Классификация электрических сетей. Потери и падения напряжения в электрических сетях. Мероприятия по снижению потерь электроэнергии. Электрические сети сверхвысокого напряжения. Электрические сети постоянного тока

всего выражать в [МВт], [Mвар] и [MBА], а напряжения – в [кВ]. В этом случае сопротивление будет выражено в [Ом].

В режиме КЗ все приложенное напряжение падает на сопротивлении трансформатора. Поэтому справедливо следующее соотношение:

,

где U_к– напряжение КЗ, выраженное в именованных единицах; Z_m– полное сопротивление обмоток трансформатора.

Напряжение КЗ в процентах равно

.                   (4.4)

Подставив (4.2) в (4.4) и выразив из результирующего выражения Z_m, получим

.                                               (4.5)

Индуктивное сопротивление обмоток трансформатора равно

.                                               (4.6)

Если мощность трансформатора составляет более 1 МВА, то Х_m>>R_m. Поэтому Х_m » Z_m, и индуктивное сопротивление можно определять по формуле

.                                               (4.7)

Так как в опыте ХХ ток в обмотке ВН мал, а в обмотке НН – отсутствует, то почти вся мощность потребляется ветвью намагничивания. Эта мощность представляет собой потери ХХ, активная составляющая которых Р_xx– это потери в стали трансформатора на вихревые токи и гистерезис, а реактивная составляющая Q_xxидет на создание основного магнитного потока. У всех силовых трансформаторов Q_xx >> Р_xx. Поэтому можно записать

,                                       (4.8)

где I_x–ток ХХ, выраженный в именованных единицах:

.                                                (4.9)

Подставив (4.9) в (4.8) и заменив приближенное равенство на строгое, получим

.

Так как , то

.                                           (4.10)

Как правило, при расчете режимов электрических сетей потери ХХ принимаются постоянными. Однако в действительности они зависят от напряжения, что можно учесть путем использования схемы замещения с проводимостями (рис. 4.2), которые определяются по формулам

,                                              (4.11)

.                                             (4.12)

Однако данные формулы также дают приближенный результат, так как из-за насыщения магнитопровода проводимости трансформатора нелинейны.

Номинальное значение коэффициента трансформации равно

,                                       (4.13)

где U_н,ном– номинальное низшее напряжение трансформатора.

При расчете электрических сетей часто приходится рассматривать не один трансформатор, а подстанцию, на которой установлено несколько одинаковых трансформаторов. Если эти трансформаторы работают параллельно или в одинаковом режиме, то схема замещения подстанции будет такой же, как для одного трансформатора. Однако сопротивления и потери ХХ необходимо определять с учетом числа трансформаторов на подстанции п_mпо формулам

,                                           (4.14)

,                                          (4.15)

,                                               (4.16)

,                                                      (4.17)

где Р_xx(1)– активные потери ХХ одного трансформатора.

4.2. Трехобмоточные трансформаторы

Трехобмоточным называется трансформатор, у которого имеется 3 обмотки: ВН, СН (среднего напряжения) и НН. Условное обозначение приведено на рис. 4.4, а схема замещения – на рис. 4.5.

Обозначения на рисунках: U_в, U_с, U_н– соответственно высшее, среднее и низшее напряжения; R_в, R_с, R_н– активные сопротивления обмоток соответственно ВН, СН и НН, приведенные к высшему напряжению; Х_в, Х_с, Х_н – индуктивные сопротивления обмоток; k_трвс– коэффициент трансформации со стороны ВН на сторону СН; k_трвн– коэффициент трансформации со стороны ВН на сторону НН.

В отличие от двухобмоточных, у трехобмоточных трансформаторов производится не один, а три опыта КЗ.

Опыт №1: обмотка НН размыкается, обмотка СН замыкается накоротко, а на обмотку ВН подается такое напряжение, чтобы в трансформаторе протекали номинальные токи. Это напряжение называется напряжением КЗ обмоток ВН и СН. Оно выражается в процентах от номинального напряжения трансформатора и обозначается U_квс%. Как и у двухобмоточных трансформаторов, в данном опыте фиксируется потребляемая трансформатором активная мощность. Она называется потерями КЗ в обмотках ВН и СН и обозначается ΔР_квс.

Опыт №2: обмотка СН размыкается, обмотка НН замыкается накоротко, а на обмотку ВН подается такое напряжение, чтобы в трансформаторе протекали номинальные токи. Это напряжение называется напряжением КЗ обмоток ВН и НН и обозначается U_квн%. Соответствующие потери КЗ обозначаются ΔР_квн.

Опыт №3: обмотка ВН размыкается, обмотка НН замыкается накоротко