Определить потери х.х. Мощность трансформатора 60000 кВА фирмы АЕГ

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

по выполнению контрольной работы

по дисциплине

«Монтаж и наладка оборудования электрических сетей»

 

 

Ростов-на-Дону

Составитель: доцент Абрамов Ю.В.

 

Методические рекомендации содержат информацию по выполнению контрольной работы (требования к оформлению, примеры выполнения заданий) по дисциплине «Монтаж и наладка оборудования электрических сетей»

 

 

Рецензент: д.т.н., профессор Цыгулёв Н.И.

 

Ó Донской государственный технический университет, 2017

Задача № 3 Определение величины потерь холостого хода силового трансформатора

1. Определение состояния силового трансформатора по результатам: «Опыта холостого хода».

2. Задание по определению «Потерь холостого хода силового трансформатора»

Определить величину потерь холостого хода силового трансформатора.

Заданы: схема измерений, результаты измерений опыта Х.Х., базовые измерения на заводе – изготовителе (или измерения при вводе в эксплуатацию).

По результатам расчётов заданных измерений выполнить заключение о состоянии силового трансформатора.

При опыте х. х. выявляются:

1. Витковые короткие замыкания.

2. Повреждения в активной части магнитопровода (замыкания между листами электротехнической стали)

3. Закорачивание листов электротехнической стали, где либо в магнитопроводе.

4. Нарушение изоляции стяжных шпилек или накладок, ярмовых балок и др.

5. Дефекты обмоток:

Закорачивание параллелей.

6. Неправильное заземление магнитопровода.

Вышеописанные дефекты легко выявляются в сочетании с инфракрасным контролем.

Производство опыта холостого хода.

1. Опыт х. х. обычно производят со стороны обмотки НН, т.к. измерение напряжения, тока и мощности легче производить при более низком напряжении.

2. При определении потерь х. х. на пониженном напряжении следует вносить поправки на потери в приборах.

P_О = P_{О ИЗМ.} – P пр.

P_О - действительные потери х. х. (Вт)

P_{О ИЗМ.} - измеренные потери х. х. (Вт)

 

U²

Pпр. = ----- (Bт); U – напряжение при котором производилось измерение (В)

r

r – внутреннее сопротивление вольтметра (Ом)

 

Исследованиями, проведёнными Московским трансформаторным заводом, на различных типах трансформаторов, было установлено, что потери х.х. трансформаторов, измеренные при номинальной частоте и весьма малом напряжении (5% - 10%) U_Н можно пересчитать к номинальным условиям по следующей формуле:

 

U_Н

P_Н = P¹_О * (-------)ⁿ.

U

горячекатаная сталь n = 1,8;

холоднокатаная сталь n = 1,9;

Р_н – потери х. х. при U_Н;

P¹_О – потери при испытательном напряжении;

U – напряжение при проведении испытания.

 

Схема определения потерь х. х.

 

Измерения производятся по схеме трёх замеров (на пониженном напряжении):

1-й опыт - подаётся номинальное возбуждение на фазы а-b при закороченной обмотке фазы с;

2-й опыт - подаётся номинальное возбуждение на фазы b-с при закороченной обмотке фазы а;

3-й опыт - подаётся номинальное возбуждение на фазы а-с при закороченной обмотке фазы b.

Номинальным напряжением для этих испытаний яв­ляется U = U_Л

 

 

а)

 

 

Однофазное питание трансформатора при соединении обмотки НН в треугольник.

а - питание подано на фазы а - б; закорочена фаза с; б - питание подано на фазы б - с, закорочена фаза а; в - пи­тание подано на фазы а-с, закорочена фаза б.

 

Полусумма потерь, измеренных при трёх опытах. Будет практически равна потерям при трёхфазном испытании.

 

P¹_ОАВ + P¹_ОВС + P¹_ОАС

P¹_О = -------------------------------

Для расчётов применяются следующие формулы:

U_{ср. исп.} = (Uab + Ubc + Uca) / 3 (среднее испытательное напряжение)

Определение соотношения потерь.

