Моделирование режимов параллельной работы трехфазных распределительных трансформаторов

Моделирование режимов параллельной работы распределительных трансформаторов, входящих в состав тиристорного регулятора напряжения и мощности. Структурная модель параллельной работы двух трехфазных трансформаторов, расчет электромагнитных процессов.

Рубрика Физика и энергетика
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 29.06.2017
Размер файла 188,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Нижегородский государственный технический университетб им. Р.Е. Алексеева

Моделирование режимов параллельной работы трехфазных распределительных трансформаторов

А.А Кралин

М.Н. Охотников

Аннотация

Рассмотрены вопросы моделирования режимов параллельной работы распределительных трансформаторов, входящих в состав трансфороматорно-тиристорного регулятора напряжения и мощности. Модели выполнены в пакете Simulink. Представлена структурная модель параллельной работы двух трехфазных трансформаторов, с помощью которой произведено исследование электромагнитных процессов при пофазном регулировании.

Ключевые слова: трехфазный трансформатор, параллельная работа трехфазных трансформаторов, моделирование, Simulink.

трехфазный распределительный трансформатор

Параллельная работа трехфазных распределительных трансформаторов при авариях, а также необходимом ремонте трансформаторного оборудования, позволяет легче решать проблему резервирования электроснабжения потребителей. В случае параллельной работы трансформаторов в периоды малых нагрузок существует возможность отключить один из работающих трансформаторов, уменьшив тем самым потери электроэнергии.

Обеспечение равномерного распределения нагрузки при параллельной работе трансформаторов является весьма актуальной.

В ходе выполнения НИР проведено исследование режимов параллельной работы существующих серийно выпускаемых распределительных трансформаторов с опытным трансформатором, лежащим в основе разрабатываемого трансформаторно-тиристорного регулятора напряжения и мощности с ключами однонаправленного тока (ТТРНМ ОТ) (рис. 1). Анализ данных режимов позволяет определить параметры трансформаторно-тиристорного оборудования, дать рекомендации по оптимальному распределению нагрузки [1].

ТТРНМ ОТ содержит регулируемый опытный трансформатор ТСЗН-400/10 и тиристорное переключающее устройство (ТПУ), которое выполняет автоматическое или ручное переключение трех ответвлений каждой фазы обмотки ВН в диапазоне ±5%.

Рис. 1. Электрическая схема трансформатора ТСЗН-400/10

Серийные трансформаторы имеют устройство ПБВ с ручным переключением в диапазонах ±2х2,5%. В связи с различными характеристиками ПБВ и ТПУ возникают как симметричные, так и несимметричные режимы параллельной работы трансформаторов [2].

Симметричные режимы работы имеют место при одинаковых коэффициентах трансформации, несимметричные - при различных коэффициентах трансформации. Несимметричные режимы возникают при пофазном регулировании коэффициента трансформации в одной или двух фазах [1,2].

Исследование режимов работы указанных трансформаторов целесообразно осуществлять с помощью компьютерного моделирования с использованием мощных современных программных средств, таких как Matlab со встроенным пакетом визуального моделирования Simulink [3,4].

Для составления моделей в Simulink необходимо иметь математическое описание электромагнитной системы трехфазного трехстержневого трансформатора [5-7].

Основные допущения при разработке нелинейных математических моделей трансформаторов общеприняты [8-10]. Системы уравнений в матричной форме записи при нулевых начальных условиях будут иметь следующий вид:

wI(p)=H(p)l(1)

U(p)=pLI(p)+pwФ(p)+RdI(p)(2)

где w вектор содержащий количества витков соответствующих обмоток, I(p) вектор токов, H(р)l - падения магнитного напряжения на участках магнитопровода, Ф - магнитный поток, l - длина соответствующего участка магнитопровода, U(p) - напряжение обмотки; L - матрица собственных индуктивностей и индуктивностей рассеяния пары обмоток, Rd диагональная матрица активных сопротивлений обмоток.

Уравнения, представленные выше, являются нелинейными дифференциальными уравнениями трехфазного многообмоточного трансформатора. Модель параллельной работы трансформаторов, в основе которой лежат уравнения (1) -(2) представлена на рис.2.

В результате проведенного моделирования измерены первичные и вторичные напряжения и токи трансформаторов, уравнительные токи, суммарные потери мощности в режиме холостого хода.

Одним из несимметричных режимов является отклонение числа витков обмотки ВН во всех фазах ТСЗН-400/10 на ±5%, а у серийного трансформатора ТС-400/10 установка коэффициента трансформации во всех фазах в номинальное положение. Расчеты и моделирование показывают, что величина уравнительных токов в этом режиме составляет 50-55% от номинального значения тока.

