8. Основные правила построения и простейшие преобразования схем замещения.
Целью преобразования схемы замещения является ее приведение к простейшему виду (рис. 3.3).
Преобразования, применяемые в расчетах обычных линейных электрических цепей, включают в себя нахождение эквивалентной ЭДС, последовательное и параллельное сложение сопротивлений, преобразование треугольника в звезду и обратно, многолучевой звезды в полный многоугольник.
Рис. 3.3. Преобразование схемы замещения системы в случае одной группы источников (а) и п-групп (б)
Если схема замещения содержит источники со значительно отличающимися параметрами, то они объединяются так, чтобы каждая группа содержала источники с близкими параметрами. Тогда простейшая схема, к которой приводится любая схема замещения, будет иметь вид, показанный на рис. 3.3,6 (предполагается п групп источников). Дополнительные рекомендации по преобразованию схемы замещения для расчета КЗ приводятся в работе [2, с. 46-48].
Особое внимание следует уделить различным формам принципа наложения, применяемым при расчете КЗ [2]. В расчетах токов КЗ наиболее часто применяется наложение собственно аварийного режима на предшествующий нормальный (рис. 3.4)
Рис. 3.4. Принцип наложения 69
Предполагается, что условия трехфазного КЗ не изменятся, если в точку КЗ включить две равные, но противоположные по направлению ЭДС: +С/ко и —L/ко (С/ко - напряжение в точке К в предшествующем короткому замыканию режиме).
Режим КЗ можно разложить на два: нормальный, или предшествующий КЗ, и собственно аварийный режим, возникающий от действия только одной ЭДС - С/ко в пассивной схеме. Тогда
I = Iо + Iав, U = U0 + UaB,
где UaB, IаB - аварийные составляющие тока КЗ.
Такая форма наложения удобна в случае, когда известен предшествующий режим.
9. Схема замещения 2-х обмоточного и 3-х обмоточного трансформатора и автотрансформатора.
Во многих случаях на подстанции нужны три номинальных напряжения - высшее Uв, среднее Uc и низшее Uн. Для этого можно было бы использовать два двухобмоточных трансформатора (рис.3.5,а). Более экономично, чем два двухобмоточных, применять один трехобмоточный трансформатор (рис.3.5,б), все три обмотки которого имеют магнитную связь (рис.3.6,а). Еще более экономично применение трехобмоточных автотрансформаторов, условное обозначение которых в схемах электрических сетей приведено на рис. 3.5, в.
Рис.3.5. Схемы подстанции с тремя номинальными напряжениями:
а) - два двухобмоточных трансформатора; б) - трехобмоточный трансформатор; в) - автотрансформатор
Схема соединения обмоток автотрансформатора показана на рис.3.6,б. Обмотка низшего напряжения магнитно связана с двумя другими. Обмотки последовательная и общая (П и О на рис.3.6,б) непосредственно электрически соединены друг с другом и, кроме того, имеют магнитную связь. По последовательной обмотке течет ток Iв, а по общей - (Iв - Iс). Номинальной мощностью автотрансформатора называют мощность, которую автотрансформатор может принять из сети высшего напряжения или передать в эту сеть при номинальных условиях работы:
Sном = √3 * Uв.ном * Iв.ном
Эта мощность также называется проходной. Она равна предельной мощности, которую автотрансформатор может передать из сети высшего напряжения в сеть среднего напряжения и наоборот при отсутствии нагрузки на обмотке низшего напряжения.
Последовательная обмотка (П) рассчитывается на типовую мощность (рис.3.6,б):
Sтип = √3 * (Uв.ном – Uc.ном)* Iв.ном = √3 * Uв.ном * Iв.ном * (I - Uc.ном / Uв.ном),
где a=1-(Uс.ном/Uв.ном) – коэффициент выгодности, показывающий, во сколько раз Sтип меньше Sном.
В трехобмоточном трансформаторе все три обмотки имеют мощность Sном. В автотрансформаторе общая и последовательная обмотки рассчитаны на типовую мощность Sтип<Sном, а обмотки низшего напряжения - на aннSном<Sном. Таким образом, через понижающий автотрансформатор можно передать мощность, большую той, на которую выполняются его обмотки. Чем меньше коэффициент выгодности a= Sтип/Sном, тем более экономичен автотрансформатор по сравнению с трехобмоточным трансформатором. Чем ближе номинальные напряжения на средней и высшей сторонах автотрансформатора, тем меньше a и тем выгоднее использовать автотрансформатор. При UC = UB a = 0 .
Рис.3.6. Трехобмоточный трансформатор и автотрансформатор:
а, б – схемы соединения обмоток; в, г – Г-образная и упрощенная схемы замещения.
Схема замещения трехобмоточного трансформатора и автотрансформатора с приведена на рис. 3.6, в, г. Как и для двухобмоточного трансформатора, в такой схеме замещения отсутствуют трансформации, т.е. идеальные трансформаторы, но сопротивления обмоток низшего и среднего напряжений приводят к высшему напряжению. Такое приведение соответствует умножению на квадрат коэффициента трансформации.
Потери холостого хода DPХ и DQХ определяются так же, как и для двухобмоточного трансформатора.
Для трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов задаются три значения потерь короткого замыкания по парам обмоток DРкВН , DРкBC , DРкCH и три напряжения короткого замыкания по парам обмоток UкВН , UкBC , UкCH. Каждое из каталожных значений DPк и uк% относится к одному из трех возможных опытов короткого замыкания. Так, значения DРкВН и UкВН определяются при замыкании накоротко обмотки низшего напряжения при разомкнутой обмотке среднего напряжения и подведении к обмотке высшего напряжения такого напряжения UкВН, чтобы ток в обмотке низшего напряжения трансформатора был равен номинальному.