Как проводится и назначение опыта короткого замыкания трансформатора, методика расчета данных

Чем определяется напряжение и ток при коротком замыкании?

Подписывайтесь! Там тоже интересно!

Выше я сказал, что КЗ может произойти в любой точке линии. Давайте разбираться, как будет зависеть ток и напряжение в зависимости от места КЗ.

Немецкий физик Ом со школьных лет учит нас, что напряжение и ток определяются через сопротивление цепи:

Ток короткого замыкания, как и любой ток, тоже рассчитывается по закону Ома и зависит от напряжения и сопротивления на данном участке цепи. Поскольку сопротивление проводов в реальной жизни – это не только то, что показывает мультиметр, но и индуктивная составляющая, закон Ома для тока КЗ запишем в более общем виде:

В числителе U – номинальное напряжение в сети (напряжение холостого хода на выходе трансформатора на ТП). Число, которое получается при расчетах в знаменателе – полное сопротивление цепи Z, от которого и зависит ток КЗ. Рассмотрим схему однофазного питания квартиры и реальный случай КЗ с замкнувшим феном:

Замыкание в конце питающей линии (ток КЗ минимальный)

В схеме обозначены полные сопротивления различных участков питающей сети:

  • Z1 – внутреннее сопротивление трансформатора на подстанции с учетом пересчитанного сопротивления высоковольтной части,
  • Z2 – кабельная линия от ТП к распределительному пункту (РП) многоквартирного дома,
  • Z3 – кабельная линия от РП до квартирного щитка,
  • Z4 – кабель от щитка до розетки в одной из комнат,
  • Z5 – переноска от розетки до замкнувшего фена.

Фен сгорел и устроил короткое замыкание

Вот как может выглядеть график уровня напряжения на разных участках – от клемм трансформатора на подстанции до замкнувшей вилки фена:

Понижение напряжения до нуля в результате КЗ в конце линии

Падение напряжения сопровождается выделением тепла на всех участках питающей линии. На мощных участках с большим сечением проводов доля “квартирного” тока КЗ ничтожна, поэтому там падение небольшое (участки с сопротивлением Z1, Z2).

В связи с понижением напряжения в результате КЗ можно отметить, что это будет заметно на параллельных нагрузках, подключенных например к тому же РП. При КЗ или сильной перегрузке у одного из потребителей лампочки в соседних домах и подъездах станут гореть тусклее. Бывало?

А вот как может выглядеть изменение тока КЗ от источника до места замыкания:

Уменьшение тока при удалении от источника электроэнергии

Трансформатор на подстанции 10000/0,4 кВ мощностью 1000 кВА с глухозаземленной нейтралью вторичной обмотки. Примерно от таких питаются наши “районы, кварталы, жилые массивы”.

Опыты холостого хода и короткого замыкания трансформатора

Для приближенного определения ряда величин, характеризующих работу трансформатора, используют опыты холостого хода и короткого замыкания. ОПЫТ ХОЛОСТОГО ХОДА проводится при номинальном напряжении на первичной обмотке и разомкнутой вторичной цепи . При этом значение магнитного потока в сердечнике соответствует номинальному режиму. Измерении, проведенные при опыте холостого хода, позволяют определить коэффициент трансформации; потери мощности на нагрев сердечника (потери в стали); ток , .

Коэффициент трансформации определяется как отношение напряжения холостого хода на первичной обмотке к напряжению холостого хода на вторичной обмотке:

поскольку в этом режиме ток холостого хода достаточно мал и, как следует из (1), (2), , . Обычно ток составляет от номинального значения .

Мощность холостого хода Р10 расходуется на покрытие потерь в первичной обмотке

и потерь в магнитопроводе трансформатора (потерь стали):

Так как ток холостого хода мал, то и можно считать, что .

Потери складываются из потерь на гистерезис и вихревые токи. Для уменьшения этих потерь сердечники трансформаторов собирают из листов или навивают из ленты электротехнической стали толщиной . вычисляется по данным измерений, проведенных во время опыта холостого хода по формуле:

Режим короткого замыкания, когда , является аварийным для трансформатора. В этом случае токи и превышают номинальные значения в раз. Резкое повышение температуры обмоток по сравнению с расчетной выводит из строя изоляцию витков, что вызывает межвитковое замыкание обмоток и выводит трансформатор из строя.

