ТОПОЛОГІЧНІ МОДЕЛІ ТРИФАЗНОГО П’ЯТИСТРИЖНЕВОГО ТРАНСФОРМАТОРА
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2017-2-2Ключові слова:
п’ятистрижневий трансформатор, топологічні моделі, перехідний режим, магнітні потоки поза осердям, форми струмів, реактивна потужність, експериментальна перевірка, послідовно-паралельне включенняАнотація
Мета роботи. Показати, що на основі топологічних моделей трифазного п’ятистрижневого трансформатора можливо коректно відтворювати його роботу в режимах великих індукцій в осерді. В якості практично важливого прикладу, аналізується часовий відгук трансформатора на дію геомагнітно-індукованих струмів (ГІТ). Результати моделювання порівнюються з результатами натурного експерименту.
Методи дослідження. Магнітна модель трансформатора, що враховує геометрію осердя і обмоток, перетворюється в дуальну електричну схему заміщення, перехідний процес в якій розраховується в середовищі EMTP-ATP. Отримані результати демонструють необхідність урахування опорів прямої і нульової послідовності енергосистеми.
Отримані результати. Розроблено адекватну, просту і надійну модель п’ятистрижневого трансформатора. Встановлено, що присутність бака трансформатора може бути врахована за допомогою лінійних індуктивностей, що представляють шляхи магнітних потоків поза осердям (потоків від ярма до ярма). Точність представленого моделювання процесів в трансформаторі в присутності ГІТ перевищує точність відомих моделей трифазних п’ятистрижневих трансформаторів. Адекватність моделі підтверджується близькістю прогнозованих діючих значень і кривих фазних струмів, а також споживаної реактивної потужності, до відповідних величин, виміряних в експерименті, проведеному на двох 400 MBA трансформаторах, які були під’єднані паралельно до енергосистеми напругою 410 кВ і послідовно відносно джерела постійної напруги.
Наукова новизна. Розроблено спрощену безгістерезисну модель п’ятистрижневого трансформатора, яка відтворює поведінку трансформатора з такою ж високою точністю, що і гістерезисна модель, яка відрізняється тем, що вибір безгістерезисної моделі є науково обґрунтованим.
Практична цінність. Практична цінність і значимість статті обумовлено тим, що запропонована модель трансформатора являє собою простий і надійний інструмент для дослідження електричних мереж. Стаття застерігає від використання надмірно ускладнених моделей, параметри яких не можуть бути визначені в експерименті або знайдені шляхом розрахунків.
Посилання
Arturi, C. M. (1991). Transient simulation of a three phase five limb step-up transformer following an out-of-phase synchronization. IEEE Trans. Power Delivery, 6, 1, 196 – 207. DOI: 10.1109/61.103738.
Chen, X., Venkata, S.S. (1997). A three-phase three-winding core-type transformer model for low-frequency transient studies. IEEE Trans. Power Delivery, 12, 2, 775 – 782. DOI: 0885-8977/97/$10.00.
Mork, B. A., Gonzalez, F., Ishchenko, D., Stuehm, D. L., Mitra J. (2007). Hybrid transformer model for transient simulation – Part I: Development and parameters. IEEE Trans. Power Delivery, 22, 1, 248 – 255. DOI: 10.1109/TPWRD.2006.883000.
Zirka, S. E., Moroz, Y. I., Arturi, C. M. (2014). Accounting for the influence of the tank walls in the zero-sequence topological model of a three-phase, three-limb transformer. IEEE Trans. Power Delivery, 29, 5, 2172–2179. DOI: 10.1109/ TPWRD.2014.2307117.
Zirka, S. E., Moroz, Y.I., Høidalen, H. Kr., Lotfi, A., Chiesa, N., Arturi, C. M. (2017). Practical experience in using a topological model of a core-type three-phase transformer – No-load and inrush conditions. IEEE Trans. Power Delivery, 32, 4, 2081–2090. DOI: 10.1109/TPWRD. 2016.2618900.
Tikhovod, S.M. (2014). Modelirovanie perehodnyh processov v transformatorah na osnove magnitojelektricheskih shem zameshhenija. [Modeling transformer transients using magnitoelectric equivalent schemes]. Elektrotehnika i elektroenergetika, 2, 59-68, (in Russian).
Lahtinen, M., Elovaara, J. (2002). GIC occurrences and GIC test for 400 kV system transformer. IEEE Trans. Power Delivery, 17, 2, 555–561. DOI: 0885-8977(02)02750-4.
Rezaei-Zare, A. Marti, L., Narang, A., Yan, A. (2016). Analysis of three-phase transformer response due to GIC using an advanced duality-based model. IEEE Trans. Power Delivery, 31, 5, 2342–2350. DOI: 10.1109/TPWRD. 2015.2505499.
Rezaei-Zare, A. (2015). Enhanced transformer model for low- and mid-frequency transients–Part I: Model development. IEEE Trans. Power Delivery, 30, 1, 307–315. DOI: 10.1109/TPWRD.2014.2347930.
Rezaei-Zare, A. (2015). Enhanced transformer model for low- and mid-frequency transients–Part II: Validation and simulation results. IEEE Trans. Power Delivery, 30, 1, 316–325. DOI: 10.1109/TPWRD.2014.2347934.
Lambert, M., Mahseredjian, J. (2013) Electromagnetic transient type transformer models for geomagnetically-induced current (GIC) studies. EPRI Report 3002000832.
Zirka, S. E., Moroz, Y. I., Rahimpour, E. (2017). Towards a transformer transient model as a lumped-distributed parameter system. Compel, 36, 3, 741–750. DOI: 10.1108/COMPEL-09-2016-0389.
Zirka, S. E., Moroz, Y. I., Chiesa, N., Harrison, R. G., Høidalen, H. Kr. (2015). Implementation of inverse hysteresis model into EMTP – Part II: Dynamic model. IEEE Trans. Power Delivery, 30, 5, 2233–2241. DOI: 10.1109/TPWRD. 2015.2416199.
Moroz, Y. I., Zirka, S. E. (2014). Inverse models of magnetic hysteresis, [Online]. Available: https://sites.google.com/site/inverse-hysteresismodel.
Alternative Transients Program, ATP-EMTP, (2016). [Online]. Available: http://www.eeug.org.
Tleis, N. D. (2008). Power systems modelling and fault analysis: Theory and practice. New York: Newnes/Elsevier, 625.
Evdokunin, G. A. (2016). Jelektricheskie sistemy i seti [Electrical systems and networks]. Saint Petersburg: Rodnaya Ladoga, 384, (in Russian).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2018 S. E. Zirka, Y. I. Moroz, C. M. Arturi, D. Bonnman
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