При использовании пофазного регулирования коэффициент трансформации ТСЗН-400/10 изменяется независимо в каждой фазе. При этом также возникает уравнительный ток и дополнительные потери.

Рис. 2.- Модель параллельной работы двух трансформаторов

По результатам моделирования установлено, что при изменении коэффициента трансформации в одной фазе на ±5% максимальная величина уравнительного тока составляет 32-36% от номинального тока обмотки НН, а при изменении коэффициента трансформации в двух фазах 45-50%.

Литература

Алтунин, Б.Ю. Исследование несимметричных режимов работы трансформаторно-тиристорного регулятора напряжения и мощности/ Б.Ю. Алтунин, А.А. Кралин, И.А. Карнавский // Промышленная энергетика, 2013. - № 12. - С. 13-16.

Алтунин Б.Ю., Туманов И.М. Математическое моделирование тиристорных устройств РПН трёхфазных трансформаторов// Электротехника, 1996. - №6. - С.22-25.

Иванушкин, Ф.Н. Структурное моделирование электромеханических систем и их элементов: Монография / Ф.Н. Иванушкин, В.А. Сарапулов, П. Шимчак. - Щецин: ЩТУ, 2000.-310с.

Гультяев, А.К. MATLAB 5.2. Имитационное моделирование в среде Windows. - СПб.: КОРОНА принт,1999.- 288 с.

Алтунин, Б.Ю. Исследование режимов работы нелинейного трехфазного трансформатора в пакете Simulink/ Б.Ю. Алтунин, А.А. Кралин, В.В. Гуляев // Вестник волжской государственной академии водного транспорта, 2012. - № 32. - С.195-198.

Кралин А.А. Моделирование трансформаторов преобразовательных агрегатов в Simulink // Инженерный вестник Дона, 2014, №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2014/2362/.

Bhuyan K. Surge Modelling of Transformer Using Matlab-Simulink/ Bhuyan K, Chatterjee S // India Conference (INDICON), december 2009 Annual IEEE pp 1-4.

Хватов О.С. Математическое описание алгоритма управления топливоподачей дизель-генераторной электростанции переменной скорости вращения // Инженерный вестник Дона, 2013, №3 URL: ivdon.ru/magazine/archive/n3y2013/1869/.

Титов В.Г. Управление энергосберегающими полупроводниковыми преобразователями // Инженерный вестник Дона, 2013, №4 URL: ivdon.ru/magazine/archive/n4y2013/1909/.

Singh B. Integrated three-leg VSC with a zig-zag transformer based three-phase four-wire DSTATCOM for power quality improvement / Singh B, Jayaprakash P. , Somayajulu T.R., Kothari D.P.,Chandra A., Al-Haddad K. // Industrial Electronics, 2008. IECON 2008. 34th Annual Conference of IEEE, pp 796-801.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Определение номинальных токов, КПД и зависимости изменения вторичного напряжения от коэффициента нагрузки трансформатора. Расчет коэффициента трансформации, активных потерь мощности для первого и второго трансформаторов при их параллельной работе.

    курсовая работа [670,8 K], добавлен 25.03.2014

  • Условия включения трансформаторов на параллельную работу. Определение коэффициентов трансформации, разницы между ними относительно среднего геометрического значения. Замер линейного напряжения. Схема параллельного включения двух трансформаторов.

    лабораторная работа [26,5 K], добавлен 12.01.2010

  • Термины и определения. Параметры и режимы работы трансформаторов. Задание на расчет необходимой мощности трансформаторов. Зависимости потерь от нагрузки. Расчет КПД трансформатора. Моделирование оптимального режима работы трансформаторов в среде MATHCAD.

    курсовая работа [270,7 K], добавлен 20.02.2009

  • Природные запасы горючих ископаемых и гидравлические ресурсы как основные энергетические ресурсы страны. Знакомство с особенностями регулирования напряжения силовых трансформаторов. Характеристика основных способов определения токов короткого замыкания.

    контрольная работа [647,4 K], добавлен 22.11.2013

  • Разработка теплоэлектроцентрали ТЭЦ-300 МВт. Технико-экономическое сравнение двух вариантов структурных схем, выбор генераторов, блочных трансформаторов и трансформаторов связи, расчет количества линий, особенности схем распределительных устройств.

