Dimensionarea determinarea scurtcircuitelor pierderilor de scurtcircuit
Pierderea de scurt-circuit cu două lichidare transformator în conformitate cu GOST 16110-82 numita pierdere care apar în transformator la o frecvență nominală și reglarea curentului într-una dintre înfășurări corespunzătoare capacității sale nominală, la scurt-circuitat a doua înfășurare. Se presupune puteri egale de ambele înfășurări.
Pierderea completă nu ar trebui să devieze terminat transformator de scurt-circuit al valorilor GOST de garanție sau specificații pentru proiectarea transformatorului, mai mult de 10%.
În timpul funcționării normale a transformatorului, adică, sub o sarcină a curentului nominal la tensiunea primară nominală și frecvență, în înfășurările sale, robinete și elemente structurale sub influenta curentilor bobinaj și câmpurile generate de acestea imprastiere pierderi apar, pierderile substanțial egale scurtcircuite și cu ei variaza la fel cu curentul de sarcină. Prin urmare, atunci când calculele pierderii cauzate în mod normal de funcționare înfășurările transformatorului diferite curenți de sarcină, precum și în calculul eficienței transformatorului utilizat în mod normal ca valoarea inițială sau pierderile măsurate rascchitanymi scurtcircuit.
Pierderea de scurtcircuit poate fi calculată sau determinată experimental în experimentul al transformatorului de scurtcircuit.
Când curenții de scurtcircuit experimental nominale apar în înfășurările la o tensiune relativ scăzută (5 -10% din valoarea nominală), iar pierderile din sistem magnetic este aproximativ proporțională cu cea de a doua tensiune de alimentare, de obicei neglijabilă.
Neglijând pierderile din sistem magnetic, pierderi suplimentare în înfășurările HV și LV, adică, pierderile cauzate de curenții turbionari induși împrăștierea câmpului în înfășurările, pierderile de bază în robinet între înfășurări și bucșe (cuzinet) ale transformatorului, pierderile suplimentare în îndoiturile, cauzată de câmpul de împrăștiere pierderi robinetelor în pereții rezervorului și alte metale elemente în principal feromagnetice proiectarea transformatorului cauzată de înfășurărilor de câmp imprastiere robinete, noi considerăm. că pierderea unui scurtcircuit în transformator Pk - este principalele pierderi din LV și HV înfășurări, cauzate de operare înfășurările de curent Rob1 și Rob2.
Pierderi în înfășurări din sârmă de cupru W
unde j1 și j2 - densitatea curentului în înfășurările HV și LV, respectiv, A / m 2,
GM1 și GM2 - înfășurări conținut de metal IT și JT kg.
Pierderile în înfășurări de sârmă de aluminiu, VT
La determinarea pierderilor în înfășurările HV în (14) și (15) substituit numărul de spire în faza de mijloc tensiune Wn. La determinarea greutatea totală a metalului de înfășurare HV substituit numărul total de rotații ale W1 înfășurare pe scena superioară.
Tensiune de scurtcircuit
Tensiunea de scurtcircuit se numește un transformator cu două înfășurare este redusă la tensiunea de temperatură de referință, care trebuie să ia la o frecvență nominală la bornele unuia dintre înfășurările cu curent nominal scurtcircuitează înfășurarea celuilalt, astfel încât ambele înfășurări stabilite. În acest caz, comutatorul ar trebui să fie într-o poziție corespunzătoare cu tensiunea nominală.
Tensiunea de scurtcircuit definește căderea de tensiune în transformator, caracteristica sa externă și curentul de scurtcircuit. El a luat, de asemenea, în considerare atunci când selectarea unui transformator pentru funcționare în paralel. Pentru transformatoare de tensiune de scurtcircuit și componentele sale sunt de obicei exprimate ca procent din tensiunea nominală, ca o componentă activă pentru a determina o temperatură medie de funcționare a înfășurărilor 75 0 C pentru toate transformatoarele de ulei si uscate izolate din clasa termică A, E și C. Pentru transformatoare de izolare cu clase de rezistență la căldură F, H, temperatura de proiectare 115 0 C.
