Информационный портал  "TRANSFORMаторы"

Метод и алгоритм сравнения показателей надежности объектов электроэнергетических систем / ФАРХАДЗАДЕ Э.М., МУРАДАЛИЕВ А.З., ФАРЗАЛИЕВ Ю.З., ИСМАЙЛОВА С.М.
 

2Т-образные схемы замещения трансформатора
Шакиров И.А.

 

 

 

Представлены новые эквивалентные схемы силового двухобмоточного трансформатора для его замещения в электрических сетях, отображающие одновременно физические процессы в его магнитной цепи.

Ключевые слова: трансформатор, эквивалентные схемы замещения, электрические сети.

 

Важнейшей задачей теории трансформаторов является получение эквивалентных схем замещения которые помимо простоты представления
трансформаторов в сетях одновременно отражали и физические процессы, происходящие в аварийных режимах. Актуальность этой проблемы объясняется тем, что используемые в настоящее время Т- или П-образные схемы замещения и их модификации оказываются непригодными для исследования стойкости силовых трансформаторов при внезапных КЗ, что отмечалось во многих источниках [1, 21]. Эти схемные модели оказываются несовместимыми с явлением перевозбуждения (сверхнасыщения) отдельных участков магнитопровода трансформатора при КЗ [3-6], существование которого подтверждено осциллограммами магнитных потоков в короткозамкнутых трансформаторах, полученных в лаборатории кафедры ТОЭ СПбГПУ [7]. В результате определяемые по Т- или П-образным схемам замещения оценки ударных токов КЗ и воздействующих при этом на обмотки электромагнитных сил оказываются весьма заниженными и непригодными для оптимизации конструкции трансформаторов и выяснения причин их аварий.

Цель статьи — представление новых схем замещения трансформатора, названных 2Т-образньими схемами, которые не только объясняют возникновение сверхпотоков в трансформаторе, но и являются основой для получения расчетных формул. 2Т-схем базируются на понимании того, что:

·        в трансформаторе происходит двукратное преобразование энергии, сначала первичной электрической в магнитную, а затем вновь магнитной во вторичную электрическую;

·        для отображения этих процессов необходима первичная магнитоэлектрическая схема замещения (МЭСЗ), т.е. схема, содержащая одновременно магнитную и электрические подсхемы, что возможно при наличии в ней идеальных 2×2-полюсников, способных без потерь преобразовывать электрическую энергию в магнитную (и обратно) и связывать таким образом электрические и магнитные величины; первичность означает явное соответствие каждого элемента МЭСЗ только одному из участков электрических или магнитной цепей трансформатора;

·        свойство первичности можно сохранить при поочередном переносе через идеальные 2х2-полюсники всех магнитных элементов МЭСЗ в ее электрическую часть с целью преобразования МЭСЗ в электрическую схему [8].

В соответствии с принятой традицией схемные модели рассматриваются применительно к классическому типу однофазного трансформатора броневого типа с магнитными шунтами в стыковых ярмах и двумя концентрическими обмотками в рамках обычно принимаемых допущений:

1. Линии магнитного потока в обмотках параллельны оси стержня.

2. Для синусоидальных режимов уравнения записываются относительно комплексов действующих значений электрических токов (I), напряжений (U) магнитных напряжений (UМ) и потоков (Ф). При учете нелинейности кривой намагничивания стали магнитопроводов используется понятие о нелинейном комплексном магнитном сопротивлении, определяемом в обозначениях [9]:

 

 ZM = RM + jXM; RM=ωw12 b0; XM= ωw12 g0(1)

где g0, b0- составляющие проводимости ветви намагничивания в известных схемах замещения катушек; w1 — число витков катушки.

3. Величина Rм описывается уравнением параболы n-го порядка в виде

Ф=(АURMM)1/n   (2)

RM = URMM    /   Ф=URMM/ URMM)1/n  (3)

где А — константа, определяемая из двух условий для потока Ф0 и падения магнитного напряжения   URM в магнитопроводе трансформатора при х.х.:

     Ф0Uном1/ωw1 ;   URM M.X.X  w1 I1 X.X    (4)

 после подстановки этих величин в уравнения параболы находим

   A= Ф0n /w1 I1 X.X  (5)

Комплексные магнитные сопротивления верхней и нижней частей стыковых ярм от стержня до середины межобмоточного расстояния учитывается в комплексном магнитном сопротивлении стержня. Остальная часть стыковых ярм учитывается в эквивалентном комплексном магнитном сопротивлении бокового ярма 2 (на пару боковых ярм).

5. Поскольку стержень и боковые ярма могут намагничиваться по-разному, то в общем случае их комплексные магнитные сопротивления различны.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 
1. Лейтес Л.В., Пинцов А.М. Схемы замещения многообмоточных трансформаторов. — М.: Энергия, 1974.

2. Силовые трансформаторы. Справочная книга / Под ред. С.Д. Лизунова и А.К. Лоханина. — М.: Энергоиздат, 2004.

3. Конов Ю.С., Короленко В.В., Левченко Т.В. Внезапное включение невозбужденного силового трансформатора на короткое замыкание. — Электрические станции, 1972, №1.
4. Григоров И.Б. Потоки в стержне и ярме двухобмоточного трансформатора в опыте короткого замыкания и в рабочем режиме. — Электротехническая промышленность, 1972, вып. 10(19)—11(20).

5. Александров Г.Н. К расчету токов короткого замыкания в электрических сетях. — Электричество, 2004, №6.

6. Шакиров М.А. Анализ неравномерности распределения магнитных нагрузок и потерь в трансформаторах на основе магнитоэлектрических схем замещения. — Электричество 2005, № 11.

7. Шакиров М.А.,  Андрущук В.В., Дуань Лиюн. Аномальные магнитные потоки в двухобмоточном трансформаторе при коротком замыкании. — Электричество, 2010, №3.
8. Шакиров М.А. Перенос элементов электрической цепи через 2х2-полюсники. — Электричество, 2007, № 11.

9. Нейман Л.Р., Демирчан К.С. Теоретические основы электротехники. Т.2. — Л.: Энергоиздат, 1981.

10. Лейтес Л.В. Эквивалентная схема двухобмоточного трансформатора: опыты х.х. и К3. — Тр. ВЭИ «Вопросы трансформаторостроения» / Под ред. Э.А. Манькина. — М.: Энергия, вып. 79.

 

 

 
Полное содержание статьи Вы можете найти в первоисточнике
Источник:  ©  Электричество 5/2010
Материал размещен на www.transform.ru27.07.2010 г.
 
Перейти в форум для обсуждения

  ©  TRANSFORMаторы 2004—2010


Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика ??????????? ????