Вектор Пойнтинга и новая теория трансформатора. Ч. 11. Трехфазные трехстержневые трансформаторы без нейтрального провода
Аннотация
Разработана топологическая схема замещения трехфазного трехстержневого трансформатора с отражением пространственной структуры его магнитной системы, что позволило в отсутствие нейтральных проводов обмоток непосредственно на схеме отобразить магнитные потоки всех основных участков магнитопровода и окна для каждой из трех фаз. Схема построена сшиванием «анатомических» схемных моделей однофазных трансформаторов, полученных в предыдущих частях, при учете взаимосвязей между потоками на стыках фазных зон в стали. Ее достоверность подтверждается строгостью физико-математических соотношений для идеализированных трансформаторов с бесконечной магнитной проницаемостью стали и упрощенными картинами магнитных полей, что отвечает общепринятому подходу с пренебрежением токов намагничивания. Отличие состоит в том, что в разработанной модели учитывается неоднородность намагничивания различных частей магнитопровода с выделением более 30 участков в стали и окнах. Переход к модели реального трехстержневого трансформатора осуществляется путем добавления к идеализированной схеме замещения четырех нелинейных поперечных ветвей намагничивания в каждой крайней фазной зоне и восьми ветвей в центральной фазной зоне. Показано, что в случаях соединений обмоток без нейтральных проводов поток вектора Пойнтинга в межфазных зонах в любом несимметричном режиме отсутствует. При этом решаются проблемы возникновения потоков, превышающих потоки холостого хода при симметричных и несимметричных коротких замыканиях, а также случаи возникновения в этих режимах потоков выпучивания в области за пределами стали трансформатора.
Литература
1. Электродинамическая стойкость трансформаторов и реакторов при коротких замыканиях/Под ред. А.И. Лурье. М.: Знак, 2005, 520 с.
2. Силовые трансформаторы. Справочная книга/Под ред. С.Д. Лизунова и А.К. Лоханина. М.: Энергоиздат, 2004. 616 с.
3. Electromagnetic transient-type transformer models for geomagnetically-induced current (GIC) studies. Palo Alto (CA): EPRI; 2013. 3002000832.
4. Ларин В.С. Вопросы трансформаторостроения на 44-й сессии СИГРЭ. — Электричество, 2013, № 5, с. 51-63.
5. Chen X, Venkata S.S. A three-phase three-winding core-type transformer model for low-frequency transient studies. — IEEE Trans Power Deliv 1997; 12(2):775—82. 0885-8977/97/$10.00.
6. Martinez JA, Walling R, Mork BA, Martin-Arnedo J, Durbak D. Parameter determination for modeling system transients. Part III: Transformers. — IEEE Trans Power Deliv 2005;20(3):2051—62 [Электрон. ресурс] https://doi.org/10.1109/TPWRD.2005.848752 (дата обращения 05.03.2020).
7. Chiesa N, Mork B.A, I liiiidiiicn H.K. Transformer model for inrush current calculations: Simulations, measurements and sensitivity analysis. — IEEE Trans Power Deliv 2010;25(4):2599—608 [Электрон. ресурс] https://doi.org/10.1109/TPWRD.2010.2045518 (дата обращения 05.03.2020).
8. Mork B.A, Gonzalez F, Ishchenko D, Stuehm D.L, Mitra J. Hybrid transformer model for transient simulation—Part I: Development and parameters. — IEEE Trans Power Deliv 2007;22(1):248—55 [Электрон. ресурс] https://doi.org/10.1109/ TPWRD.2006.883000 (дата обращения 05.03.2020).
9. Hrnidalen H.K, Chiesa N, Avendaсo A, Mork B.A. Developments in the hybrid transformer model — Core modeling and optimization. In: Int. conf. power systems transients, Delft, the Netherlands; 2011, 122 р.
10. Leon F., Gomez P., Martinez-Velasco, Rioual M. Transformers in Power System Transients: Parameter Determination. Ed. Boca Raton, FL: CRC, 2009, ch. 4, pp.177—250.
11. Шакиров М.А. Вектор Пойнтинга и новая теория трансформаторов. Часть 2. — Электричество, 2014, № 10, с. 53—65.
12. Шакиров М.А. Вектор Пойнтинга и новая теория трансформаторов. Часть 4. «Анатомия» трансформатора. — Электричество, 2017, № 3, с. 37—49.
13. Шакиров М.А. Вектор Пойнтинга и новая теория трансформаторов. Часть 10. Стержневые трансформаторы. — Электричество, 2020, № 3 , с. 39—50.
14. Шакиров М.А., ТкачукА.А. Ф-инвариантные поверхности в обмотках броневого двухобмоточного трансформатора. — Изв. ПГУПС, 2018, вып. 4, с. 643—659.
15. Шакиров М.А., Ткачук А.А. Универсальные характеристики магнитного потока в броневом трансформаторе. — Изв. НТЦ единой энергетической системы, 2019, № 2 (81), с. 113—128.
16. Васютинский С.В. Вопросы теории и расчета трансформаторов. М.: Энергия, Ленинградское отделение, 1970, 432 с.
17. Сергеенков Б.Н., Киселев В.М., Акимова Н.А. Электрические машины. Трансформаторы/Под ред. И.П. Копылова. М.: Высшая школа, 1989, 352 с.
#
1. Elektrodinamicheskaya stoykost’ transformatorov i reaktorov pri korotkikh zamykaniyakh/Pod red. A.I. Lur’ye (Electrodynamic Resistance of Transformers and Reactors at Short Circuits/Ed. A.I. Lurie). M.: Znak, 2005, 520 p.
2. Silovyye transformatory. Spravochnaya kniga/Pod red. S.D.Lizunova i A.K. Lokhanina (Power transformers. Reference book/Ed. S.D. Lizunov and A.K. Lokhanin). M.: Energoizdat, 2004. 616 p.
3. Electromagnetic transient-type transformer models for geomagnetically-induced current (GIC) studies. Palo Alto (CA): EPRI; 2013. 3002000832.
4. Larin V.S. Elektrichestvo — in Russ. (Electricity), 2013, No. 5, pp. 51—63.
5. Chen X, Venkata S.S. A three-phase three-winding core-type transformer model for low-frequency transient studies. — IEEE Trans Power Deliv 1997; 12(2):775—82. 0885-8977/97/$10.00.
6. Martinez JA, Walling R, Mork BA, Martin-Arnedo J, Durbak D. Parameter determination for modeling system transients. Part III: Transformers. — IEEE Trans Power Deliv 2005;20(3):2051—62 [Elektron. resource] https://doi.org/10.1109/TPWRD.2005.848752 (Date of appeal 05.03.2020).
7. Chiesa N, Mork B.A, Hrnidalen H.K. Transformer model for inrush current calculations: Simulations, measurements and sensitivity analysis. IEEE Trans Power Deliv 2010;25(4):2599—608 [Elektron. resource] https://doi.org/10.1109/TPWRD.2010.2045518 (Date of appeal 05.03.2020).
8. Mork B.A, Gonzalez F, Ishchenko D, Stuehm D.L, Mitra J. Hybrid transformer model for transient simulation—Part I: Development and parameters. — IEEE Trans Power Deliv 2007;22(1):248—55 [Elektron. resource] https://doi.org/10.1109/ TPWRD.2006.883000 (Date of appeal 05.03.2020).
9. Hrnidalen H.K, Chiesa N, Avendaw A, Mork B.A. Developments in the hybrid transformer model — Core modeling and optimization. In: Int. conf. power systems transients, Delft, the Netherlands; 2011, 122 r.
10. Leon F., Gomez P., Martinez-Velasco, Rioual M. Transformers in Power System Transients: Parameter Determination. Ed. Boca Raton, FL: CRC, 2009, ch.4, pp.177—250.
11. Shakirov M.A. Elektrichestvo — in Russ. (Electricity), 2014, No. 10, pp. 53—65.
12. Shakirov M.A. Elektrichestvo — in Russ. (Electricity), 2017, No. 3, pp. 37—49.
13. Shakirov M.A. Elektrichestvo — in Russ. (Electricity), 2020, No. 3, pp. 39—50.
14. Shakirov M.A., Tkachuk A.A. Izv. PGUPS — in Russ. (News of the St. Petersburg State University of Railway Engineering), 2018, iss. 4, pp. 643—659.
15. Shakirov M.A., Tkachuk A.A. Izv. NTTs edinoy energeticheskoy sistemy — in Russ. (News of the Scientific-Technical Center of the Unified Energy System), 2019, No. 2 (81), pp. 113—128.
16. Vasyutinskiy S.V. Voprosy teorii i rascheta transformatorov (Questions of theory and calculation of transformers). M.: Energiya, Leningradskoye otdeleniye, 1970, 432 p.
17. Sergeyenkov B.N., Kiselev V.M., Akimova N.A. Elektricheskiye mashiny. Transformatory/Pod red. I.P. Kopylova (Electric cars. Transformers/Ed. I.P. Kopylov). M.: Vysshaya shkola, 1 989, 352 p.
