Влияние геомагнитных бурь на режимы работы силовых трансформаторов систем электроснабжения

Размещено на http://www.allbest.ru//

2

Размещено на http://www.allbest.ru//

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Влияние геомагнитных бурь на режимы работы силовых трансформаторов систем электроснабжения

Кретов Дмитрий Алексеевич

Саратов - 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тольяттинский государственный университет»

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Вахнина Вера Васильевна

Официальные оппоненты: Угаров Геннадий Григорьевич,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.», профессор кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий»

Левин Михаил Александрович,

кандидат технических наук, доцент,

ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова», доцент кафедры «Эксплуатация энергооборудования и электрические машины»

Ведущая организация:Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет»

Защита состоится 27 декабря 2012 г. в 11.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.242.10 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» по адресу: 410054, Саратов, ул. Политехническая, 77, Саратовский государственный технический университет, корпус 1, ауд.319

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.».

Автореферат разослан «21» ноября 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Ю.Б. Томашевский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Аварийные ситуации в системах электроснабжения (СЭС) непредсказуемы и могут быть вызваны многими факторами: отказом оборудования, неправильными и несогласованными действиями обслуживающего персонала, а также различными природными воздействиями, к которым относятся и геомагнитные бури (ГМБ). Во время ГМБ вариации геомагнитного поля индуцируют на поверхности Земли медленно меняющееся электрическое поле. Горизонтальная компонента геоэлектрического поля характеризуются напряженностью 1 - 20 В/км и временем изменения от 10 с до 30 минут, вектор напряженности этого поля преимущественно ориентирован по меридиану. В связи с этим, во время ГМБ между заземленными нейтралями силовых трансформаторов (СТ) СЭС возникает ЭДС. На протяженных линиях электропередач (ЛЭП) ЭДС может достигать нескольких киловольт, и в ЛЭП появляется квазипостоянный ток, который принято называть геоиндуцированным током (ГИТ).

Основное воздействие ГИТ на СЭС заключается в насыщении магнитопроводов силовых трансформаторов, сдвигая рабочий линейный режим СТ в нелинейную часть кривой намагничивания. При этом часть магнитного потока вытесняется из магнитопровода, увеличивается поток рассеяния, что вызывает дополнительные потери и нагрев конструктивных элементов силовых трансформаторов. Дополнительный нагрев твердой изоляции и масла вызывает газообразование, что может привести к срабатыванию газовой защиты и отключению СТ, а так же приводит к снижению срока эксплуатации силовых трансформаторов.

В связи с этим учет влияния геоиндуцированных токов при геомагнитных бурях на режимы работы силовых трансформаторов в системах электроснабжения является актуальным.

Исследование процессов на действующих силовых трансформаторах в системе электроснабжения - проведение натурных экспериментов при ГМБ невозможно. Поэтому необходимо использование альтернативных методов, которые позволят исследовать режимы работы основных элементов СЭС, в том числе и СТ, выявить аварийные ситуации и выработать меры по снижению или предотвращению негативного воздействия геомагнитных бурь на силовые трансформаторы

Объект исследования - силовой трансформатор ТДЦ 400000/220 системы электроснабжения.

Предмет исследования - режимы работы силового трансформатора системы электроснабжения при геомагнитных бурях.

Цель работы - разработка методов определения влияния геомагнитных бурь на режимы работы силовых трансформаторов систем электроснабжения и допустимых значений геоиндуцированных токов для обеспечения их нормального функционирования.

Задачи исследования:

Разработать методику расчета тока намагничивания силового трансформатора при протекании геоиндуцированного тока в обмотках силового трансформатора с учетом насыщения его магнитопровода;

Разработать математическую модель силового трансформатора при геомагнитных бурях с учетом нелинейности кривой намагничивания электротехнической стали магнитопровода;

Разработать методику расчета дополнительных потерь активной мощности и температуры наиболее нагретой точки бака и обмоток силового трансформатора при геомагнитных бурях;

Произвести модернизацию стандартных библиотечных блоков двух- и трехобмоточного трансформаторов, имеющихся в библиотеке SimPowerSystems, для автоматизации процесса расчета параметров схемы замещения элементов и сокращения общего времени создания расчетной модели системы электроснабжения при геомагнитных бурях;

