poszczególnych wiązkach:
UK1-2% = UK1% + UK2%,
UK1-3% = UK1% + UK3%,
UK2-3% = UK2% + UK3%.
Rozwiązując ten układ równań dla UK1% i UK3%, otrzymujemy:
UK1% = 0,5 (UK1-2% + UK1-3%-UK2-3%),
UK2% = UK1-2% + UK1%,
Wielka Brytania3% = Wielka Brytania1-3% + Wielka Brytania1%.
W praktycznych obliczeniach dla jednej z wiązek spadek napięcia wynosi zwykle zero lub niewielką wartość ujemną. Dla tej wiązki obwodu zastępczego przyjmuje się, że rezystancja indukcyjna wynosi zero, a dla pozostałych wiązek reaktancje indukcyjne wyznacza się w zależności od względnych spadków napięcia według wzoru:
