§ 8. НАПРЯЖЕНИЕ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ЕГО ЗАВИСИМОСТЬ ОТ СБОРКИ ТРАНСФОРМАТОРА
Способы оценки поля рассеяния.
Поле рассеяния, как указывалось ранее, играет исключительную роль в трансформаторе: увеличивает добавочные потери в обмотках и элементах конструкции, т. е. снижает полезную мощность и кпд трансформатора; уменьшает напряжение на его вторичных обмотках и увеличивает потребление реактивной мощности, а также защищает трансформатор при коротком замыкании, уменьшает электродинамические усилия, ограничивает токи и нагрев обмоток.
Учитывая роль поля рассеяния, важно правильно его измерять и оценивать. Непосредственно измерить поле рассеяния сложно: слишком разнообразны контуры, по которым замыкаются магнитные поля рассеяния. Поэтому его оценивают по влиянию, которое оно оказывает на напряжение и токи в обмотках при коротком замыкании трансформатора.
Линейное напряжение, которое надо подвести к одной из обмоток при короткозамкнутой другой, для установления в обмотках номинальных токов называют напряжением короткого замыкания трансформатора, обозначают ик и выражают в процентах от номинального:
где U1 — номинальное первичное напряжение, В, Uк — напряжение короткого замыкания, В.
Существует прямая зависимость между полем рассеяния и напряжением короткого замыкания, поэтому напряжение короткого замыкания используют для оценки поля рассеяния и его влияния на работу трансформатора.
Зная напряжение ик, можно определить ток короткого замыкания в обмотке. Ток Iк1 будет во столько раз больше номинального тока I1, во сколько раз первичное напряжение Uх больше Uк. Так, например, если напряжение ик, равно 5%, ток /к. в 100:5=20 раз больше номинального тока 1х.
При напряжении, равном ик, интенсивность магнитного поля в магнитной системе невелика, поэтому намагничивающий ток и магнитные потери при коротком замыкании можно считать исчезающе малыми по сравнению с номинальными токами и вызываемыми ими потерями. Потери при коротких замыканиях рк соответствуют нагрузочным потерям трансформатора в номинальном режиме, поэтому общие потери трансформатора определяют как сумму потерь холостого хода и короткого замыкания: Рг=Р0+Рк-
Изменение напряжения трансформатора.
Как указывалось ранее, токи в обмотках создают не только потери, но и падения напряжений индуктивное и активное в электрическом сопротивлении. Между напряжением короткого замыкания и падениями напряжений существует зависимость:
,
(Sн — номинальная мощность трансформатора, кВ-А; рк — потери к.з., кВт).
Оказывается, напряжение короткого замыкания характеризует еще один важный параметр — изменение напряжения 13ч вторичной обмотки, питающей потребителей. Изменением напряжения пары обмоток трансформатора называют арифметическую разность напряжений на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе и нагрузке номинальным током (при этом напряжение первичной обмотки должно быть номинальным) и определяют по формуле
Стандартизация напряжений короткого замыкания.
Учитывая важную роль поля рассеяния в трансформаторе, напряжение короткого замыкания не может быть произвольным; иногда оно может быть большим (например, у потребителя с частыми короткими замыканиями) или относительно малым (например, в трансформаторах со спокойным режимом). Однако трансформаторы не могут изготовлять для каждого отдельного потребители, поскольку это дорого и технически нецелесообразно. Кроме того, в эксплуатации трансформаторы часто работают параллельными группами или их перебрасывают в другие места для работы с другими трансформаторами, а важнейшим условием, определяющим возможность параллельного соединения трансформаторов, является равенство напряжений короткого замыкании Uк.
В трансформаторах общего назначения напряжения короткого замыкания в зависимости от мощности и класса напряжения стандартизованы. Так, для трансформаторов мощностью 25—630 кВ-А с ВН 6 или 10 кВ напряжение к.з. составляет 4,5—4,7%, с ВН 35 кВ—6,5—6,8%, мощностью 6300 кВ-А с ВН 35 кВ—7,5%, мощностью 80 000 кВ-А — 0,5% и т. д.
Некоторые специальные трансформаторы, работающие в режимах с частыми короткими замыканиями, должны иметь но стандарту еще более высокие напряжения короткого замыкания— до 12 и даже 17%.
При изготовлении трансформаторов возможны допустимые отклонения в размерах, указываемые в сборочных чертежах. Например, обязательно содержатся допуски на диаметры и высоты обмоток, расстояния между обмотками, непосредственно влияющие на напряжение короткого замыкания. При наличии допусков на размеры получить точное значение указанного в стандарте напряжения короткого замыкания очень трудно, а иногда и невозможно, поэтому ГОСТы установили предельные отклонения этих напряжений; они могут отличаться от указанных в ГОСТе не более чем на ±10%.