Установить допустимые значения геоиндуцированных токов при геомагнитных бурях для различных коэффициентов загрузки силового трансформатора для обеспечения его нормального функционирования в системе электроснабжения. трансформатор геомагнитный ток обмотка

Методы и средства исследований. При решении поставленных в диссертации задач использовались методы математического анализа, преобразования Фурье и компьютерного моделирования систем электроснабжения (MATLAB R2009a с пакетом расширения Simulink). Полученные результаты компьютерного моделирования находятся в хорошем качественном согласии с результатами экспериментов по воздействию ГИТ на силовые трансформаторы. При выполнении работы использовались труды российских и зарубежных ученых, а также материалы конференций и семинаров.

На защиту выносятся:

Математическая модель силового трансформатора с учетом нелинейной зависимости взаимной индуктивности ветви намагничивания от геиндуцированного тока при моделировании процессов в СЭС при геомагнитных бурях;

Результаты расчета дополнительных потерь и температуры наиболее нагретой точки бака и обмоток силового трансформатора при геомагнитных бурях;

Установленные допустимые значения геоиндуцированных токов при геомагнитных бурях для различных коэффициентов загрузки силового трансформатора для обеспечения его нормального функционирования в системе электроснабжения.

Научная новизна работы.

Показано, что введение в математическую модель силового трансформатора нелинейной взаимной индуктивности ветви намагничивания от величины геиндуцированного тока, позволяет учесть насыщение магнитопровода силового трансформатора при геомагнитных бурях;

Доказано, что при протекании геоиндуцированного тока по обмоткам силового трансформатора происходит увеличение дополнительных потерь активной мощности и нагрев бака и обмоток силового трансформатора от вихревых токов и возросшего в сотни раз тока намагничивания в результате насыщения магнитопровода;

Разработана комплексная методика расчета геоиндуцированных токов, токов намагничивания, мгновенны значений токов и напряжений силовых трансформаторов при геомагнитных бурях различной интенсивности в программном продукте MATLAB (Simulink);

Разработан подход к учету нагрузочной способности силовых трансформаторов, который дает возможность установить допустимые значения ГИТ при геомагнитных бурях для обеспечения нормального функционирования силовых трансформаторов систем электроснабжения.

Практическая ценность работы

Разработанная методика расчета режимов работы силовых трансформаторов СЭС при протекании геоиндуцированных токов позволяет на практике электросетевым организациям прогнозировать уровни ГИТ и устанавливать предельную нагрузку СТ при различных интенсивностях геомагнитных бурь. Результаты моделирования могут быть использованы при разработке мероприятий по снижению уровней ГИТ в системе электроснабжения для электросетевых организаций и промышленных предприятий;

Установленные предельные значения нагрузочной способности силового трансформатора ТДЦ-400000/220 при геомагнитных бурях различной интенсивности позволят обеспечить нормальное функционирование силовых трансформаторов в системах электроснабжения и надежность электроснабжения потребителей при воздействии геоиндуцированных токов;

Результаты диссертационной работы используются при расчете режимов работы силовых трансформаторов систем электроснабжения промышленного комплекса, городских распределительных сетей, схем релейной защиты и автоматики, а также в учебном процессе при курсовом и дипломном проектировании студентами специальности 140211.65 «Электроснабжение» и магистрантами направления 140400.68 «Электроэнергетика и электротехника».

Реализация результатов работы.

Результаты работы были рекомендованы к использованию для расчетов уровней геоиндуцированных токов в обмотках силовых трансформаторов и дополнительного нагрева СТ при их различной нагрузке и различных интенсивностях ГМБ и внедрены в филиале ОАО «Волжская межрегиональная распределительная сетевая компания Волги - Самарские распределительные сети Жигулевское производственное отделение», что подтверждается актом внедрения выполненных работ. Результаты используются в учебном процессе Тольяттинского государственного университета при чтении курсов лекций «Моделирование в электротехнике», «Компьютерное моделирование систем электроснабжения» и «Устойчивость систем электроснабжения».

Апробация работы.

