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变压器短路阻抗及电压调整率计算

2018-01-08 8页 doc 22KB 85阅读

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变压器短路阻抗及电压调整率计算变压器短路阻抗及电压调整率计算 变压器短路阻抗及电压调整率计算 第44卷第5期 2007年5月 囊珏嚣 刀Z4^力 VOI.44No.5 May2007 变压器短路阻抗及电压调整率计算 蒋光祖 (I-海电压调整器有限公司,上海200070) 摘要:介绍了变压器一次侧并联,二次侧串联时的短路阻抗的计算方法,并给出了应用实例. 关键词:变压器;并联;串联;短路阻抗 中图分类号:TM402文献标识码:B文章编号:1001—8425(2007)05—00o6—03 CalculationofShortCircu...
变压器短路阻抗及电压调整率计算
变压器短路阻抗及电压调整率计算 变压器短路阻抗及电压调整率计算 第44卷第5期 2007年5月 囊珏嚣 刀Z4^力 VOI.44No.5 May2007 变压器短路阻抗及电压调整率计算 蒋光祖 (I-海电压调整器有限公司,上海200070) 摘要:介绍了变压器一次侧并联,二次侧串联时的短路阻抗的计算方法,并给出了应用实例. 关键词:变压器;并联;串联;短路阻抗 中图分类号:TM402文献标识码:B文章编号:1001—8425(2007)05—00o6—03 CalculationofShortCircuitImpedanceandVoltage RegulationRateofTransformer JIANGGuang-zu (ShanghaiVoltageRegulatorManufactureCo.,Ltd.,Shanghai200070,China) Abstract~Themethodtocalculateshortcircuitimpedanceoftransformerswhenthe transformersareparalleledatprimarysideandseriesedatsecondarysideisintro— duced.Theexampeleispresented. Keywords=Transformer;Parallel;Series;Impedance l刖舌 因大型变压器单机容量的不断提升,给变压器 的制造及运输增加了难度,制造商需要寻求多台组 合方式;或因试验工作将两台变压器组合而得 到更大容量,更高电压,或为满足调节电压需要,将 一 台感应移相器与一台变压器组合,其中一种组合 方法可用两台变压器(或相当的变压器,如移相器) 一 次侧并联二次侧串联(以下简称并串联接)的联接 方法.如图1所示. 两台变压器并串联接时的空载合成数据较易求 得,本文从略;而短路数据及负载电压调整率在此既 并又串的联接中如何求得?这就是笔者拟讨论的内 容. 2并串联接基本条件 图1所示这种并串联接的联接条件比两台变压 器并联运行的条件要宽松得多,但还是有条件的.其 基本条件可归纳如下: 2.1一次侧并联条件 输入电压1N?1N-B1和lN-B2.只要变压器B1 和B在该侧的电压w.8.与相等或相近,取 图1并串联接示意图 .1Diagramofparallelandseriesconnection BI,B厂变压器N川,NI和Nl啦,N2一BI和B2的一次和 二次绕组,…,,I一BI,B2一次绕组电流,I,,『一合成的 一 二次电流.,,一合成的一二次电压 二者中的小者作为额定输入电压. 2.2二次侧串联条件 输出电流,2?捌和J,只要B和B在该侧 的电流相等或相近,即可取二者中小者的电流作为 额定输出电流. 这并串联接不受B,B的容量大小及短路阻抗 电压高低的限制.其特点是并联侧输入电压一致,串 联侧输出电流一致. 