Р¹_{О АС}

--------- ≥ 1,35;

Р¹_{О АВ}

 

Р¹_{О АС}

-------- ≥ 1,35

Р¹_{О ВС}

 

 

При отсутствии дефектов в трансформаторе имеют место следующие приближённые соотношения: P¹_ОАВ и P¹_ОВС должны быть практически (в пределах 5%) равны между собой., а потери P¹_ОАС должны быть не менее чем на 35 % больше потерь P¹_ОАВ и P¹_ОВС . Следовательно, у трёхфазных стержневых трансформаторов измеренные потери х. х. при закорачивании обмотки каждой из крайних фаз (А и С) должны быть практически (в пределах 5%) одинаковыми, а потери при закорачивании обмотки средней фазы (В), не менее чем на 35 % больше потерь, измеренных при закорачивании обмоток одной из крайних фаз.

P¹_ОАВ = P¹_ОВС

P¹_ОАС ≥ 1,35 P¹_ОАВ

P¹_ОАС ≥ 1,35 P¹_ОВС

При измерениях необходимо учесть потери в измерительных приборах, вычтя их из замеренной суммарной мощности, потребляемой испытуемым трансформатором и измерительными приборами.

Ток и потери х. х. измеренные в эксплуатации сравниваются с заводскими данными. При повышенном их значении более чем на 20-25% за трансформаторами устанавливается усиленное наблюдение.

3. Решение задачи ведётся в следующем плане (по заданному № варианта):

1. Напряжение, ток и мощность если они заданы в делениях пересчитываются в В, А, и Вт.

2. Рассчитываются общие результаты потерь.

3. Рассчитываются потери в приборах.

4. Подсчитываются истинные потери в трансформаторе при испытательном напряжении.

5. Выполняется приведение потерь к номинальным параметрам.

6. Выполняется сравнения результатов измерений с нормированными данными.

4. Заключение. (Определение состояния силового трансформатора по результатам опыта Х.Х.)

 

Вариант определяется по последней цифре номера зачетной книжки

Последняя цифра зачетной книжки	1-2	3-4	5-6	7-8	9-0
№ варианта

 

 

 

Вариант № 1

Напряжение 121/10,5

I_Н110 = 286,3А I_Н10,5 = 1905А

Группа соединенияY/ ∆ -11

 

Закорочено,	Питание	Напряжение изм.	Ток изм.	Потери изм.	Потери в приборах изм.	Потери в тр-ре расчёт
kv = 4 В	kА = 0,02 А	kw = 6 Вт
α	В	α	А	α	Вт	Вт	Вт
b-c	a-b	101.5			1.2			2.5дел=15 Вт
a-c	b-c				1.14			15 Вт
a-b	c-a				1.64			15 Вт

Р₀ = 72,5 кВт

 

Вариант № 2

Определить потери х. х. трансформатора НЗТ 400 кВА; 3000/400В; гр. соединения 5; Т=19°; Y/Y; с низкой стороны зигзаг.

Испытание велось со стороны высокого напряжения. Соединение звезда.

Таблица результатов измерений

 

Закорочено,	Питание	Напряжение изм.	Ток изм.	Потери изм.	Потери в приборах изм.	Потери в тр-ре	Опыт №
kv = 4 В	kА = 0,02 А	kw = 6 Вт
α	В	α	А	α	Вт	Вт	Вт
В-С	А-В	97,7		32,8	0,164	27,2	40,8	9дел, 13,5	27,2
А-С	В-С			25,3	0,1265		34,5	9дел, 13,5
А-В	С-А	98,5		32,3	0,1615		40,5	9дел, 13,5

 

Р₀ = 1,8 кВт

 

Вариант № 3

Определить потери х. х. трансформатора Н2Т 400 кВА; 3000/400 В; гр. соединения 5; Т=13°; Y/Y; с низкой стороны зигзаг.

Испытание велось со стороны высокого напряжения. Соединение звезда.

Закорочено,	Питание	Напряжение изм.	Ток изм.	Потери изм.	Потери в приборах изм.	Потери в тр-ре	Опыт №
kv = 4 В	kА = 0,02 А	kw = 6 Вт
α	В	α	А	α	Вт	Вт	Вт
В-С	А-В	95,9		32,8	0,164	27,2	40,5	9дел, 13,5	27,0
А-С	В-С	95,8		26,8	0,134		34,5	9дел, 13,5
А-В	С-А	95,3		32,3	0,163		40,2	9дел, 13,5	26,7

Р₀ = 1,95 кВт

 

Вариант № 4

Вариант № 5

Пример расчёта потерь Х.Х. силового трансформатора.

Задание: Произвести измерение потерь х. х. силового трансформатора.