Поэтому опыт короткого замыкания проводится при пониженном первичном напряжении , при котором токи в обмотках равны номинальным, не смотря на то, что сопротивление нагрузки .

Измерения, проведенные при опыте короткого замыкания, позволяют определить потери в обмотках (в меди) и напряжение короткого замыкания . Обычно составляет от .

Понижение первичного напряжения вызывает уменьшение магнитного потока. Так как потери в сердечнике пропорциональны квадрату амплитуды магнитного потока, при опыте короткого замыкания ими можно пренебречь и считать, что мощность, потребляемая в этом случае, равна потерям в обмотках трансформатора в номинальном режиме:

,

где , – номинальные значения токов в обмотках.

Потери мощности и КПД трансформатора

Преобразование электрической энергии в трансформаторе сопровождается потерями на нагрев сердечника и обмоток. Уравнение баланса активных мощностей при этом имеет вид:

,

где – активная мощность первичной обмотки;

– активная мощность нагрузки.

Коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора определяется как отношение полезной мощности к потребляемой :

КПД мощных трансформаторов очень высок и разница величин и сравнима с погрешностью приборов, используемых для измерения мощности. Поэтому определение величин рекомендуется проводить расчетным путем (косвенный метод), используя данные опытов холостого хода и короткого замыкания.

При постоянстве напряжений питающей сети и его частоты магнитный поток практически не зависит от величины тока нагрузки. Поэтому потери в стали , определяемые величиной индукции магнитного потока, при нагрузке равны потерям холостого хода. Это постоянные потери (рис. 3).

Потери в обмотках определяются величиной тока нагрузки и будут переменными потерями. Их можно определить по мощности опыта короткого замыкания следующим образом:

, (6)

где — коэффициент нагрузки трансформатора.

При выводе (6) учтено, что при достаточно больших токах нагрузки .

Активная мощность нагрузки:

, (7)

где – полная мощность трансформатора в номинальном режиме.

Подставляя (6), (7) в (5), получим:

. (8)

График зависимости КПД трансформатора от коэффициента нагрузки приведен на рис. 3. Функция имеет максимум при , т. е. когда постоянные потери в стали становятся равными переменным потерям в меди .

Причины возникновения КЗ

Во многих случаях замыкание в цепи носит случайный характер. Однако, существуют специфические причины, которые прямо или косвенно влияют на возникновение режима короткого замыкания.

Среди них наибольшее распространение получили следующие:

  • Изношенные электрические сети и оборудование бытовых и промышленных объектов. В процессе длительной эксплуатации наступает полная или частичная потеря диэлектрических свойств изоляции токоведущих частей и проводников. Это приводит к неожиданным и незапланированным соединениям, то есть, замыканиям. Состояние изоляции определяется путем визуального осмотра.
  • Высокая нагрузка на сеть, превышающая допустимые нормы. В результате, токоведущие части и провода сильно нагреваются, изоляция повреждается и наступает нештатная ситуация.
  • Удары молний в высоковольтную линию вызывают перенапряжение в сети. Это может произойти не только из-за прямого попадания, но и по причине ионизации воздуха, вызванной близким разрядом. Электропроводимость воздуха резко возрастает и между линиями с высокой вероятностью появляется электрическая дуга.
  • Физические воздействия, приводящие к механическим повреждениям изоляционного слоя.
  • Металлические предметы могут соприкоснуться с токоведущими частями. Часто происходит из-за неудовлетворительного содержания электрохозяйства.
  • Неисправное электрооборудование, подключаемое к сети.
  • Большое значение имеет человеческий фактор. Сюда входят все случаи, произошедшие в результате неправильных действий рабочих или обслуживающего персонала. В основном, это ошибки при монтаже, неправильная схема подключения, попытки отремонтировать неисправное оборудование и т.д.

Высокий ток КЗ – это хорошо или плохо?

Как я показал на графике ранее, чем дальше место замыкания от источника питания, тем меньше будет ток короткого замыкания, поскольку сопротивление линии будет больше. Высокий ток КЗ обычно бывает в тех местах электросети, которые расположены наиболее близко к подстанции, а кабельные линии имеют большое сечение проводов. В питающих сетях с напряжением 0,4 кВ относительно высокими считаются токи КЗ более 6кА, а токи КЗ выше 15 кА практически не встречаются. Итак, что мы имеем:

Минусы низкого тока КЗ

  • большое падение напряжения при достаточно мощной нагрузке;
  • как правило, низкое напряжение на электроприборах. При этом стабилизатор поможет не всегда;
  • нестабильность напряжения на электроприборах в зависимости от времени суток или времени года. По нормам на напряжение и его допуски ;
  • высокое (вплоть до бесконечности) время срабатывания автоматических выключателей при КЗ на землю (работает только тепловой расцепитель);
  • необходимость установки автоматических выключателей с характеристикой отключения “В” с целью более вероятного срабатывания электромагнитного расцепителя при КЗ. Этот спорный вопрос обсуждается в моей статье на Дзене ;
  • обязательная установка УЗО – при этом, кроме своих “основных” обязанностей (отключение питания при высоком токе утечки, а также для защиты человека при прямом и косвенном прикосновении), УЗО выполняет функцию защиты от КЗ на землю (ПУЭ 1.7.59, 7.1.72).

Плюсы низкого тока КЗ

  • можно устанавливать дешевые автоматические выключатели с низкой номинальной наибольшей отключающей способностью (Icn = 4500 А);
  • сравнительно легко можно обеспечить селективность между вводным и нижестоящим автоматами. Но нужен расчет и измерение точного значения тока КЗ,
  • низкий пусковой ток электродвигателей и другой инерционной нагрузки. Статья Что такое пусковой ток, как его измерить и посчитать.

Минусы высокого тока КЗ

  • невозможность обеспечить селективность между вышестоящими и нижестоящими автоматами. Выход – установка рубильника либо селективного по времени автоматического выключателя;
  • необходимость установки АВ с высокой номинальной наибольшей отключающей способностью (Icn = 6000, 10000 А и т.д.). Отключающая способность должна быть выше, чем ток КЗ в начале защищаемого участка (ПУЭ п. 3.1.3);
  • большие негативные последствия при возникновении КЗ.

Плюсы высокого тока КЗ

  • легко гарантировать стабильное напряжение на нагрузке и вообще качество электроэнергии;
  • имеется перспектива подключения новых потребителей и увеличения нагрузки;
  • гарантированное отключение линии при КЗ.

Резюмируя плюсы и минусы, можно сказать, что значение тока КЗ – палка о двух концах. В бытовом секторе ток КЗ часто бывает низким, и его стараются увеличить, прокладывая новые линии с высоким сечением проводов и устанавливая новые трансформаторные подстанции. В серьезной энергетике наоборот, применяют методы по уменьшению тока КЗ.

Как найти короткое замыкание в скрытой проводке?

Чаще источник проблемы находится на виду, однако существуют и исключения из правил. В этом случае самым простым вариантов становится удаление штукатурки на всем участке от распределительной коробки до места повреждения. Но этот вариант можно рассматривать в том случае, когда у мастера есть схема.

Однако у такой масштабной операции есть минус: мало кого прельщает вскрытие штроб, шум и пыль от такого рода деятельности. И все ради одного участка небольших размеров. Работу несколько упростит главное правила монтажа электропроводки: кабели прокладывают только вертикально или горизонтально. Но и это условие не исключает затянувшихся поисков и большого количества мусора.

Иногда возникают затруднения другого рода. Электрики — «тоже люди», поэтому желание сэкономить и быстро сделать работу нередко приводит к тому, что трассу прокладывают не так, как предписано правилами монтажа и ГОСТом, а «в обход» — самым коротким путем. В этом случае потребуется снимать со стен всю штукатурку. Такая перспектива не понравится никому.

Простейшие приборы

Чаще кабели скрываются под не очень толстым слоем штукатурки, поэтому отыскать их в стенах можно самостоятельно, причем относительно легко и не слишком затратно. Чтобы избежать тяжелой и неплодотворной работы, электрики используют специальные приборы для обнаружения сети или точного места неисправности — бесконтактные индикаторы напряжения. Есть несколько видов детекторов, которыми пользуются электрики при поисках скрытой проводки.

  1. MEET MS-58M. Данный инструмент относится к профессиональным приборам, однако его цена невысока: она составляет менее 500 рублей. С помощью этого индикатора неисправности ищут как на открытых, так и на скрытых участках проводки. Этот бесконтактный тестер-пробник может определить напряжение на трассе через бетон, дерево, кирпич и другие стройматериалы.
  2. MS-48NS. Это простейшие прибор — индикаторная отвертка, позволяющая делать тест на разрыв, регулируя уровень чувствительности тестера, определить напряжение на участках трассы. Средняя цена такого индикатора — 300 рублей.

Оба электротехнических прибора довольно точно определяют место неисправности. Погрешность составляет 50-100 мм. Помощь недорогих устройств дает возможность избежать самой неприятной работы — полного «раскурочивания» стен.

После нахождения «аварийного участка трассы» штукатурку вскрывают, достают и чинят (заменяют) поврежденный электрокабель. После завершения работ его возвращают на место, а стену восстанавливают. Идеальное решение — прокладка новой линии, однако допускается и временный ремонт поврежденного участка.

Трассоискатели скрытой проводки

Их называют профессиональными определителями, измерителями, кабелеискателями, или просто искателями скрытой проводки. Этот вариант не самый лучший, так как цена мощных приборов устроит далеко не всех, а приобретать их для разовой работы не имеет никакого смысла.

Ассортимент этого поискового оборудования нельзя назвать «узким», однако качественные, эффективные, чувствительные приборы стоят несколько тысяч, а такие траты вряд ли оправданы для электриков-любителей. Вторая причина для отказа от этого приобретения — сложность работы с трассоискателями: для поиска неисправности необходима не только большая практика, но и теоретические знания.

Неравенство — напряжение — короткое замыкание

Неравенство напряжений короткого замыкания вызовет распределение нагрузки между параллельно включенными трансформаторами, непропорциональное их номинальным мощностям. Такое же распределение нагрузок возникает и при неодинаковых коэффициентах трансформации включаемых на параллельную работу трансформаторов. Коэффициент трансформации может быть при необходимости изменен, если эксплуатационные условия потребуют этого. Для изменения коэффициента трансформации предусматриваются ответвления у трансформаторных обмоток.

При неравенстве напряжений коротких замыканий параллельная работа трансформаторов нежелательна, так как нельзя получить полной мощности от этих трансформаторов.

При неравенстве напряжений коротких замыканий параллельная работа трансформаторов нежелательна, так как нельзя получить полной мощности этих трансформаторов. При номинальной нагрузке трансформатора с меньшим напряжением короткого замыкания трансформатор с большим напряжением короткого замыкания будет недогружен. Если же трансформатор с большим напряжением короткого замыкания нагрузить номинальной мощностью, то трансформатор с меньшим напряжением короткого замыкания окажется перегруженным и длительно работать не сможет.

При неравенстве напряжений короткого замыкания двух трансформаторов один из них будет перегружаться, а другой недогружаться. Различие в напряжениях короткого замыкания допускается не более 10 % их среднего значения.

При неравенстве напряжений коротких замыканий параллельная работа трансформаторов нежелательна, так как нельзя получить отдачи полной мощности этими трансформаторами. При номинальной нагрузке трансформатора с меньшим напряжением короткого замыкания трансформатор с большим напряжением короткого замыкания будет недогружен. Если же трансформатор с большим напряжением короткого замыкания нагрузить номинальной мощностью, то трансформатор с меньшим напряжением короткого замыкания окажется перегруженным и длительно работать не сможет.

При неравенстве напряжений коротких замыканий параллельная работа трансформаторов нежелательна, так как нельзя получить полной мощности этих трансформаторов. При номинальной нагрузке трансформатора с меньшим напряжением короткого замыкания трансформатор с большим напряжением короткого замыкания будет недогружен. Если же трансформатор с большим напряжением короткого замыкания нагрузить номинальной мощностью, то трансформатор с меньшим напряжением короткого замыкания окажется перегруженным и длительно работать не сможет.

При неравенстве напряжений коротких замыканий нагрузка между параллельно работающими трансформаторами распределяется неравномерно, и трансформатор с меньшим напряжением короткого замыкания нагружается в большей мере, чем трансформатор с большим напряжением короткого замыкания.

Определение распределения тока по внешним характеристикам при параллельной работе трансфорыа.

