Қысқа тұйықталу кернеуін анықтау

Қысқа тұйықталу кернеуін анықтау

Қысқа тұйықталу кернеуі трансформатордағы кернеудің төмендеуін, оның сыртқы сипаттамасын және қысқа тұйықталу тогын анықтайды.

Қысқа тұйықталу кернеуі U_к, % оның активті U_а., % және реактивті
U_р.,% құраушылардыңгеометриялық қосындысы ретінде қарастырылады.

U_к = √U_р.² + U_а.², %. (5.14)

Активті құраушылар келесідей табылады:

а.
U = ^Рk , %; (5.15)
10∙S

^Uа.
= ^2671,53 = 1,67%.
10 ∙ 160

Реактивті құраушылар келесідей табылады:

Мұндағы
k_p = 1 − 𝛔 ∙
⁽1 − e
1
^𝛔) ; (5.17)

𝛔 = ^а12+а1+а2. (5.18)

𝛑∙H_{c
𝛔 =} 0,9 + 0,9 + 3,96 _{= 𝟎, 𝟎𝟒.}
𝛑 ∙ 46
1
k_p = 1 − 0,04 ∙ ⁽1 − e^{−𝟎,𝟎𝟒 )} = 0,96.

S ≤ 10000 кВ қуаты бар трансформаторларда келтірілген арнаның енін мына формула бойынша анықтаймыз:

a_ш = a^′ + ^а1+а2 , см; (5.19)

2 ₃

ш
a = 1,05 + ^{0,9 + 3,96} = 2,7 см.
3

β коэффицент келесі формуламен анықталады [2]:

β = ^π∙D12 ; (5.20)

H_c
β = ^{π ∙ 17,5} = 1,2.
46
Биіктік бойынша орамдардың біркелкі бөлінбеуін есепке алу коэффициенті k_q келесідей анықталады [2]:

q
k = 1 + ^Hc∙x2
m∙a_ш∙k_p
; (5.21)

мұндағы x = ^hх
H_c

• 
  бұл жерде трансформатордың жұмысы кезінде ЖК
  

кернеудің орта сатысында. h_х шамасы ЖК және ТК орамаларының осьтік өлшемдерінің айырмасы ретінде анықталады. Трансформатор үшін трансформатордың осьтік өлшемдері тең болғандықтан, онда h_х = 0, демек, k_q = 1.
Онда реактивті құраушы тең болады:
7,92 ∙ 50 ∙ 53,33 ∙ 1,2 ∙ 2,7 ∙ 0,96 ∙ 1 ∙ 10²

U_р =
_3,712 = 4,77%.

U_р рұқсат етілген мәннен аз болғандықтан, шашырау арнасының енін 1 см-ге ұлғайтамыз, сонда:

a₁₂ = 1,9 см;

ш
a = 1,9 + ^{0,9 + 3,96} = 3,52 см.
3

Реактивті құраушы мәнді қайта есептейміз:

7,92 ∙ 50 ∙ 53,33 ∙ 1,2 ∙ 3,52 ∙ 0,96 ∙ 1 ∙ 10²

U_р =
_3,712 = 6,22%.



U_к = √1,67² + 6,22² = 6,44%.

Қысқа тұйықталу кернеуінің абсолютті қателігі берілген мәннен 5% артық аспауы тиіс.

δ = ABS ^{(6,5 + 6,44)} ∙ 100 = 0,92%.
6,5

3. Орамдардағы механикалық күштер

Қысқа тұйықталу процесі трансформатордың апаттық жұмыс режимі болып табылады. Салдарынан номиналды тоқпен салыстырғанда орамаларындағы токтар бірнеше рет ұлғаюынан орамаларында трансформатордың және ораманың бөлігіне әсер ететін соққылық механикалық әсер ететін жүктемелер туындайды, олар орамдардың қатты қызып кетуін туындатады, орама материалы өткізгіштерінеде саны көп жылу бөлуді. ҚТ кезінде орамаларды механикалық беріктікке тексеруге кіреді:

• 
  трансформатордың ҚТ максималды тогын анықтау;
  
• 
  орамдар мен олардың бөліктері арасындағы механикалық күштерді анықтау;
  
• 
  оқшаулағыш тірек пенкатушка аралық құрылымдарда және орамдардың сымдарында механикалық кернеуді анықтау;
  
• 
  ҚТ кезінде ораманың температурасын анықтау.
  

^Iқ.т.ТК ⁼
100∙230,94



6,44∙(1+^100∙0,16)
6,44∙500
= 3568,3 А; (5.22)

Мұндағы I_н - тиісті орамның номиналды тогы, А;

S_н - трансформатордың номиналды қуаты, МВ·А;
S_к - қысқа тұйықталу қуаты, сәйкес, [4]: S_кТК = 500 МВ·А; S_кТК= 2500 МВ·А; U_к - қысқа тұйықталу кернеуі,%.

^Iқ.т.ЖК
100 ∙ 2,639

6,44 ∙ (1 + )

=
100 ∙ 0,16 6,44 ∙ 2500

= 40,94 А.