Измерения производятся по схеме трёх замеров, используя схему «а» или если измеряемый ток превышает номинальные токи токовых обмоток амперметра и ваттметра по номиналу, то в этом случае используются лабораторные трансформаторы тока для подключения амперметра и ваттметра. Его коэффициент вводится для расчёта мощности и тока.

Пример расчёта потерь х.х. силового трансформатора.

Напряжение 121/10,5

I_Н110 = 286,3А I_Н10,5 = 1905А

Группа соединенияY/ ∆ -11

Выполняем расчёты потерь по измеренным данным:

К_ТТ = 2/5 А

Амперметр 2а – 100дел.

Ваттметр: 450 В, 5 А - 150 дел.

Вольтметр: 600 В – 150 дел.

Измерения производятся по схеме трёх замеров:

1-й опыт - подаётся номинальное возбуждение на фазы а-b при закороченной обмотке фазы с;

2-й опыт - подаётся номинальное возбуждение на фазы b-с при закороченной обмотке фазы а;

3-й опыт - подаётся номинальное возбуждение на фазы а-с при закороченной обмотке

фазы b.

Номинальным напряжением для этих испытаний яв­ляется U = U_Л

 

 

а)

 

 

Однофазное питание трансформатора при соединении обмотки НН в треугольник.

а) - питание подано на фазы а - в;закорочена фаза с;б) - питание подано на фазы в - с,закорочена фаза а;в) - пи­тание подано на фазы а-с;закорочена фаза в.

 

Измерительные приборы:

1.Вольтметр 600В; 150 дел., k_v = 600/150 = 4 В/дел.

2. Ваттметр 5 А; 450 В; 150 дел., k_w = (5 * 450)*(150 * 2,5) = 6 Ват/дел. К_ТТ = 5/2 = 2,5

3. Амперметр 2 А; 100 дел., k_А = (2/100) /2,5 = 0,02 А/дел.

Таблица результатов измерений.

 

Питание	Закорочено,	Напряжение изм.	Ток изм.	Потери изм.	Потери в приборах изм.	Потери в тр-ре расчёт
kv = 4 В	kА = 0,02 А	kw = 6 Вт
α	В	α	А	α	Вт	Вт	Вт
a-b	с	101.5			1.2			2.5дел=15 Вт
b-c	а				1.14			15 Вт
c-a	b				1.64			15 Вт

 

Потери при закорачивании фаз а и с практически равны. При закорачивании фазы b больше фаз а и c.

P_0АС = 246 Вт

P_0ВС = 186 Вт

P_0АВ = 180 Вт

Р% = (246 - 186)/186*100% =32,25%, потери в схеме составляют 15 Вт (P_ОВС = 186 Вт)

Р% = (246 – 180)/180*100% = 36,6%, потери в схеме составляют 15 Вт (P_ОАВ = 180 Вт)

 

Если исключить потери в схеме то разница потерь между закорачиванием фаз а, с и b составит 35,09%.

Определяем соотношения:

P¹_0АС ≥ 1,35 P¹_ОАВ 231Вт / 165Вт = 1,4

P¹_0АС ≥ 1,35 P¹_ОВС 231Вт / 171Вт = 1,351

Расчёт потерь холостого хода трансформатора с приведением к номинальным параметрам.

Потери в трансформаторе измеренные (исключены потери в схеме) - P_ИЗМ.

P¹_0АВ = 180 – 15 = 165 Вт

P¹_0ВС = 186 – 15 = 171 Вт

P¹_0АС = 246 – 15 = 231 Вт

Разница между величинами замеров P¹_ОАВ и P¹_ОВС составляет 6/165*100% =3,6%, что не превышает 5%.

P¹₀ = (P¹_ОАВ + P¹_ОВС + P¹_ОАС )/2 = (165 + 171 + 231)/2 = 283,5Вт

P_ИЗМ. = P¹₀

Приведение потерь х.х. к номинальным параметрам

P₀ = P_ИЗМ. * (U_Н / U_СР )ⁿ , где n = 1,8

U_ср = (U_AB + U_BC + U_CA)/3 = (406 + 408 + 408)/3 = 407,3 В

Р_Оприв.= 0,2835 кВт* (10500/407,3) ^1.8 = 98,36 кВт

Силовой трансформатор имел потери х. х. в начале эксплуатации Р₀ = 72,5 кВт.