第5期蒋光祖:变压器短路阻抗及电压调整率计算7 3短路时的相量图 绘制并串联接短路时的相量图将有利于理解 和计算短路时的有关参数. 将图1中ab端直接短路,在AB端由零逐步施 加短路电压,使串联侧在短路状态下流过电流/2= ,2K=,2N.此时归算至并联侧的相量示意如图2所示. 图2并串联接短路相量图 Fig.2Vectorgramofparallelandseries connectionshortcircuit /OB-A和/OB2A——B.和B2的短路阻抗三角形 ,IK-,-kf一BI和B2的一次短路电流,I一前 二者合成电流机I,,f一,ll,,lK,,IK与lK 的夹角(三者的功率因数角) 由于变压器B,B:的匝比不一定相同,容量不 等,它们的短路三角形一般是不相同的.然而由于 它们已并联联接,因此短路电压是一致的,即由电 流供给UAB=UK_Bl=K_s2=UlK0再则绕组?l-B与?l-B2 流过的电流也不一定相等.它们分别为,lK-B7-- Vl-B1 ^, ,2K;,l?=至l坠,2K,而,lK与,lK的相量合成为,lK' V1一B2 由电流供给. 4合成参数的计算公式 4.1必要的已知条件 要计算合成参数应已知变压器B和B:的 及短路数据.这些数据应包括这两个变压器的容量 PB与尸;一次侧电压-B与己『2N-B,N-B2与己『2N-B2; 短路电压UKB与UKB负载损耗与舱.当合成 后使用的及,2N与原单个变压器一致时,这单个 变压器的数据可直接使用;否则,还要按实用与 ,2N进行修正后才能作为已知条件. 4.2合成短路电压和负载时电压调整率?的 计算过程 4.2.1求出短路时合成视在功率Pl与合成短路电 流,lK 用已知条件可求出每台变压器的短路功率因 数角,与,进而分解出每台变压器短路时的有 功功率与无功功率,同时求出一次短路电流的有功 分量与无功分量.再使两台变压器的有功与无功同 轴代数合成.最后使有功与无功合成此时电源供给 的视在功率Pl与,上述过程也可用下列公式直 接求得Plx与,l: PlK=(尸l蛐I2+PKB22+2尸?2cos)(1) I1K=(I1K_B11K_2,lK_B1,lK一os)(2) 式中P蛐,PK广变压器B与B:短路试验时的 视在功率 尸:,/m?UKB1?UIN",11 尸l,/m?UKB2?UIN",1 = l6K厂l 一 相数 4.2.2合成短路电压K与它的百分值K计算如 下 U1K---与V m'IlK 1l'=x100~ u1N 4.2.3电压调整率可按下式计算 Au=ul~os6+ 式中 , 合成的短路功率因数角 6K=COS-'堂 , 负载功率因数角 5应用 前言中提到了几种并串联接的应用需求,这里 稍作展开. 5.1用并串联接法减小变压器单机容量 为解决三相变压器单机容量过大,通常使用的 办法是将三相变压器分成三台单相变压器.这固然 是降低了单台变压器的容量,体积和重量,但必竞成 了三台单相的组合,不具有原来三相变压器的长处. 采用本文介绍的并串联接法来减小单台变压器的体 积质量能继续具备原三相变压器的长处,并在分割 时不受数3的制约,可一分为二,也可为3或4.再 则从上面计算公式可知,只要是均等分割,用并串联 接组合而成的大型变压器其合成短路阻抗的百分值 与其中单元值保持一致,使变压器运行更为可靠.如 8第44卷 要备品也只要取其中之一即可.再则可均等分割,可 非均等分割,更显示了并串联接时的分割灵活的优 越性. 5.2用并串联接法组成提高调节范围 用并串接法组成调节范围更广,耗料更少,波形 畸变更小,甚至无相移的感应调压组合装置——用 感应移相器与变压器的适当配置且采取了上述并串 联接而构成的感应调压装置已由国家知识产权局发 布公告批准为中国实用新型专利,其专利号分别为 ZL200420021535.9和ZL200520041533.0.对全调程 调压装置其中50%的输出电压,电流取自于变压 器,装置在调压下限电压指标有较大的突破.目前国 家的感应调压器的调节倍率(即输出额定电压 100%与空载下限电压5%之比)为7/=100/5=20.