Это выражение показывает, что при неравенстве напряжений короткого замыкания относительные токи трансформаторов обратно пропорциональны напряжениям короткого замыкания. Поэтому при повышении нагрузки раньше других достигает номинальной мощности трансформатор, имеющий меньшее напряжение короткого замыкания. Дальнейшее увеличение общей нагрузки трансформаторов недопустимо, иначе первый трансформатор будет перегружаться, вследствие чего установленная мощность трансформаторов остается недоиспользованной.

Это выражение показывает, что при неравенстве напряжений короткого замыкания относительные токи трансформаторов обратно пропорциональны напряжениям короткого замыкания.

Напряжения короткого замыкания, их активные и реактивные составляющие определяют распределение нагрузки между трансформаторами при их параллельной работе. При неравенстве напряжений короткого замыкания нагрузка между параллельно работающими трансформаторами распределяется неравномерно и трансформатор с меньшим напряжением короткого замыкания нагружается в большей мере, чем трансформатор с большим напряжением короткого замыкания.

Напряжения короткого замыкания, их активные и реактивные составляющие определяют распределение нагрузки между трансформаторами при их параллельной работе. При неравенстве напряжений короткого замыкания нагрузка между параллельно работающими трансформаторами распределяется неравномерно и трансформатор с меньшим напряжением короткого замыкания нагружается в большей мере, чем трансформатор с большим напряжением короткого замыкания.

Кто выполняет эти расчеты

Расчеты выполняет организация или электрик на стадии составления схемы электрической цепи. Если есть некоторые познания в области электроники, можно выполнить расчет самостоятельно или с помощью специальных программ (например, программы «Электрик», «БНТУ»). Кроме того, можно использовать специальные онлайн-калькуляторы.

Вам это будет интересно Особенности переходного сопротивления

Программа «Электрик»

Важно! Дополнительные данные могут потребоваться в случае проведения экспертизы. Согласно Постановлению Правительства РФ № 145 (п

17) такие данные следует предоставлять в течение трех дней.

Какие могут быть последствия?

Во время замыканий наблюдается резкое увеличение силы тока, что приводит к расплавлению металлов. «Брызги» могут разноситься во все стороны, приводя к воспламенению предметов вокруг и пожарам. Это особенно опасно для домашних условий, так как КЗ может стать причиной потери имущества и жилья. Последствиями на предприятиях является аварийная ситуация, повреждение техники и риск того, что могут пострадать люди.

Замыкание, в зависимости от места его образования, может привести к системой аварии, последствиями которой станет экономический и технический урон. Оборудование, которое находилось под действием усиленной силы тока, выходит из стоя или получает серьезные повреждения.

Еще одним последствием замыкания является ухудшение условий работы персонала и потребителей – резкое понижение давления приводит к остановке производственных мощностей и экономическому ущербу. Наибольший урон наносится тому месту, в котором непосредственно возникло замыкание.

Способы защиты

Наиболее надежным и действенным способом предотвращения КЗ является установка автоматических выключателей. Альтернативой служат плавкие предохранители. Автомат своевременно улавливает возникновение замыкания и отключает питание, благодаря чему возникновение аварийной ситуации является невозможным.

Прочие меры предосторожности:

  • регулярная ревизия электропроводных каналов – визуальное определение слабых мест кабеля, где изнашивается изоляция и своевременное устранение проблемы;
  • использование электрических реакторов, которые регулируют подачу тока;
  • использование специальных электроцепей, которые в случае необходимости отключают секционные выключатели;
  • использование понижающих трансформаторов, которые оснащены расщепляемой обмоткой низкого напряжения.

Совет: для домашнего использования рекомендуется устанавливать автоматические выключатели. Они рассчитаны на определенный ток, после превышения величины которого, разрывается цепь. Прочие меры в основном указаны для промышленного использования.

В чем заключается угроза КЗ?

Замыкание в первую очередь представляет угрозу здоровью и жизни человека. Это связано с пожарной опасностью: возгорание изоляции проводов, воспламенение окружающих предметов, способность изоляции распространять горение. Так же изменение силы тока может быть губительным для используемых устройств и приборов, приводя к катастрофическим последствиям

КЗ может стать причиной экономического убытка Поэтому важно использовать меры профилактики возникновения явления и прибегать к установке методов защиты

Почему происходит короткое замыкание

Для того чтобы понять почему происходит короткое замыкание, нужно вспомнить закон Ома для участка цепи – «Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению на этом участке», формула при этом следующая:

I=U/R

 где I – сила тока, U – напряжение на участке цепи, R – сопротивление.

