Коэффициент трансформации трансформатора

Современные силовые трансформаторы напряжением 6 кВ и мощностью 25 кВА и выше, выпускаются в двух модификациях, со встроенным устройством РПН и ПБВ. переключатели ПБВ долгое время устанавливались на большинстве маломощных трансформаторов и поэтому чрезвычайно распространены, переключатели этого типа позволяют изменением положения рукоятки устанавливать три или пять коэффициентов трансформации с диапазоном регулирования ± 5 %.

При изменении напряжения со стороны питания можно, используя переключатель ПБВ и устанавливая соответствующий коэффициент трансформации, сохранить напряжение на стороне нагрузки неизменным. Очевидно, что при повышении напряжения следует увеличивать коэффициент трансформации, и наоборот. Так как цели, преследуемые изменением коэффициента трансформации, могут быть различными, то правомерно поставить вопрос о выборе наивыгоднейшего коэффициента трансформации требует полного отключения трансформатора от сети и принятия мер безопасности, поэтому не может производиться частично.

Наивыгоднейшим называется коэффициентом трансформации, при котором обеспечивается наименьшие отклонения напряжения у приемников или наиболее полно удовлетворяются другие поставленные требования. Выбор коэффициента трансформации для трансформаторов предприятий должен производиться в следующих случаях: при необходимости поддержания напряжения у приемников в заданных пределах и при изменении напряжения на стороне питания; при переходе питания (системы) с зимнего графика нагрузки на летний; при переходе предприятия с сезонным графиком работы на новый режим работы; при расчетах минимальной необходимой мощности компенсирующих средств (конденсаторов, синхронных двигателей).

Для расчета наивыгоднейшего коэффициента трансформации существует несколько методов.
а) Расчетный метод определения коэффициента трансформации. Этот метод является наиболее простым и рациональным для заводских сетей. Рассмотрим его на примере сети, приведенной на рисунке выше. предположим, что изображенный на схеме трансформатор, связывающий сеть 10 кВ с заводской сетью 0,38 кВ, имеет три коэффициента трансформации:
k1 = 10500/400 = 26,25;
k1 = 10000/400 = 2;
k1 = 9500/400 = 23,25.

Для упрощения дальнейших рассуждений предположим также, что приемник допускает отклонение напряжения в пределах ± 5 % от Uн=380 В. Определив параметры линейных элементов и трансформатора по приведенным выше формулам и зная активную и реактивную составляющие мощности для режимов максимальной и минимальной нагрузок, можно определить фактическую потерю напряжения в сети, рассматривая ее по отдельным участкам. В рассматриваемом примере сеть имеет три участка: участок сети высокого напряжения, трансформатор и участок сети низкого напряжения. Для расчета необходимо сопротивление трансформатора отнести к высокому напряжению, а сопротивление сети низкого напряжения привести к высокому напряжению. Зная напряжение в начале сети высокого напряжения U1макс и U2 мин и вычитая из него потери напряжения в сети для соответствующих режимов, можно получить напряжение на выводах потребителя U2макс и U2 мин. Это напряжение приведено к высокому, принятому за базисное, и поэтому называется приведенным.

Так как желаемые напряжения по условию заключены между U2жел.макс = 0,95Uн = 361 В и U2жел.мин = 1,05Uн = 399 В, а приведенное напряжение у потребителя предположим равным:
U2макс = U1макс — Δ Uмакс = 11000 — 1650 = 9350 В
U2мин = U1мин — Δ Uмин = 10000 — 550 = 9450 В,

где Kx — искомый коэффициент трансформации, подставим найденные значения и получим:
Kx = (U2макс + U2 мин) / (U2жел.макс + U2жел.мин)
Kx = (9350 + 9450) / (361 + 399) = 24,7.

Сравнивая полученный коэффициент со стандартными (26,25; 23,75), принимаем ближайший из них за наивыгоднейший. Среднюю величину желаемых напряжений у потребителя иногда называют напряжением среднего уровня Uур. С другой стороны, коэффициент трансформации можно определить как отношение номинального напряжения искомого регулировочного ответвления Uотв к напряжению обмотки низшего напряжения холостого хода Uхх.
Kx = Uотв / Uхх.

Отсюда получается простая формула для расчета напряжения искомого ответвления трансформатора, то есть:
Uотв = ((U2макс + U2 мин)· Uхх) / 2Uур
Найденная величина сравнивается с номинальным напряжением ответвлений.

б) Графический метод. Данный способ выбора наивыгоднейшего коэффициента трансформации основан на применении метода потенциальных диаграмм и позволяет производить не только выбор, но и последующий анализ полученных коэффициентов трансформации.