Componenta activă a tensiunii de scurtcircuit poate fi determinată prin formula,%
unde Rob - pierderile totale în înfășurările transformatorului, W; SH - puterea nominală a transformatorului, kVA.
Componenta reactivă a tensiunii de scurtcircuit poate fi determinată prin formula [3],%
Toate valorile din UP expresie definit anterior.
Redus canal dispersie lățime ar. m în formula (16), în acele cazuri în care înfășurările dimensiuni raționale a1 și a2 sunt egale sau diferă doar puțin unul față de celălalt (în transformatoare de putere S
Atunci când se calculează pe UP (16) și pentru toate calculele ulterioare necesare pentru a utiliza dimensiunile reale raschitanyh înfășurări transformator (A1. A2. A12, d12. L), dar nu și valori aproximative p și ap. găsit în determinarea mărimii miezului transformatorului.
Coeficientul Kr. considerând câmpul real de deviere de la împrăștierea câmpului paralel ideală poate fi calculat cu formula aproximativă
aranjament concentric în mod obișnuit Cr la un aranjament uniform de înfășurări și bobine pentru înălțimea lor variază de 0.93-0.98. distribuirea uniformă a spirelor fiecare înălțime de lichidare cu înălțimi egale ale celor două înfășurări este cel mai rațional. Astfel, forțele axiale în înfășurări în timpul de urgență un scurtcircuit al transformatorului va fi constantă.
După determinarea componentelor active și reactive ale tensiunii transformatorului de scurtcircuit poate fi găsit prin formula
Tensiunea de scurtcircuit trebuie să coincidă cu Marea Britanie. specifica pe proiectarea transformatorului. Dacă Uc ar fi diferit de setul cu mai mult de ± 10%, iar schimbarea acesteia în direcția dorită poate fi realizată prin variația reactiv component UP. Mici modificări pot fi obținute prin creșterea sau descreșterea dimensiunii axiale înfășurare cu o scădere corespunzătoare sau creșterea dimensiunilor radiale ale înfășurărilor A1 și A2 l. UP schimbare mai abruptă este realizată prin schimbarea tensiunii Ub un turn prin creșterea sau scăderea diametrului d al sistemului magnet tijă sau inducție Su în acesta. Schimbarea în aceste scopuri de izolare la distanță A12 nu este recomandată.
Determinarea forțelor mecanice în înfășurări ale bobinelor de încălzire și scurtcircuit.
transformator de proces scurt-circuit, care modul de urgență, însoțită de creșterea multiplă a curenților din înfășurările transformatorului în comparație cu curenți nominali, o încălzire crescută a înfășurărilor și a forțelor de șoc mecanice care acționează asupra înfășurării și părți ale acestora. Verificați pentru înfășurări de scurtcircuit pe rezistența mecanică cuprinde:
determinarea celei mai mari și mai constantă val scurt-circuit de curent;
determinarea forțelor mecanice dintre înfășurările și părți ale acestora;
Determinarea temperaturii de înfășurare în timpul unui scurtcircuit.
Valoarea efectivă a curentului constant de scurtcircuit este determinat în conformitate cu GOST 11677-85 cu rezistența de aprovizionare pentru ramurile bobinaj primare.
,
unde Ir - curentul nominal corespunzător A înfășurării;
Snom - puterea nominală a transformatorului, MVA;
Sc - putere scurt-circuit al filei de rețea. 21 MVA;
Marea Britanie - transformator de tensiune de scurtcircuit%.
Tabelul 21.Opredelenie electrice setiSk putere de scurtcircuit
Cel mai mare pericol de scurtcircuit pentru înfășurările transformatorului sunt forțe mecanice care apar între înfășurările și părțile componente ale acestora. Acestea ar trebui să fie luate în considerare în calculul și proiectarea transformatorului. În caz contrar, ele pot duce la distrugerea înfășurării, deformarea sau ruperea sau distrugerea structurilor de sprijin bobine.