Любой электроприбор в квартире, включающийся в розетку, это активное сопротивление (R – в формуле), напряжение в бытовой электросети вам должно быть известно – 220В-230 В и оно практически не меняется. Соответственно, чем выше сопротивление электроприбора (или материала, проводника и т.д.) включаемого в сеть, тем меньше величина тока, так, как зависимость между этими величинами обратно пропорциональная.

Теперь представьте, что мы включаем в сеть электроприбор практически без сопротивления, допустим его величина R=0.05 Ом, считаем, что тогда будет с силой тока по закону Ома.

I=220В(U)/0,05(Ом)=4400А

В результате получается очень высокий ток, для сравнения стандартная электрическая розетка в нашей квартире, выдерживает лишь ток 10-16А, а у нас по расчетам 4,4 кА.

Современные медные провода, используемые в проводке, имеют настолько хорошие показатели электрической проводимости, что их сопротивление, при относительно небольшой длине, можно принять за ноль. Соответственно, прямое соединение фазного и нулевого провода, можно сравнить, с подключением к сети электроприбора, с очень низким сопротивлением. Чаще всего, в бытовых условиях, мы сталкиваемся именно с таким типом короткого замыкания.

Конечно, это очень грубый пример, в реальных условиях, при расчете силы тока при коротком замыкании, учитывать приходится гораздо больше показателей, таких как: сопротивление всей линии проводов, идущих к вам, соединений, дополнительного оборудования сети и даже дуги образующейся при коротком замыкании, а также некоторых других.Поэтому, чаще всего, сопротивление будет выше тех 0,05 Ом, что мы взяли в расчете, но общий принцип возникновения КЗ и его разрушительных эффектов понятен.

Меры, исключающие короткое замыкание

Еще на заре развития электротехники появились плавкие предохранители. Принцип действия подобной защиты очень прост: под влиянием теплового действия тока предохранитель разрушается, тем самым размыкая цепь. Предохранители наиболее часто используются в бытовых электросетях и бытовых электроприборах, электрическом оборудовании транспортных средств и промышленном электрооборудовании до 1000 В. Встречаются они и в цепях с высоковольтным оборудованием.

Вот такие предохранители используются в цепях с малыми токами

вот такие плавкие предохранители вы можете увидеть в автомобилях

А вот эти большие предохранители используются в промышленности, и они уже рассчитаны на очень большие значения токов

Более сложную конструкцию имеют автоматические выключатели, оснащенные электромагнитными и/или тепловыми датчиками. Ниже на фото однофазный автоматический выключатель, а справа – трехфазный

Их принцип действия основан на размыкании цепи при превышении допустимых значений силы тока.

В быту мы чаще всего сталкиваемся со следующими устройствами защиты электросети:

  • Плавкие предохранители (применяются в том числе в бытовых электроприборах).
  • Автоматические выключатели.
  • Стабилизаторы напряжения.
  • Устройства дифференциального тока.

Все вышеперечисленное защитное оборудование относится к устройствам вторичной защиты, действующим по инерционному принципу. На вводе бытовых электросетей наиболее часто устанавливаются автоматические защитные устройства, действующие по адаптивному принципу. Такие устройства можно увидеть возле счетчиков электроэнергии квартир, коттеджей, офисов.

В высоковольтных сетях защита чаще обеспечивается:

  • Устройствами релейной защиты и другим отключающим оборудованием.
  • Понижающими трансформаторами.
  • Распараллеливанием цепей.
  • Токоограничивающими реакторами.

Большинства коротких замыканий можно избежать, если устранить основные причины их возникновения: своевременно ремонтировать или заменять изношенное оборудование, исключить вредные воздействия человека. Не допускать неправильных действий при монтажных и ремонтных работах, соблюдать СНИПы и правила техники безопасности.