    курсовая работа [716,9 K], добавлен 29.04.2011

  • История создания трансформаторов, их классификация и характеристика. Принцип действия и устройства однофазных и трехфазных трансформаторов. Общая конструкция сердечников и форма сечения их частей. Типы обмоток. Применение и эксплуатация трансформаторов.

    дипломная работа [4,0 M], добавлен 01.08.2011

  • Расчет электрических нагрузок и суммарной мощности компенсирующих устройств с учетом режимов энергосистемы. Выбор числа трансформаторов, схем электроснабжения и напряжения распределительных сетей для понизительных подстанций промышленных предприятий.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 21.11.2010

  • Опытное определение токов нагрузки сухих силовых трансформаторов. Освоение методики и практики расчетов необходимой номинальной мощности трансформаторов. Сокращение срока службы и температуры наиболее нагретой точки для различных режимов нагрузки.

    лабораторная работа [1,1 M], добавлен 18.06.2015

  • Применение трансформаторов в электросети для повышения напряжения генераторов и понижения напряжения линии передач. Принцип работы высокочастотных импульсных трансформаторов в блоках питания радиотехнических и электронных устройств (компьютеров).

    презентация [1,2 M], добавлен 31.03.2015

  • Обзор сути, видов и классификации трансформаторов, которые предназначены для преобразования переменного тока из одного напряжения в другое. Режим нагрузки, обмотки, магнитные потоки одно- и трехфазных трансформаторов. Выпрямители переменного напряжения.

    реферат [673,9 K], добавлен 27.10.2012

  • Определение абсолютной, относительной и приведенной погрешностей. Компенсаторы постоянного тока, их назначение и принцип работы. Измерение мощности ваттметрами с применением измерительных трансформаторов тока и напряжения в однофазных и трехфазных цепях.

    контрольная работа [766,5 K], добавлен 08.01.2011

  • Технические требования к трансформаторам новых серий и основные критерии при их разработке. Конструктивные особенности узлов проектируемых устройств. Зарубежные достижения в области распределительных трансформаторов, новые направления в разработках.

    реферат [116,7 K], добавлен 14.01.2011

  • Составление вариантов структурных схем проектируемой подстанции. Сведения по расчету токов короткого замыкания. Выбор конструкций распределительных устройств, сущность измерительных трансформаторов тока и напряжения. Выбор выключателей и разъединителей.

    курсовая работа [334,8 K], добавлен 03.05.2019

  • Суть схемы внешнего электроснабжения. Составление структурной схемы выбранной тяговой подстанции. Особенность сопротивления линии электропередачи и силовых трансформаторов. Расчет трехфазных токов короткого замыкания на шинах распределительных устройств.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 10.05.2019

  • Разработка тупиковой подстанции 110/35/10 кВ. Структурная схема, выбор числа и мощности трансформаторов связи. Расчет количества линий. Варианты схем распределительных устройств, их технико-экономическое сравнение. Выбор схемы собственных нужд подстанции.

    дипломная работа [1,1 M], добавлен 04.09.2014

  • Назначение, технические характеристики и устройство измерительных трансформаторов напряжения. Описание принципа действия трансформаторов напряжения и способов их технического обслуживания. Техника безопасности при ремонте и обслуживании трансформаторов.

    контрольная работа [258,1 K], добавлен 27.02.2015

  • Назначение и режимы работы трансформаторов тока и напряжения. Погрешности, конструкции, схемы соединений, испытание трансформаторов, проверка их погрешности. Контроль состояния изоляции трансформаторов, проверка полярности обмоток вторичной цепи.

    курсовая работа [2,1 M], добавлен 27.10.2014

  • Определение расчетных нагрузок потребителей ПС №1. Определение токов короткого замыкания. Проверка трансформаторов тока и напряжения, разъединителей и короткозамыкателей. Расчет питающей линии. Монтаж силовых трансформаторов и распределительных устройств.

    курсовая работа [728,3 K], добавлен 17.04.2014

  • Выбор конфигурации электрической сети, определение потока мощности и выбор напряжения. Структурные схемы соединений подстанций, выбор числа и мощности трансформаторов. Расчет параметров режимов работы электрической сети, технико-экономические показатели.

    дипломная работа [3,4 M], добавлен 24.01.2016

  • Графики нагрузок на шинах подстанции. Технико-экономическое обоснование выбора схемы электрических соединений подстанции и трансформаторов. Обоснование и выбор схем коммутации распределительных устройств. Выбор и анализ режимов работы автотрансформаторов.

    дипломная работа [1,1 M], добавлен 11.03.2016

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.