但 我公司制造的感应调压组合装置其调节倍率达 到了360,使空载电压几乎为OV.并且,波形畸形率 也大为改善,在30%,100%的输出电压范围,其电压 波形畸变率小于l%,充分满足了军工任务的特殊 需要.另外,应用并串联接调压器与变压器的组合更 趋合理,实现了耗料更省,质量更轻,体积与占地更 小.当采用偶数移相器组合时,还可使感应调压器调 节输出电压时不再出现相移现象.这些产品已向要 求特别高的军工国防科研机构得到使用,达到了常 规调压产品所不能达到的独特功效. 5.3计算实例 为满足某科研项目特需,我公司设计了一台移 相器和一台变压器,它们的规格均为:三相,输入电 压U.N=380V,输出空载电压为Uzo=152V,输出额定 电流为I~=410A.然而它们的短路阻抗计算数据相 差较大,分别为:移相器在二次短路电流I2Ky=410A 时短路耐电压U~=61.6V,一次短路电流IIKy=166A, 负载损耗?%=3.85kW,短路视在功率%:X/3× 61.6Vx166A=17.7kVA;短路功率因数角=COS (3.85/17.7)=77.44.;变压器在同样短路电流,2KB= 410A时,由设计得:KB=8.1V,I1KB=164A,?PKB= 1.907kW,PKB=X/3x8.1Vx164A=2.3kVA,B=COS (1.907/2.3)=34.. 当上述移相器与变压器一次侧并联,二次侧串 联而构成一台特殊调压装置时,该装置在最高输出 电压位置的合成短路数据即可用第4节有关公式进 行如下计算: 装置短路视在功率 Pll(=(17.7+2.3+2x17.7x2.3Xcos~bK) =19.4345kVA 装置阻抗短路输入电流 IlK=(166+l64+2x166x164xcos~bK) =306.572kVA 上二式中~bK=77.44.一34.=43.44. 装置短路电压 UIK---——19 : . : 43— 4— 5— k— V—— A— x — l— 0— 3 — :36.6V———':===?———————————————————,一? ,/3x306.572kVA 制成上述调压装置后,进行了阻抗短路试验.在 二次短路电流I2K=410A时,测得短路电压为U-x= 37.2V. 试验数据与设计数据几乎吻合,虽有误差,但可 满足工程计算的实际需要. 收稿日期:2006-07一l1 作者简介:蒋光祖(1942一),男,浙江慈溪人,上海电压调整器制造有限公司技术与 国际合作顾问,高级工程师,长期 从事调压器,晶闸管交流电力控制器的设计研究工作,并从事机电类产品的国际合 作工作. 特高压交流设备研制监造需"五加强" "中国特高压的进程很大程度上取决于设备的安全可 靠性,因此要始终将安全可靠放在一切工作的首要位置,确 保设备安全,确保一次成功".在3月16日召开的特高压 交流设备研制与监造工作会议上,国家电网公司副总经理 舒印彪对加强特高压设备研制与监造工作提出了具体要 求. 因为要承受更高电压,所以对特高压设备的安全可靠 性要求极为苛刻.与常规设备相比,特高压设备具有技术水 平高,国产化水平高,研制时间短和商业化运行等特点.根 据特高压设备特点以及工程要求,在设备监造过程中,有关 单位要加强以下五方面工作:加强设计审查,组织设计校 核,保证关键设计的科学性;加强工厂监造,保证设备 及其配套件的工艺质量,切实强化中间过程的监督与检查; 加强试验验证,采用严格的试验,检验方法和判据,增加特 殊试验项目,减少现场运行风险;加强对研制,生产进度的 监督与协调;加强信息沟通交换,及时发现,解决各类问题. 为确保2009年特高压示范工程顺利投运,国家电网 公司特高压建设部副主任丁扬在会上就设备研制与监造工 作的总体安排作出部署:加快设备研制进度;抓好专家设计 审查:立即启动工厂监造;研究保证产品质量的特殊措施.
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