Основные результаты докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: IV Международной школе-семинаре молодых ученых и специалистов (Москва, 2008); «Энергосбережение на предприятиях промышленности и жилищно-коммунального хозяйства» (Стерлитамак, 2009), «Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов» (Тольятти, 2009, 2012), II, V, VI Международных молодежных научных конференциях «Тинчуринские чтения» (Казань, 2007, 2010, 2011), III международной заочной научно-практической конференции «Научная дискуссия: инновации в технических, естественных, математических и гуманитарных науках» (Москва, 2012), ХLII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Федоровские чтения - 2012» (Москва, 2012) и на научных семинарах института энергетики и электротехники Тольяттинского государственного университета.

Отдельные результаты исследований использовались в отчетах о научно-исследовательской работе.

Публикации. По теме исследования опубликовано 15 работ из них 3 работы в изданиях рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации: диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, библиографического списка и приложений. Общий объем составляет 147 печатных страниц, в том числе 24 таблицы и 87 иллюстраций.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена актуальность темы, представлены теоретическая и методологическая основа диссертационного исследования, научная новизна и основные результаты, практическая ценность работы, показаны реализация и апробация работы, перечислены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе дан аналитический обзор существующего состояния проблемы влияния геомагнитных бурь на режимы работы силовых трансформаторов систем электроснабжения.

Анализ современного состояния проблемы показал, что интенсивность геомагнитных бурь зависит от магнитной широты и особенностей геологического строения земной поверхности.

Магнитосферные и ионосферные электрические токи создают на поверхности Земли вариации геомагнитного и геоэлектрического поля, вызывающие так называемые геоиндуцированные токи (ГИТ) в длинных замкнутых (заземленных) проводящих системах. В системы электроснабжения ГИТ проникает через заземленные нейтрали силовых трансформаторов (рис.1).

Рис.1. Схема проникновения ГИТ в нейтраль силового трансформатора при Y -схеме включения трех фаз с заземленной нейтралью

Наиболее интенсивно геоиндуцированные токи оказывают влияние на силовые трансформаторы систем электроснабжения при высоких скоростях изменения геомагнитного поля и зависят от размеров области распространения возмущения геомагнитного поля; длины и связанности линий электропередач; географического расположения точек, в которых СЭС контактирует с земной поверхностью.

Проведенный анализ, в основу которого положены научные работы отечественных и зарубежных ученых А.Я. Абдурахманова, Э.С. Бабаева, А.В. Белова, А.И. Гершенгорна, V.D. Albertson, J. Aubin, P.R. Barnes, D. Beamish, J. Beland, L. Bolduc, D.H. Boteler, J. Elovaara, G. Kappenman, A.J. Key, R. Pirjola, A. Pulkkinen и др., привел к выводу, что во время сильных геомагнитных бурь возможно увеличение числа отказов в работе СЭС по сравнению с относительно спокойными днями по следующим причинам: увеличение потребления реактивной мощности, перегрев силовых трансформаторов, ложные срабатывания релейной защиты и автоматики падения напряжения, и т.д.

Из анализа работ по рассматриваемой проблематике была поставлена цель диссертационной работы, сформулированы задачи, которые ставятся и решаются в диссертационной работе.

Во второй главе разработана математическая модель силового трансформатора с учетом насыщения магнитопровода геоиндуцированными токами при геомагнитных бурях.

Для анализа процессов насыщения магнитопроводов силовых трансформаторов при одновременном намагничивании переменным и постоянным магнитными полями выполнен расчет моделей: обмотки с бесконечным ферромагнитным сердечником и обмотки с бесконечным ферромагнитным сердечником и цилиндрической магнитной оболочкой. Обмотка в моделях заменена круговым поверхностным током I, текущим по круговой ленте.

Векторный потенциал обмотки с бесконечным ферромагнитным сердечником:

(1)

Векторный потенциал модели обмотки с бесконечным ферромагнитным сердечником и цилиндрической магнитной оболочкой:

(2)

В системах (1) и (2): r0, r1, r2, r3 - геометрические параметры моделей; I1 и K1 - модифицированные функции Бесселя первого и второго рода первого порядка; коэффициенты C1, C2, A, B, D, E, F, G определяются из граничных условий. Расчёты моделей выполнены в цилиндрической системе координат (r,,z).

Получены зависимости индуктивностей обмоток от величины намагничивающего тока (рис.2). Наибольшие отличия в индуктивностях достигаются при малых токах намагничивания, а при больших токах намагничивания отличия незначительны, что связано с насыщением магнитной оболочки и уменьшением при этом её магнитной проницаемости.