Разница составляет между заводским Р₀ и Р_Оприв составляет 35,7%, что превышает допустимый норматив на 5,7% (норматив 30%)

Заключение: Трансформатор значительно изношен – витковых замыканий нет, но в изоляции пластин сердечника появились дефекты. Возможны повреждения в активной части магнитопровода (замыкания между листами электротехнической стали) или через сопротивления замыкания листов электротехнической стали в магнитопроводе. Установить усиленное наблюдение.

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

по выполнению контрольной работы

по дисциплине

«Монтаж и наладка оборудования электрических сетей»

 

 

Ростов-на-Дону

Составитель: доцент Абрамов Ю.В.

 

Методические рекомендации содержат информацию по выполнению контрольной работы (требования к оформлению, примеры выполнения заданий) по дисциплине «Монтаж и наладка оборудования электрических сетей»

 

 

Рецензент: д.т.н., профессор Цыгулёв Н.И.

 

Ó Донской государственный технический университет, 2017

Задача № 3 Определение величины потерь холостого хода силового трансформатора

1. Определение состояния силового трансформатора по результатам: «Опыта холостого хода».

2. Задание по определению «Потерь холостого хода силового трансформатора»

Определить величину потерь холостого хода силового трансформатора.

Заданы: схема измерений, результаты измерений опыта Х.Х., базовые измерения на заводе – изготовителе (или измерения при вводе в эксплуатацию).

По результатам расчётов заданных измерений выполнить заключение о состоянии силового трансформатора.

При опыте х. х. выявляются:

1. Витковые короткие замыкания.

2. Повреждения в активной части магнитопровода (замыкания между листами электротехнической стали)

3. Закорачивание листов электротехнической стали, где либо в магнитопроводе.

4. Нарушение изоляции стяжных шпилек или накладок, ярмовых балок и др.

5. Дефекты обмоток:

Закорачивание параллелей.

6. Неправильное заземление магнитопровода.

Вышеописанные дефекты легко выявляются в сочетании с инфракрасным контролем.

Производство опыта холостого хода.

1. Опыт х. х. обычно производят со стороны обмотки НН, т.к. измерение напряжения, тока и мощности легче производить при более низком напряжении.

2. При определении потерь х. х. на пониженном напряжении следует вносить поправки на потери в приборах.

P_О = P_{О ИЗМ.} – P пр.

P_О - действительные потери х. х. (Вт)

P_{О ИЗМ.} - измеренные потери х. х. (Вт)

 

U²

Pпр. = ----- (Bт); U – напряжение при котором производилось измерение (В)

r

r – внутреннее сопротивление вольтметра (Ом)

 

Исследованиями, проведёнными Московским трансформаторным заводом, на различных типах трансформаторов, было установлено, что потери х.х. трансформаторов, измеренные при номинальной частоте и весьма малом напряжении (5% - 10%) U_Н можно пересчитать к номинальным условиям по следующей формуле:

 

U_Н

P_Н = P¹_О * (-------)ⁿ.

U

горячекатаная сталь n = 1,8;

холоднокатаная сталь n = 1,9;

Р_н – потери х. х. при U_Н;

P¹_О – потери при испытательном напряжении;

U – напряжение при проведении испытания.

 

Схема определения потерь х. х.

 

Измерения производятся по схеме трёх замеров (на пониженном напряжении):

1-й опыт - подаётся номинальное возбуждение на фазы а-b при закороченной обмотке фазы с;

2-й опыт - подаётся номинальное возбуждение на фазы b-с при закороченной обмотке фазы а;

3-й опыт - подаётся номинальное возбуждение на фазы а-с при закороченной обмотке фазы b.

Номинальным напряжением для этих испытаний яв­ляется U = U_Л

 

 

а)

 

 

Однофазное питание трансформатора при соединении обмотки НН в треугольник.

а - питание подано на фазы а - б; закорочена фаза с; б - питание подано на фазы б - с, закорочена фаза а; в - пи­тание подано на фазы а-с, закорочена фаза б.

 

Полусумма потерь, измеренных при трёх опытах. Будет практически равна потерям при трёхфазном испытании.

 

P¹_ОАВ + P¹_ОВС + P¹_ОАС

P¹_О = -------------------------------

Для расчётов применяются следующие формулы:

U_{ср. исп.} = (Uab + Ubc + Uca) / 3 (среднее испытательное напряжение)

Определение соотношения потерь.