Потеря напряжения в трансформаторе

Электромашины > Трансформаторы

Потеря напряжения в трансформаторе

Потеря напряжения в обмотках двухобмоточного трансформаторе определяется по формулам:
где Р — активная нагрузка трансформатора, Мвт;Q — реактивная нагрузка трансформатора, Мвар;S — полная нагрузка трансформатора, Мва; U — напряжение на зажимах трансформатора, кв;Uн — номинальное напряжение сети, кв;cosj — коэффициент мощности нагрузки трансформатора;R — активное сопротивление обмоток трансформатора;
X — реактивное сопротивление обмоток трансформатора:
В формулах (5-26) и (5-27): Sн — номинальная мощность трансформатора, Мва;Uн.т. — номинальное напряжение обмоток трансформатора, кв;DРк.з — потери короткого замыкания в трансформаторе, Мвт;Ux — падение напряжения, %, в реактивном сопротивлении трансформатора, определяемое по формуле (9-7).

В формулах (5-24), (5-25), (5-26) и (5-27) все величины должны быть отнесены или к стороне высшего (ВН), или к стороне низшего (НН) напряжения.В табл. 9-2 приведены значения активных и реактивных сопротивлений трансформаторов по отношению к стороне ВН. Пересчет этих сопротивлений по отношению к стороне НН производится по формулам:
где n — коэффициент трансформации трансформатора:
где — относительная величина напряжения, соответствующая данному ответвлению обмотки ВН; — номинальный коэффициент трансформации трансформатора.Величины потерь напряжения в трансформаторах при номинальной нагрузке и номинальном напряжении на зажимах для различных коэффициентов мощности приведены в табл. 5-29.

Таблица 5-29
Потеря напряжения, % в понижающих трансформаторах 6-35/0,4/0,23 кв при номинальной нагрузке

Номинальнаямощностьтрансформатора, ква

Номинальноенапряжениеобмотки ВН, кв

При коэффициенте мощности

,7

0,75

0,8

0,85

0,88

0,9

0,92

0,94

0,96

0,98

1,0

254063631001001601602502504004006306301 0001 0001 6001 600

6-106-106-10206-1020-356-1020-356-1020-356-1020-356-1020-356-1020-356-1020-35

4,394,344,294,684,275,804,165,654,075,554,025,514,675,404,685,414,625,36

4,314,244,184,544,155,574,025,403,925,293,865,244,455,124,465,134,395,07

4,204,114,044,364,015,293,855,103,734,983,674,924,184,794,194,804,124,74

4,043,943,844,133,814,943,624,723,504,593,424,523,854,393,864,403,784,33

3,923,803,703,963,664,673,464,443,324,313,244,233,614,093,624,103,544,03

3,823,693,583,823,544,473,324,233,184,093,104,013,423,873,443,883,353,80

3,703,563,443,663,404,243,173,993,033,842,943,763,213,613,223,623,143,54

3,553,413,283,473,233,962,993,702,843,552,753,462,963,312,973,322,893,24

3,373,213,083,233,023,622,773,352,613,192,523,102,662,942,672,962,582,87

3,112,942,802,902,743,162,462,882,302,712,202,612,252,452,262,462,172,38

2,402,202,032,031,971,971,661,661,481,481,381,371,201,211,221,221,121,12

 

Таблица для трансформаторов ГОСТ 12022-66 и 11920-66

Пример 5-7

Определить потери напряжения в трансформаторе 10/0,4 кв мощностью 630 ква со схемой соединений обмоток У/Ун-0, если нагрузка трансформатора S=500 ква при cosj=0,85, ответвление обмотки трансформатора -5% и величина напряжения на вторичной стороне трансформатора U=0,39 кв.Решение
Из табл. 9-2 для трансформатора 630 ква, 10/0,4 кв находим активное и реактивное сопротивления обмоток трансформатора по отношению к стороне ВН:
Номинальный коэффициент трансформации трансформатора равен:
Фактический коэффициент трансформации с учетом выбранного ответвления обмоток определяется по формуле (5-30):

Пересчитываем сопротивления трансформатора по отношению к стороне НН по формулам (5-28) и (5-29):
Номинальное напряжение сети на стороне НН трансформатора Uн=0,38 кв.Для cosj=0,85 sinj=0,527.Потерю напряжения в трансформаторе определяем по формуле (5-25):

Все страницы раздела на websorТрансформаторы силовые Трансформатор без стального магнитопровода (воздушный трансформатор) Идеальный трансформатор Простейшие приближенные эквивалентные схемы трансформатора со стальным магнитопроводом Расчеты электрических цепей с трансформаторами Потеря напряжения в трансформаторе

Расчет тока короткого замыкания выполненный в Excel

Если выполнять данный расчет с помощью листка бумаги и калькулятора, уходит много времени, к тому же Вы можете ошибиться и весь расчет пойдет насмарку, а если еще и исходные данные постоянно меняются – это все приводит к увеличению времени на проектирование и не нужной трате нервов.