Размещено на http://www.allbest.ru//

2

Размещено на http://www.allbest.ru//

Рис.2. Зависимость для обмотки с бесконечным ферромагнитным сердечником и цилиндрической магнитной оболочкой при м,

Разработана модель ветви намагничивания силового трансформатора при геомагнитных бурях. Установлено, что при геомагнитных бурях взаимная индуктивность ветви намагничивания силового трансформатора связана зависимостью магнитной проницаемости магнитопровода силового трансформатора от протекающего в обмотке тока намагничивания, который при ГМБ является функцией от ГИТ:

, (3)

где w1 - число витков первичной обмотки СТ; - площадь поперечного сечения сердечника; lср - средняя длина магнитной линии; - эмпирический коэффициент, зависящий от конструкции силового трансформатора.

Функция определяется из кривой намагничивания B = f(H) и зависит от величины геоиндуцированного тока. При возрастании ГИТ и насыщении магнитопровода СТ магнитная проницаемость сердечника уменьшается в десятки раз и в пределе стремится к единице.

Для расчета взаимной индуктивности ветви намагничивания силовых трансформаторов должны быть заданы:

- конструктивные параметры силового трансформатора: сечение стержня магнитопровода S, средняя длина магнитной линии lср, количество витков первичной обмотки w1;

- параметры петли магнитного гистерезиса стали магнитопровода силового трансформатора: коэрцитивная сила Hc, остаточная индукция Br и индукция насыщения Bs для моделирования кривой намагничивания B=f(H);

- параметры схемы замещения СЭС (паспортные электрические параметры силового трансформатора и линии электропередачи, сопротивления заземляющего устройства и грунта и др.);

- напряженность геоэлектрического поля Е(х,у).

Алгоритм расчета взаимной индуктивности M(iГИТ) реализован с помощью математического пакета MATLAB (рис.3).

Рис.3. Алгоритм расчета нелинейной взаимной индуктивности силовых трансформаторов при геомагнитных бурях

Разработана математическая модель однофазного двухобмоточного СТ, учитывающая влияние ГИТ:

(4)

Для математической модели СТ справедлива Т-образная схема замещения, учитывающая нелинейность ветви намагничивания при протекании ГИТ (рис.4).

Рис.4. Т-образная схема замещения однофазного двухобмоточного силового трансформатора при одновременном намагничивании переменным и постоянным магнитным потоками

Математические модели для однофазного трёхобмоточного, трехфазного силовых трансформаторов или автотрансформаторов аналогичны (4).

Разработанные математические модели силовых трансформаторов и автотрансформаторов отличаются от принятых моделей введением нелинейной зависимости взаимной индуктивности ветви намагничивания от геоиндуцированного тока для учета насыщения магнитной системы при моделирования процессов СЭС при геомагнитных бурях. Разработанные математические модели силовых трансформаторов и автотрансформаторов позволят исследовать и оценивать влияние ГИТ на системы электроснабжения при геомагнитных бурях.

В третьей главе разработаны методики расчета дополнительных потерь активной мощности и температуры наиболее нагретой точки (ННТ) бака и обмоток силового трансформатора от вихревых токов при геомагнитных бурях. По разработанным методикам проведен расчет дополнительных потерь активной мощности и температуры ННТ бака и обмоток для силового трансформатора марки ТДЦ - 400000/220.

Разработанная методика расчета дополнительных потерь активной мощности от вихревых токов в баке СТ включает в себя следующие этапы:

определяются среднеквадратичные значения напряженности магнитного поля в воздухе для трансформатора со снятым баком Н0 на трёх площадках, расположенных так же, как и поверхности бака, nx (внешняя нормаль , направленная вдоль оси x), ny (внешняя нормаль ), nz (внешняя нормаль );

по Н0 и коэффициенту kH находится касательная составляющая напряжённости магнитного поля на внутренней поверхности бака;

по HП и активному поверхностному сопротивлению материала бака rП,n с учетом вклада n-х гармонических составляющих тока намагничивания находятся дополнительные потери на единицу поверхности pП,n;

общие дополнительные потери активной мощности определяются суммированием удельных потерь от каждой n-й гармоники тока намагничивания по поверхности бака .

