Конспект лекций по дисциплине «Электроэнергетика» (Передача электроэнергии) Тема Общие сведения об электроэнергетических системах

Трехобмоточные трансформаторы и автотрансформато­-ры. Во многих случаях на подстанции нужны три номи­-нальных напряжения - высшее , среднее и низшее . Для этого можно было бы использовать два двухобмо-точных трансформатора (рис. 2.6, а). Более экономично, чем два двухобмоточных, применять один трехобмоточный трансформатор (рис. 2.6, б), все три обмотки которого име­-ют магнитную связь (рис. 2.7, а). Еще более экономично применение трехобмоточных автотрансформаторов, услов-

Рис. 2.6. Схемы подстанций с тремя номинальными напряжениями:
а - два двухобмоточных трансформатора; б-трехобмоточный транс­форматор; в-автотрансформатор

ное обозначение которых в схемах электрических сетей приведено на рис. 2.6, в. Схема соединения обмоток авто­-трансформатора показана на рис. 2.7, б. Обмотка низшего напряжения магнитно связана с двумя другими. Обмотки же последовательная и общая (П и О на рис. 2,7, б) непо­-средственно электрически соединены друг с другом и, кро­-ме того, имеют магнитную связь. По последовательной об­-мотке течет ток , а по общей-( ). Номинальной мощностью автотрансформатора называют мощность, ко­-торую автотрансформатор может принять из сети высшего напряжения или передать в эту сеть при номинальных ус­ловиях работы:

(2.21)
Эта мощность также называется проходной. Она равна предельной мощности, которую автотрансформатор может передать из сети высшего напряжения в сеть среднего на­-пряжения и наоборот при отсутствии нагрузки на обмотке низшего напряжения.
Последовательная обмотка П рассчитывается на типо­-вую мощность (рис. 2.7,б)

(2.22)
где - коэффициент выгодности, пока­-зывающий, во сколько раз меньше .
Напряжение общей обмотки меньше , ток в ней равен , поэтому ее мощность меньше . Мо­-жно показать, что мощность общей обмотки равна типо

Рис. 2.7. Трехобмоточный трансформатор и автотрансформатор

а, б-схемы соединения обмоток; в, г-Г-образная и упрощенная схемы замещения; д-схема опыта КЗ (ВН)

вой. Обмотка низшего напряжения также рассчитывается на или на мощность меньше . Ее номинальная мощ-ность выражается через номинальную мощность авто­трансформатора так:

(2.22а)
где для кВ 0,4; 0,5.
В трехобмоточном трансформаторе все три обмотки имеют мощность . В автотрансформаторе общая и по­-следовательная обмотки рассчитаны на типовую мощность < , а обмотки низшего напряжения - на < . Таким образом, через понижающий авто­-трансформатор можно передать мощность, большую той, на которую выполняются его обмотки. Чем меньше коэф­-фициент выгодности , тем более экономичен автотрансформатор по сравнению с трехобмоточным транс-форматором. Чем ближе номинальные напряжения на сред­-ней и высшей сторонах автотрансформатора, тем меньше и тем выгоднее использовать автотрансформатор. При [см. (2.22)].
Схема замещения трехобмоточного трансформатора и автотрансформатора с >220кВ приведена на рис. 2.7,в, а с кВ-на рис. 2.7, г. Как и для двух-обмоточкого трансформатора, в такой схеме замещения отсутствуют трансформации, т.е. идеальные трансформато­-ры, но сопротивления обмоток низшего и среднего напря­-жений приводят к высшему напряжению. Такое приведение соответствует умножению на квадрат коэффициента транс­-формации, Схема замещения трехобмоточного трансфор­-матора без приведения сопротивлений обмоток низшего и среднего напряжений к высшему напряжению, но содер-жащая два идеальных трансформатора, рассмотрена в § 3.9. Потери холостого хода и определяются так же, как и для двухобмоточного трансформатора. Потери - известная каталожная величина, а определя­-ются из выражения (2.11) по каталожному значению %. Для трехобмоточных трансформаторов и автотрансфор­-маторов задаются три значения потерь короткого замыка­-ния по парам обмоток и три на­-пряжения короткого замыкания по парам обмоток . Каждое из каталожных значений и относится к одному из трех возможных опытов ко-роткого замыкания. Значения и определя­-ются при замыкании накоротко обмотки низшего напряже­-ния при разомкнутой обмотке реднего напряжения и под­-ведении к обмотке высшего напряжения такого напряжения , чтобы ток в обмотке низшего напряжения трансфор­-матора был равен номинальному. Схема этого опыта КЗ приведена на рис.2.7, д. Ненагруженная обмотка среднего напряжения изображена штрихами, чтобы подчеркнуть, что ток в ней равен нулю. Аналогично опыту КЗ для двух­-обмоточного трансформатора [см. рис. 2.5, г и выражение (2.13)] из данного опыта КЗ можно определить сумму со­-противлений обмоток высшего и низшего напряжений:
. (2.23)
Соответственно для опытов КЗ по другим обмоткам справедливы аналогичные выражения:
, (2.24)
. (2.25)
В уравнениях (2.23)-(2.25) три неизвестных-ак­-тивные сопротивления обмоток трансформатора . Решив эти три уравнения с тремя неизвестными, по­-лучим выражения, аналогичные (2.13):
, (2.26)
, (2.27)
. (2.28)
В (2.26) - (2.28) величины , соответ­-ствующие лучам схемы замещения, определяются по каталожным значениям потерь КЗ для пар обмоток:
, (2.29)
, (2.30)
. (2.31)
Аналогично этому по каталожным значениям напряже­-нии КЗ для пар обмоток опреде-ляются напряжения КЗ для лучей схемы замещения :
(2.32)
(2.33)
(2.34)
По найденным значениям опреде­-ляются реактивные сопротивления обмоток по выражениям, аналогичным (2.14) для двухобмоточного трансформатора. Реактивное сопротивление одного из лу­-чей схемы замещения трехобмоточного трансформатора (обычно среднего напряжения) близко к нулю.
Все современные трехобмоточные трансформаторы вы­-пускаются с одинаковыми номинальными мощностями об­-моток. Для ранее выпускавшихся трансформаторов, имею­-щих различные мощности отдельных обмоток, каталожные значения , для пар обмоток должны быть приве­-дены к одной мощности (обычно к мощности обмотки выс­-шего напряжения). Приведение производится пропор­-ционально отношению мощностей обмоток, а приведение - пропорционально квадрату этого отношения.
Для автотрансформаторов дополнительно указывается номинальная мощность обмотки низшего напряжения в до­-лях номинальной мощности автотрансформатора, т. е. (2.22а). Значения для пар обмоток приведены к напряжению обмотки ВН и отнесены к . Значения отнесены к номинальной мощности автотрансфор­-матора , а и -к номинальной мощнос­-ти обмотки низшего напряжения, т. е. к . Эта осо­-бенность записи параметров определяется условиями опы­-та КЗ автотрансформаторов. Например, при КЗ (ВН) напряжение на обмотке ВН поднимается до такого значе­-ния, при котором в закороченной обмотке низшего напря­-жения, рассчитанной на [см. (2.22а)], ток будет со­-ответствовать не , а . При КЗ (ВС) ток в после­-довательной обмотке (рис.2.7,6) поднимается до значения, соответствующего (см. (2.21).
Приведенные к разным мощностям паспортные значе-ния для пар обмоток автотрансформатора необходимо привести к одной мощности - номинальной. Как отмеча­-лось выше, это приведение пропорционально отношению квадратов мощностей обмоток:
(2.35)
(2.36)
Тема3. Расчет режимов линий электропередачи и электрических сетей в нормальных и послеаварийных режимах.
Задача расчета режима сети. Векторная диаграмма линии электропередачи. Баланс активной и реактивной мощностей в энергосистеме. Расчеты режимов линий электропередачи при различных исходных данных. Натуральная мощность и пропускная способность линий электропередачи. Схемы замещения электрических сетей. Распределение мощностей в разомкнутых и простейших замкнутых сетях.
(специалисты – 4 ч., бакалавры – 4 ч., заочники – 2 ч.)