Forțele mecanice apar din interacțiunea curentului în bobina cu înfășurările de câmp magnetic. Rezistența radială poate fi determinată în conformitate cu formula H
aici coeficientul Kr, la calcularea forțelor radiale pot fi definite prin formula (17);
W - numărul total de rotații. una dintre înfășurările (înfășurarea WH pe treapta de mijloc); Ikmax - instantanee valoarea maximă a curentului bobinei de scurtcircuit constatat (18);
stres de compresie Pentru a evalua rezistența mecanică a înfășurărilor sunt determinate, de obicei, în interior înfășurare (LV), care rezultă sub acțiunea forței radiale Fszh.r. La determinarea tensiunii de compresiune din forța radială este forța de comprimare înfășurarea internă, considerată în mod convențional ca static,
compresie de tensiune, MPa, în cablul de înfășurare interior este determinată prin formula
unde W - numărul de spire de înfășurare (bobine) pentru care rezistența determinată; N - aria secțiunii transversale a unui singur turn, 2 m.
Rezistența bobinei interioare sub acțiunea forțelor radiale depinde de mulți factori, dar calculele de formare poate fi evaluată aproximativ de valoarea Gszh.r. Pentru a asigura rezistența acestei înfășurare poate fi recomandată pentru a evita înfășurări din cupru Gszh.r 30 și aluminiu într-un 15 MPa [8].
Esențial pentru a asigura rezistența mecanică a înfășurărilor are tehnologie scurtcircuitului pentru fabricarea și manipularea acestora. densitate în direcțiile radiale și axiale de înfășurare trebuie să fie prevăzute cu tensiune sârmă suficientă în timpul înfășurării și axială, de preferință comprimarea mecanică a bobinei de înfășurare la o rană anterior. O garnitură suplimentară în direcția axială a înfășurării este produsă în timpul uscării sale într-o stare comprimată cu ajutorul unor arcuri de oțel sau după uscare prin forțe spressovki apropiate axial forțe în timpul unui scurtcircuit.
Pentru a spori soliditatea mecanică și rezistența înfășurărilor sub influența forțelor generate în timpul scurt circuit, impregnare sau alte înfășurări glyptal lac pot fi utilizate. efect Datorită o astfel de impregnare poate da, cu tehnologii dezvoltate lac de impregnare sub vid corespunzător, urmată de polimerizare.
înfășurarea de calcul a temperaturii în timpul unui scurt circuit este realizat pentru un curent de scurtcircuit constant în ipoteza că, din cauza duratei scurte a procesului de ieșire a căldurii datorită apariției unui curent de scurtcircuit de la înfășurării la ulei (aer) nu are timp să se stabilească și toate această căldură se acumulează în înfășurările, ridicând temperatura.
Rezerva temperaturii de înfășurare convențională, C 0 calculat presupunând creșterea liniară, conform [3], ținând seama de capacitatea calorică a bobinei de metal și sârmă prin tks izolației după apariția de scurtcircuit poate fi determinat prin formulele:
pentru înfășurări din cupru
;
pentru bobine de aluminiu
,
unde tc - durata maximă de scurtcircuit la bornele de ulei de transformator; Acesta a acceptat un scurt-circuit pe părțile laterale cu o tensiune nominală de 35 kV și sub - 4C; pentru transformatoare uscate cu tensiunea nominală de 10 kV și 15 - 3C; j - densitatea curentului la sarcină nominală A / m 2. Pe parcursul temperaturii inițiale a înfășurării este în general acceptată
Temperatura maximă admisă în timpul înfășurării unui scurtcircuit stabilit GOST 11677-85 sunt prezentate în tabelul. 23.
Tabelul 23. Temperatura admisibilă la scurtcircuit de înfășurări
Timpul în care temperatura ajunge la înfășurarea de cupru 250 0 C.
Timpul pentru a ajunge la temperatura de 200 0 C, pentru bobina de aluminiu
Apariție forțe electrodinamice în timpul unui scurtcircuit al transformatorului este un proces complex, din care fluxul depinde de mulți factori. Studii teoretice ale acestui proces a contribuit la crearea unor metode de calcul a acestor forțe - o metodă simplificată pentru calcule manuale și corecții pentru a calcula cu ajutorul unui calculator. Prima dintre ele permit o idee destul de exactă a valorilor pentru a obține forța totală care acționează asupra înfășurării, acesta din urmă poate calcula în mod adecvat valorile forțelor care acționează asupra părților individuale ale înfășurărilor.