Если принять, что в течение исследуемого промежутка времени теплообмен в баке не существенен, то скорость изменения температуры стенок бака силового трансформатора за счет увеличения дополнительных потерь от полей рассеяния определяется как: (где m - масса стали стенки бака силового трансформатора; с - удельная теплоемкость конструкционной стали).

Зная скорость изменения температуры и время действия ГИТ на систему электроснабжения tГИТ, прирост температуры наиболее нагретой точки стенки бака СТ может быть определен по формуле .

По результатам выполненных в диссертации расчетов получены линии уровня удельных потерь активной мощности для бака силового трансформатора ТДЦ 400000/220 (рис.5).

Рис.5 Линии уровня удельных потерь с метками (кВт/м 2) для бака силового трансформатора ТДЦ 400000/220

Максимальное значение скорости изменения температуры получено на фронтальных стенках бака СТ и при ГИТ величиной 65 А составило= 3,4єС /с.

Разработанная методика расчета дополнительных потерь активной мощности от вихревых токов в обмотках СТ включает в себя следующие этапы:

Определяются индукции магнитного поля в проводниках обмоток от n-х гармонических составляющих тока намагничивания;

Рассчитываются вклады n-х гармонических составляющих тока намагничивания в дополнительные потери активной мощности в обмотках от вихревых токов;

Определяется скорость нарастания температуры в проводниках пограничного слоя обмоток силового трансформатора.

Получено, что при протекании геоиндуцированного тока в 65 А по обмотке ВН силового трансформатора ТДЦ 400000/220 скорость нарастания температуры, когда сердечник находится в глубоком насыщении, составила , а при отсутствии геоиндуцированного тока (сердечник не насыщен) скорость нарастания температуры - . В результате вклад ГИТ в прирост температуры обмоток СТ из-за дополнительных потерь активной мощности от вихревых токов в обмотке СТ составил .

Получено, что температура поверхности бака силового трансформатора за счет дополнительных потерь активной мощности от вихревых токов нарастает быстрее, чем температура обмоток, и может достигнуть предельно допустимого значения за меньшее время воздействия геоиндуцированного тока.

В четвертой главе разработана компьютерная модель системы электроснабжения в среде MATLAB в пакете Simulink, которая позволяет рассчитывать режимы СЭС при геомагнитных бурях при известных параметрах геоэлектрического поля (рис.6). В состав модели включены источник питания - генератор Г1, повышающий трансформатор Т1, воздушная линия электропередач ВЛ, понижающий трансформатор Т2, нагрузка Н. Импульс напряженности геоэлектрического поля в модели моделируется генератором квазипостоянного напряжения Г2.

Рис.6 Внешний вид Simulink-модели системы электроснабжения при ГМБ

При создании Simulink-модели СЭС для автоматизации процесса расчета параметров схемы замещения элементов и сокращения общего времени создания расчетной модели системы электроснабжения при геомагнитных бурях использовались модернизированные стандартные библиотечные блоки двух- и трехобмоточного трансформаторов, имеющиеся в библиотеке SimPowerSystems. На рис.7 представлены окна задания параметров модернизированных блоков двухобмоточного трансформатора.

трансформатор геомагнитный ток обмотка

а)	б)

Рис.7. Вторая (а) и третья вкладка (б) задания параметров модели двухобмоточного трансформатора после модернизации

Выполнен расчет действующих значений геоиндуцированных токов, токов намагничивания и полных токов в обмотке ВН силового трансформатора, также выполнен гармонический анализ токов намагничивания силового трансформатора Т2 типа ТДЦ 400000/220 при различных напряженностях геоэлектрического поля.

При расчете режимов работы силовых трансформаторов при протекании геоиндуцированных токов в СЭС принято:

- для геомагнитных бурь средней и сильной интенсивности амплитуды напряженности геоэлектрического поля приняты равными Е = 10; 15 В/км;

- коэффициент загрузки исследуемого силового трансформатора принят равным kз = 0,7; 1,0; 1,4.