Бастапқы кезде қысқа тұйықталу тогы апериодикалық құрауыштың болуы салдарынан орнатылған токтан едәуір асып кетуі және қысқа тұйықталу тогы кезінде бірнеше есе күштен асатын орамдар арасында механикалық күштерді тудыруы мүмкін. Трансформаторлардың жалпы теориясына сәйкес бұл қысқа тұйықталу тогының жылдам максималды мәні және мына формула бойынша анықталады:
I_қ.т.мак = 1,41 ∙ k_M ∙ I_қ.т.,A; (5.23) мұндағы k_M -, қысқа тұйықталу тогының апериодикалық құраушысын
ескеретін коэффициент, мына формула бойынша анықталады:



d
π∙U
k = 1 − e^{− Uр} ; (5.24)
^M 3,14∙1,67
k_M = 1 − e^{− 6,22} = 1,43.
I_қ.т.мак = 1,41 ∙ 1,43 ∙ 3568,3 = 7195,8 A;
I_{қ.т.макТК} = 1,41 ∙ 1,43 ∙ 40,94 = 82,55 A;

Сыртқы орамаға әсер ететін және оны созуға ұмтылатын қосынды радиалды күш тең болады:

F_p = 0,628 ∙ (I_қ.т.мак ∙ W)² ∙ β ∙ k_p ∙ 10⁻⁶, Н; (5.25)

F_p = 0,628 ∙ (82,55 ∙ 5456)² ∙ 1,2 ∙ 0,96 ∙ 10⁻⁶ = 146755,7 Н.
Сондай –ақ, орамаға осьтік күш F_ось әсер етеді, ол алгебралық түрде екі күштен және F^′ тұрады . Егер орамада үзіліс болмаса, онда F^′ = 0. Өйткені,
ocь ocь

ocь
есептелген трансформатор үшін реттеу орамдары барлық сыртқы қабаттыңбиіктігі бойынша орналасады және тиісінше орамада алшақтық болмайды, онда F^′ = 0.

ocь
2∙Н_с

_{F′ =} 146755,7 ∙ 3,52 _{= 5615, H.}

ocь



2 ∙ 46

Сонда толық осьтік күш тең болады:

ocь
F_ось = F^′ = 5615, H.
Орамдардың өзара орналасуын ескере отырып, ие боламыз:

• 
  орамның қысу күші:
  

• 
  жармаға әсер ететін күш:
  

F_қыс = 0.
F_ж = 0.

Ораманың механикалық беріктігін бағалау үшін ораманың аралық және тірек оқшауламасы төсемдеріндегі радиалды күш пен қысу кернеуінің әсерінен туындайтын ТК ішкі орамасындағы қысу кернеуін анықтайды.
Радиалды күштен қысу кернеуін анықтау кезінде шартты түрде статикалық деп қарастырылатын ішкі ораманы қысатын күш табылады:

^Fқыс.р.
= ^Fp , Н. (5.27)
2∙π

^Fқыс.р.
= ^146755,7 = 23356,9 Н.
2 ∙ π

Орама сымында қысу кезіндегі кернеу:

^δқыс
= ^{Fқыс. р.} , МПа; (5.28)
W_ТК∙П_в

^δқыс
₌ 23356,9
108 ∙ 83,33
= 2,6 МПа;

немесе δ_{қыс.р.р.} = 15 МПа рұқсат етілген кезде

^δқыс
= ^26,9 = 17,33 МПа.
15

ЖК сыртқы орамасындағы үзілу кернеуі кепілдік қоры бар және қуаты 6300 кВ·А дейінгі трансформаторларда есептелмеуі мүмкін. ЖК тірек төсемдеріндегі қысылған кернеу:

қыс
_{δ =} ^Fось ⁿтөс^∙a∙bтөс
; (5.29)

[1].
мұндағы n_төс-ораманың айналымындағы төсем саны ( n = 8); a - ораманың радиалды өлшемі, м;
b_төс- төсемнің ені, м, 0,04-тен 0,06 м-ге дейін қабылданады

^δқыс
₌ 5615
8 ∙ 2 ∙ 40

= 8,77МПа;

немесе δ_қыс.р. = 20 МПа рұқсат етілген кезде

^δқыс
= ^8,77 ∙ 100 = 43,88%.
20

Қысқа тұйықталу кезіндегі орамалардың температурасын есептеу кезінде қысқа мерзімді процестің салдарынан орамадан майға жылу беруді есепке алмай, орамада шығарылған барлық жылу оның температурасын жоғарлатып жиналады деп болжауға болады.

Егер орама температурасын есептеу кезінде оның қызуымен сымның меншікті кедергісінің ұлғаюын, сондай-ақ сым металының және оның оқшауламасының жылусыйымдылығын ескеру қажет болса, онда уақыт өзгерісімен орама температурасының өзгеруін есептей отырып, ораманың соңғы температурасын °С, t_x ,c арқылы, ҚТ пайда болғаннан кейін формула бойынша анықтауға болады (алюминий орамалары үшін) [2]:

_ϑx ₌ 670∙t_{x + ϑ}
; (5.30)

x
5,5∙(^Ux)² −t ^н
jТК
мұндағы ϑ_н −ораманың бастапқы температурасы, 90℃ қабылдаймыз.
t_x –қысқа тұйықталудың ұзақтығы, 35 кВ ∙ А номинал кернеулі трансформаторлаор үшін 4 с аз болады.

_{ϑ =} 670 ∙ 4

1,49
^x 5,5 ∙ (^6,44)² − 4

+ 90 = 117℃.

Онда алюминий орамалары үшін рұқсат етілген температурадан
ϑ_x.р. = 200℃ төмен болады.
200 ° C температураға жету уақыты:

ϑ_x200 = 0,79 ∙ (^Ux )², ℃; (5.31)

_x200 = 0,79 ∙ (
_ϑ 6,44
1,49
^jТК
)² = 14,8 ℃.