Поэтому, я принял решение выполнить данный расчет с помощью электронной таблицы Excel, чтобы больше не тратить в пустую свое время на перерасчеты ТКЗ и обезопасить себя от лишних ошибок, с ее помощью можно быстро пересчитать токи КЗ, изменяя только исходные данные.

Надеюсь, что данная программа Вам поможет, и Вы потратите меньше времени на проектирование Вашего объекта.

Защита от КЗ

Для защиты от КЗ существуют различные устройства:

  • автоматические выключатели;
  • автоматические выключатели с автоматическим возвратом во включенное состояние;
  • УЗО;
  • плавкие предохранители;
  • «пробки»;
  • самовосстанавливающиеся предохранители.

В представленной схеме участвуют стабилитрон и диоды, защищающие светодиоды от воздействия обратных токов. За ограничение тока в системе защиты отвечают 2 резистора. Предохранитель должен быть самовосстанавливающегося типа, номиналы элементов должны подбираться индивидуально в зависимости от условий.

Эффективный способ защиты от представленного явления — применение реактора, ограничивающего ток. Он применяется в системе защиты электрических цепей, где величина КЗ может быть такой силы, с которой обычное оборудование не справится.

Ректор имеет вид катушки с сопротивлением индуктивного типа, подключенной к сети по последовательной схеме. Приемлемое функционирование цепи позволяет соблюдать уровень падения напряжения реактора около 4%. При образовании КЗ основная часть напряжения поступает на это устройство. Такое оборудование бывает масляного и бетонного типов. Каждый из них применяется в зависимости от типа электропроводки и питаемого ею оборудования.

а) Определения

Опыт короткого замыкания (КЗ) служит для проверки потерь и напряжения КЗ. Опытом КЗ называют испытание, при котором одну из обмоток трансформатора, обычно низшего напряжения, замыкают накоротко, а другую питают от источника переменного (периодического) тока при номинальной частоте (допустимое отклонение частоты от номинальной не более 1%) и пониженном (против номинального) напряжении при разомкнутых остальных обмотках и при токах в паре обмоток, не превышающих существенно их номинальные значения .

Напряжение, которое нужно подвести при опыте КЗ к одной из обмоток пары, чтобы в этой обмотке установился ток, соответствующий меньшей из номинальных мощностей обмоток пары, называют напряжением КЗ и выражают в процентах номинального напряжения питаеМОй обмотки

Потери, измеренные в указанных условиях и приведенные к расчетной температуре, называют потерями КЗ. Для двухобмоточного трансформатора понятие «потери и напряжение КЗ пары обмоток» совпадает с понятием «потери и напряжение КЗ трансформатора». Исключением является трансформатор с обмоткой ПН, состоящей из двух или большего числа гальванически не связанных частей, который согласно можно рассматривать как многообмоточный трансформатор. Для трехобмоточного трансформатора проводят опыт КЗ для. трех пар обмоток: ВН и СП; ВН и НН; СН и НН, а для трансформатора о расщепленной на две части обмоткой НН (НН1 и НН2) проводят опыт для следующих пар обмоток: ВН и HH1; ВН и НН2; HH1 и НН2. За расчетную условную температуру, к которой должны быть приведены потери и напряжения КЗ, принимают для всех масляных и сухих трансформаторов с изоляцией классов нагревостойкости А, Е, В 75°С . Данные опыта КЗ необходимы в следующих случаях: 1) определение превышения температур масла и обмоток трансформатора при испытании на нагрев (гл. 12); 2) расчет или испытание трансформатора на стойкость при КЗ; 3) определение к. п. д. трансформатора; 4) расчет и определение возможности параллельной работы данного трансформатора с другими; 5), расчет изменения вторичного напряжения трансформатора при нагрузке. Потери и напряжение КЗ являются величинами, определяемыми для каждого отдельного трансформатора, они зависят от его типа. Их числовые значения и допуски даются в стандартах или технических условиях на трансформаторы. Так, для трансформаторов общего назначения класса напряжения 330 кВ эти значения указаны в ГОСТ 17545-72 .