При анализе режимов работы силового трансформатора в системах электроснабжения СЭС при геомагнитных бурях на расчетной модели получено: интенсивность геомагнитных бурь влияет на величину геоиндуцированных токов в силовых трансформаторах (рис.8); при протекании ГИТ в заземленных обмотках силовых трансформаторов возрастают токи намагничивания из-за насыщения магнитопровода (рис. 9), которые приводят к искажению кривой тока намагничивания, и, как следствие, появлению высших гармонических составляющих тока и напряжения в системе электроснабжения (рис.10). В спектре гармонических составляющих тока намагничивания присутствуют постоянная составляющая, гармоники нечетного и четного порядков; интенсивность ГМБ влияет на уровень гармонических составляющих тока намагничивания. Увеличение коэффициента загрузки СТ снижает долю ГИТ в обмотке ВН (рис.11). Однако при этом за счет возрастания суммарного тока в обмотке ВН силового трансформатора увеличиваются дополнительные потери активной мощности в обмотке, что приводит к ее перегреву и возможному срабатыванию газовой защиты.

Рис.8 Действующие значения геоиндуцированных токов в обмотке ВН силового трансформатора Т2 при различных напряженностях геоэлектрического поля	Рис.9. Действующие значения токов намагничивания силового трансформатора Т2 при различных напряженностях геоэлектрического поля
Рис.10. Гармонические составляющие в токе намагничивания силового трансформатора Т2 при различных напряженностях геоэлектрического поля для момента времени t = 17 с	Рис.11. Действующее значение тока в обмотке ВН силового трансформатора Т2 при различных коэффициентах загрузки СТ и напряженности геоэлектрического поля Е =10 В/км

На основании компьютерного моделирования рассчитаны дополнительные потери активной мощности в силовом трансформаторе ТДЦ - 400000/220 при геомагнитной буре, что позволило определить превышение температуры ННТ обмотки над температурой окружающей среды и соответственно зависимости допустимого уровня ГИТ от нагрузки силового трансформатора:

,(5)

где - превышение наибольшей температуры масла в баке; - превышение средней температуры обмотки над средней температурой масла в обмотке при номинальной нагрузке; ; - потери короткого замыкания; - потери КЗ в обмотке ВН; - дополнительные потери активной мощности в СТ при ГМБ; - дополнительные потери активной мощности в обмотке ВН СТ при ГМБ; при ЕЦМ и принудительной циркуляции воздуха (ПЦВ) показатель ; показатель при ЕЦМ равен .

Получены зависимости превышения температуры ННТ над температурой окружающей среды от величины ГИТ при различных kз силового трансформатора ТДЦ-400000/220 (рис.12), на основании которых построены зависимости допустимых уровней ГИТ в обмотке ВН силового трансформатора ТДЦ 400000/220 от коэффициента загрузки (рис.13).

Рис.12. Зависимости превышения температуры ННТ над температурой окружающей среды от величины ГИТ при различных kз силового трансформатора ТДЦ-400000/220	Рис.13. Зависимости допустимых значений ГИТ при различной нагрузке силовых трансформаторов ТДЦ-400000/220

Таким образом, установлено, допустимая аварийная перегрузка для силового трансформатора ТДЦ-400000/220 при ГМБ составляет 23 %. При kз?1,23 геоиндуцированные токи вызовут перегрев обмоток силового трансформатора, и газовая защита может сработать на отключение.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Предложен подход к построению математической модели силовых трансформаторов, учитывающий зависимость насыщения магнитопровода от величины геоиндуцированного тока, протекающего по его обмоткам, при геомагнитных бурях;

Разработаны методики расчета дополнительных потерь активной мощности в баке и обмотках силового трансформатора, устанавливающие зависимость температуры наиболее нагретой точки бака и обмоток от величины геоиндуцированного тока, протекающего по его обмоткам, при геомагнитных бурях;

Установлено, что температура поверхности бака силового трансформатора нарастает быстрее, чем температура обмоток и достигает предельно допустимого значения за меньшее время воздействия геоиндуцированного тока. Поэтому при разработке модели силового трансформатора, при геомагнитных бурях, необходимо учитывать тепловые процессы, протекающие на боковой поверхности бака силового трансформатора;

Модернизированы стандартные блоки двух- и трехобмоточных силовых трансформаторов, имеющихся в библиотеке SimPowerSystems, что позволило автоматизировать процесс расчета параметров схемы замещения элементов и сократить общее время создания модели системы электроснабжения при геомагнитных бурях;