Р¹_{О АС}

--------- ≥ 1,35;

Р¹_{О АВ}

 

Р¹_{О АС}

-------- ≥ 1,35

Р¹_{О ВС}

 

 

При отсутствии дефектов в трансформаторе имеют место следующие приближённые соотношения: P¹_ОАВ и P¹_ОВС должны быть практически (в пределах 5%) равны между собой., а потери P¹_ОАС должны быть не менее чем на 35 % больше потерь P¹_ОАВ и P¹_ОВС . Следовательно, у трёхфазных стержневых трансформаторов измеренные потери х. х. при закорачивании обмотки каждой из крайних фаз (А и С) должны быть практически (в пределах 5%) одинаковыми, а потери при закорачивании обмотки средней фазы (В), не менее чем на 35 % больше потерь, измеренных при закорачивании обмоток одной из крайних фаз.

P¹_ОАВ = P¹_ОВС

P¹_ОАС ≥ 1,35 P¹_ОАВ

P¹_ОАС ≥ 1,35 P¹_ОВС

При измерениях необходимо учесть потери в измерительных приборах, вычтя их из замеренной суммарной мощности, потребляемой испытуемым трансформатором и измерительными приборами.

Ток и потери х. х. измеренные в эксплуатации сравниваются с заводскими данными. При повышенном их значении более чем на 20-25% за трансформаторами устанавливается усиленное наблюдение.

3. Решение задачи ведётся в следующем плане (по заданному № варианта):

1. Напряжение, ток и мощность если они заданы в делениях пересчитываются в В, А, и Вт.

2. Рассчитываются общие результаты потерь.

3. Рассчитываются потери в приборах.

4. Подсчитываются истинные потери в трансформаторе при испытательном напряжении.

5. Выполняется приведение потерь к номинальным параметрам.

6. Выполняется сравнения результатов измерений с нормированными данными.

4. Заключение. (Определение состояния силового трансформатора по результатам опыта Х.Х.)

 

Вариант определяется по последней цифре номера зачетной книжки

Последняя цифра зачетной книжки	1-2	3-4	5-6	7-8	9-0
№ варианта

 

 

 

Вариант № 1

Определить потери х.х. Мощность трансформатора 60000 кВА фирмы АЕГ

Напряжение 121/10,5

I_Н110 = 286,3А I_Н10,5 = 1905А

Группа соединенияY/ ∆ -11

 

Закорочено,	Питание	Напряжение изм.	Ток изм.	Потери изм.	Потери в приборах изм.	Потери в тр-ре расчёт
kv = 4 В	kА = 0,02 А	kw = 6 Вт
α	В	α	А	α	Вт	Вт	Вт
b-c	a-b	101.5			1.2			2.5дел=15 Вт
a-c	b-c				1.14			15 Вт
a-b	c-a				1.64			15 Вт

Р₀ = 72,5 кВт

 

Вариант № 2

Определить потери х. х. трансформатора НЗТ 400 кВА; 3000/400В; гр. соединения 5; Т=19°; Y/Y; с низкой стороны зигзаг.

Испытание велось со стороны высокого напряжения. Соединение звезда.

Таблица результатов измерений

 

Закорочено,	Питание	Напряжение изм.	Ток изм.	Потери изм.	Потери в приборах изм.	Потери в тр-ре	Опыт №
kv = 4 В	kА = 0,02 А	kw = 6 Вт
α	В	α	А	α	Вт	Вт	Вт
В-С	А-В	97,7		32,8	0,164	27,2	40,8	9дел, 13,5	27,2
А-С	В-С			25,3	0,1265		34,5	9дел, 13,5
А-В	С-А	98,5		32,3	0,1615		40,5	9дел, 13,5

 

Р₀ = 1,8 кВт

 

Вариант № 3

Определить потери х. х. трансформатора Н2Т 400 кВА; 3000/400 В; гр. соединения 5; Т=13°; Y/Y; с низкой стороны зигзаг.

Испытание велось со стороны высокого напряжения. Соединение звезда.

Закорочено,	Питание	Напряжение изм.	Ток изм.	Потери изм.	Потери в приборах изм.	Потери в тр-ре	Опыт №
kv = 4 В	kА = 0,02 А	kw = 6 Вт
α	В	α	А	α	Вт	Вт	Вт
В-С	А-В	95,9		32,8	0,164	27,2	40,5	9дел, 13,5	27,0
А-С	В-С	95,8		26,8	0,134		34,5	9дел, 13,5
А-В	С-А	95,3		32,3	0,163		40,2	9дел, 13,5	26,7

Р₀ = 1,95 кВт

 

Вариант № 4