Aceste tehnici, cu toate acestea, sunt concepute pentru anumite ipoteze semnificative - nu au fost luate în considerare forțele de inerție, de frecare, fenomenele de rezonanță în înfășurările, înfășurările sunt considerate monolit, care nu se potrivește exact cu imaginea reală a fenomenului și pot fi solicitate prin studii experimentale.
Teste de transformatoare de putere la un scurt-circuit condiții de defecțiune a relevat mai multe fenomene conexe, care nu poate fi determinată cantitativ în avans, dar au un efect semnificativ asupra trecerea procesului de scurt-circuit, și pentru a stabili cauza și natura posibila deteriorare a înfășurărilor și a altor componente. Dacă decontare - factori structurali - parametrii electrici, mărimea înfășurărilor și dispunerea reciprocă a bobine și înfășurări - suficient și cu o precizie rezonabilă sunt luate în considerare în metodele moderne de calcul, o serie de factori tehnici, în principal legate de abateri de la tehnologia adecvată și să aibă un impact semnificativ asupra forţele electrodinamice, nu pot fi luate în considerare.
In testele sa constatat că forțele radiale care creează o tensiune de întindere în exterior înfășurare (WH), nu duc la distrugerea sau apariția tulpinii reziduale sale în aceasta. Forțele care acționează în același timp, la interior înfășurare (LV) și comprimați, poate duce la pierderea rezistenței mecanice a spiralei și distrugerea ulterioară în cazul în calcul și elaborarea de măsuri corespunzătoare acesteia nu au fost furnizate.
Aceste măsuri pot fi: mări bobina secțiune transversală prin reducerea densității de curent în înfășurarea și creșterea exterioară a acestuia; utilizarea unei cantități mai rigide în înfășurarea mecanică un metal - un aluminiu rigid sau din aliaj de cupru călit; înfășurarea bobinei interioare pe o grosime hartie bachelita cilindru 6 - 10 mm, în locul cilindrului de carton [8]; creșterea numărului de șipci pe care este înfășurat bobina, în prezența tijelor de susținere datorită cilindrului dur sau direct pe un nucleu al sistemului magnetic.
forțe axiale în înfășurări ale înfășurărilor de transformare cu înălțimi egale și distribuția egală a spire pentru înălțimea lor comprima ambele înfășurări. Dacă unul dintre înfășurări are o zonă care nu este ocupată de bobine, sau amplasarea bobinelor nu este uniformă, există o forță axială care tinde să crească asimetria și porțiunile de presare ale ambelor dintre cele două înfășurări ale jugurile opuse.
Testele au arătat că aceste forțe pot apărea în înfășurările cu uniformă (așa cum este calculat) se transformă cu distribuție insuficientă a stratului dens de înfășurare nu este suficientă sau neuniformă presare în înfășurări. Acest lucru se poate produce deteriorarea structurilor de susținere ale înfășurărilor, elementele de presare axială lor - presare inele și violare axială de rezistență (depunerea) sârmă de lichidare, în special în apropierea capetele înfășurărilor.
Pentru a evita discrepanțe semnificative între schema de design de locație reciprocă a părților de pericolul real de lichidare și imprevizibilă a poziției lor este necesară pentru a asigura reglementarea strictă a înfășurări tehnologiei de fabricație. densă înfășurarea ca înfășurării în radial (firele de tensiune, sertizat caneluri spirele si a bobinelor mecanice) și în direcția axială (axială mecanică Poggi înfășurate spire și bobine) trebuie să fie asigurată. înfășurare și după uscare bobina care urmează să fie încrețit pe presă. Odată instalat pe cadrul de lichidare ar trebui să fie, de asemenea, inele singulare ondulate și părțile de presare ale miezului transformatorului. bobina monolitică mecanică poate fi întărită prin impregnarea lac polimerizabilă.