18. Параметры и схема замещения двухобмоточногоо трансформатора

Двухобмоточный трансформатор (рис. 2.4, а) можно представить в виде Г-образной схемы замещения

Рис. 2.4. Двухобмоточный трансформатор

а-условное обозначение; б-Г-образная схема замещения; в-упрощенная схе­ма замещения

2.4, б).

Продольная часть схемы замещения содержит и -активное и реактивное сопротивления трансформа­тора. Эти сопротивления равны сумме соответственно ак­тивных и реактивных сопротивлений первичной и приведен­ной к ней вторичной обмоток. В такой схеме замещения отсутствует трансформация, т. е. отсутствует идеальный трансформатор, но сопротивление вторичной обмотки при­водится к первичной. При этом приведении сопротивление вторичной обмотки умножается на квадрат коэффициента трансформации. Если сети, связанные трансформатором, рассматриваются совместно, причем параметры сетей не приводятся к одному базисному напряжению, то в схеме замещения трансформатора учитывается идеальный транс­-форматор (см. §3.8,3.9).

Поперечная ветвь схемы (ветвь намагничивания) состоит из активной и реактивной проводимостей и . Активная проводимость соответствует потерям активной мощности в стали трансформатора от тока намагничива­ния (рис. 2.4, б). Реактивная проводимость определяет­ся магнитным потоком взаимоиндукции в обмотках транс­форматора.

В расчетах электрических сетей двухобмоточные трансформаторы при кВ представляют упрощенной схемой замещения (рис. 2.4, в). В этой схеме вместо ветви намагничивания учитываются в виде дополнительной на­грузки потери мощности в стали трансформатора или по­тери холостого хода .

Проводимости ветви намагничивания определяются ре­зультатами опыта холостого хода (XX). В этом опыте раз­мыкается вторичная обмотка, а к первичной подводится номинальное напряжение. Ток в продольной части схемы замещения равен нулю, а к поперечной приложено (рис. 2.5, а). Трансформатор потребляет в этом режиме только мощность, равную потерям холостого хода, т. е. (рис. 2.5, б)

.

Проводимости, См, определяются следующими выраже­ниями:

, (2.9)

, (2.10)

где напряжения выражены в киловольтах, а мощности в мегаваттах и мегаварах.

Потери активной мощности в стали определяются в ос­новном напряжением и приближенно предполагаются независящими от тока и мощности нагрузки ( и ). В схе­ме на рис. 2.4, б постоянна и равна каталожному зна­чению. Ток намагничивания в трансформаторе имеет очень маленькую активную составляющую:

,

где - реактивная составляющая .Поэтому

(2.11)

Отметим, что намного меньше, чем , и полная мощность трансформатора в режиме холостого хода приближенно равна намагничивающей мощности .

С учетом (2.11) проводимость определяется так:

(2. 10а)

Сопротивления трансформатора и определяются по результатам опыта короткого замыкания (КЗ). В этом опыте замыкается накоротко вторичная обмотка, а к пер­вичной обмотке подводится такое напряжение, при кото­ром в обеих обмотках трансформатора токи равны номинальному. Это напряжение и называется напряжением короткого замыкания (рис. 2.5,6 и г). Потери в стали в опыте короткого замыкания очень малы, так как намного меньше . Поэтому приближенно считают, что все потери мощности в опыте КЗ идут на нагрев обмоток трансформатора, т. е.

(2.12)

и

(2.13)

В современных мощных трансформаторах « и . Из опыта КЗ (рис.2.5, в)

Умножая последнее выражение на , после преоб­разований получим

В (2.13), (2.14) сопротивления получаются в Омах при подстановке напряжений в киловольтах, а мощностей-в мегавольт-амперах и в мегаваттах.

Потери активной мощности в зависят от тока и мощ­ности нагрузки и . Эти потери равны

Если подставить в последнее выражение из (2.13) и учесть, что , то получим

. (2.15)

Потери реактивной мощности в аналогично (2.15) определяются так:

(2. 16)

Для трансформатора, через который проходят ток на­грузки и мощность , потери мощности с учетом (2.11), 2.15) и (2.16) равны

, (2. 17)

. (2.18)

Если на подстанции с суммарной нагрузкой работа­ют параллельно k одинаковых трансформаторов, то их эквивалентные сопротивления в k раз меньше и равны , ,а проводимости в k раз больше, т.е. равны Если учесть это в выражениях (2.9), (2.11), (2.15), (2.16), то получим следующие выражения для потерь мощности:

, (2.19)

, (2.20)