Разработана комплексная методика расчета геоиндуцированных токов, токов намагничивания, мгновенных значений токов и напряжения в системе электроснабжения при геомагнитных бурях в программном продукте MATLAB (Simulink), результаты которой могут быть использованы при разработке мероприятий по снижению влияния геомагнитных бурь на режимы работы силовых трансформаторов систем электроснабжения для электросетевых организаций и промышленных предприятий;

Установлены предельные значения нагрузочной способности силового трансформатора ТДЦ 400000/220 при геомагнитных бурях. Допустимая аварийная перегрузка для силового трансформатора ТДЦ 400000/220 составляет 23 %. При большей нагрузке геоиндуцированные токи вызовут перегрев обмоток, что может привести к отключению силового трансформатора газовой защитой.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗЛОЖЕНЫ В 12 ПУБЛИКАЦИЯХ

Публикации в научных журналах, рекомендованных ВАК РФ

Кретов Д.А. Тепловая нагрузка бака силового трансформатора при глубоком насыщении магнитной системы / В.В. Вахнина, В.Н. Кузнецов, В.А. Шаповалов, Д.А. Кретов // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. - 2011. - №4 (18). - С. 74-79

Кретов Д.А. Расчет тепловых потерь в баке силового трансформатора при геомагнитных бурях / Д.А. Кретов // Современные проблемы науки и образования. - 2012. - № 5; URL: http://www.science-education.ru/105-7000

Кретов Д.А. Определение допустимых уровней геоиндуцированных токов для обеспечения работоспособности силовых трансформаторов при геомагнитных бурях / В.В. Вахнина, Д.А. Кретов //Интернет-журнал «Науковедение». 2012 №3 (12) [Электронный ресурс].-М. 2012-- Режим доступа: http://naukovedenie.ru/sbornik12/12-93.pdf, свободный - Загл. с экрана.

Публикации в других изданиях

Кретов Д.А. Разработка динамической модели прогнозирования электропотребления района города / В.В. Вахнина, Д.А. Кретов // Тинчуринские чтения: сб.тр. Междунар. конф. Казань: КГЭУ, 2007. - С.33-35

Кретов Д.А. Динамическое прогнозирование электропотребления района города / В.В. Вахнина, Д.А. Кретов // Материалы IV Международной школы-семинара молодых ученых и специалистов (МЭИ). Москва: МЭИ (ТУ), 2008. - С.114-116

Кретов Д.А. Повышение точности прогнозирования электропотребления района города за счет применения нейронных сетей / В.В.Вахнина, Д.А. Кретов, Д.Л. Спиридонов // Энергосбережение на предприятиях промышленности и жилищно-коммунального хозяйства: тр. науч. - пр. сем. Уфа: Гилем, 2009. - С. 41-42

Кретов Д.А. Имитационное моделирование системы электроснабжения Тольяттинского гидроузла / В.В. Вахнина, Д.Л. Спиридонов, Д.А. Кретов // Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов: Сб. тр. Междунар. конф. Тольятти: ТГУ, 2009. - С. 366-370.

Кретов Д.А. Влияние устройств релейной защиты и автоматики при развитии аварийных ситуаций в системе электроснабжения / В.В. Вахнина, Д.А. Кретов // Тинчуринские чтения: сб. тр. Междунар. конф. Казань: КГЭУ, 2010. - С.116-117.

Кретов Д.А. Применение моделей трансформатора тока при компьютерном моделировании систем электроснабжения / В.В. Вахнина, Д.А. Кретов // Тинчуринские чтения: сб.тр. Междунар. конф. Казань: КГЭУ, 2011. - С.102-103.

Кретов Д.А. Визуализация результатов моделирования аварийных ситуаций в системах электроснабжения / В.В. Вахнина, Д.А. Кретов // Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов: Сб. тр. Междунар. конф. Тольятти: ТГУ, 2012. - С.64-66.

Кретов Д.А. Влияние геоиндуцированных токов на увеличение тепловых потерь в обмотках силового трансформатора от вихревых токов / В.В. Вахнина, Д.А. Кретов // Научная дискуссия: инновации в технических, естественных, математических и гуманитарных науках: материалы III международной заочной научно-практической конференции Москва: «Международный центр науки и образования», 2012. - С. 39 - 46.

Размещено на Allbest.ru

...