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.
PО = PО ИЗМ. – P пр.
PО - действительные потери х. х. (Вт)
PО 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% ) UН можно пересчитать к номинальным условиям по следующей формуле:
UН
PН = P1О * (-------)n.
U
горячекатаная сталь n = 1,8;
холоднокатаная сталь n = 1,9;
Рн – потери х. х. при UН;
P1О – 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 = UЛ
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.
P1ОАВ + P1ОВС + P1ОАС
P1О = -------------------------------
Для расчётов применяются следующие формулы:
Uср. исп. = (Uab + Ubc + Uca) / 3 (среднее испытательное напряжение)
Определение соотношения потерь.
Р1О АС
--------- ≥ 1,35 ;
Р1О АВ
Р1О АС
-------- ≥ 1,35
Р1О ВС
При отсутствии дефектов в трансформаторе имеют место следующие приближённые соотношения: P1ОАВ и P1ОВС должны быть практически (в пределах 5%) равны между собой., а потери P1ОАС должны быть не менее чем на 35 % больше потерь P1ОАВ и P1ОВС . 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.
P1ОАВ = P1ОВС
P1ОАС ≥ 1,35 P1ОАВ
P1ОАС ≥ 1,35 P1ОВС
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
IН110 = 286,3А IН10,5 = 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
IН110 = 286,3А IН10,5 = 1905А
Группа соединенияY/ ∆ -11
Выполняем расчёты потерь по измеренным данным:
КТТ = 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 = UЛ
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., kv = 600/150 = 4 В/дел.
2. Ваттметр 5 А; 450 В ; 150 дел., kw = (5 * 450)*(150 * 2,5) = 6 Ват/дел. КТТ = 5/2 = 2,5
3. Амперметр 2 А; 100 дел., kА = (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.
P0АС = 246 Вт
P0ВС = 186 Вт
P0АВ = 180 Вт
Р% = (246 - 186)/186*100% =32,25% , потери в схеме составляют 15 Вт (PОВС = 186 Вт)
Р% = (246 – 180)/180*100% = 36,6%, потери в схеме составляют 15 Вт (PОАВ = 180 Вт)
Если исключить потери в схеме то разница потерь между закорачиванием фаз а, с и b составит 35,09%.
Определяем соотношения:
P10АС ≥ 1,35 P1ОАВ 231Вт / 165Вт = 1,4
P10АС ≥ 1,35 P1ОВС 231Вт / 171Вт = 1,351
Расчёт потерь холостого хода трансформатора с приведением к номинальным параметрам.
Потери в трансформаторе измеренные (исключены потери в схеме) - PИЗМ.
P10АВ = 180 – 15 = 165 Вт
P10ВС = 186 – 15 = 171 Вт
P10АС = 246 – 15 = 231 Вт
Разница между величинами замеров P1ОАВ и P1ОВС составляет 6/165*100% =3,6%, что не превышает 5%.
P10 = ( P1ОАВ + P1ОВС + P1ОАС )/2 = (165 + 171 + 231)/2 = 283,5Вт
PИЗМ. = P10
Приведение потерь х.х. к номинальным параметрам
P0 = PИЗМ. * (UН / UСР )n , где n = 1,8
Uср = (UAB + UBC + UCA)/3 = (406 + 408 + 408)/3 = 407,3 В
РОприв.= 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 РОприв 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.
PО = PО ИЗМ. – P пр.
PО - действительные потери х. х. (Вт)
PО 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% ) UН можно пересчитать к номинальным условиям по следующей формуле:
UН
PН = P1О * (-------)n.
U
горячекатаная сталь n = 1,8;
холоднокатаная сталь n = 1,9;
Рн – потери х. х. при UН;
P1О – 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 = UЛ
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.
P1ОАВ + P1ОВС + P1ОАС
P1О = -------------------------------
Для расчётов применяются следующие формулы:
Uср. исп. = (Uab + Ubc + Uca) / 3 (среднее испытательное напряжение)
Определение соотношения потерь.
Р1О АС
--------- ≥ 1,35 ;
Р1О АВ
Р1О АС
-------- ≥ 1,35
Р1О ВС
При отсутствии дефектов в трансформаторе имеют место следующие приближённые соотношения: P1ОАВ и P1ОВС должны быть практически (в пределах 5%) равны между собой., а потери P1ОАС должны быть не менее чем на 35 % больше потерь P1ОАВ и P1ОВС . 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.
P1ОАВ = P1ОВС
P1ОАС ≥ 1,35 P1ОАВ
P1ОАС ≥ 1,35 P1ОВС
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
IН110 = 286,3А IН10,5 = 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