Karakterisering van die Nulreeksimpedansie van 'n Droog-transformer met ZN-verbinding
In 'n neutraal-geïsoleerde driefase kragstelsel verskaf 'n aardingstransformator 'n kunsmatige neutrale punt, wat vastsit of deur middel van reaktore/boogdempers geaard kan word. Die ZNyn11-verbinding is tipies, waar nulreeksmagnetomotiewe in die binne/buite halve windings van dieselfde kernkolom mekaar kanselleer, foutstroome in reeks-windings balanseer en nulreekslekkagefluk/impedansie minimeer.
Nulreeks-impedansie is krities: dit bepaal die grootte van foutstroome en fase-na-aarde spanningsverdeling in impedansie-geaarde stelsels.
1. KENMERKE VAN 'N ZN-GEKOPPELDE AARDINGSTRANSFORMATOR
Alhoewel YNd11-gekoppelde transformators gebruik kan word, word ZNyn11 voorkeurlik (Fig. 1). Belangrikste verskille:
Tydens eenfase-aardefout, beperk die keuse van geskikte aarding-impedansie fase-kortsluitstroome tot binne die hooftransformator se gerateerde fase-stroom.
2. NULREEKS-IMPEDANSIE-ANALISE VAN ZN-GEKOPPELDE AARDINGSTRANSFORMATORS
Die hooftegniese parameters van die aardingstransformator-analise model word in Tabel 1 getoon, met die toegelaatse afwyking van nulreeks-impedansie vereis om binne ±7.5% te wees.
2.1 NULREEKS-IMPEDANSIE-BEREKENING DEUR TRADISIONELE EMPIRISE FORMULE
Soos in Figuur 2 (aardingstransformator winding-uitspraak) gewys, word nulreeks-impedansie gedefinieer as die verhouding van die spanning-val in een fase tot die foutstroom wanneer die foutstroom deur al drie fases gelyktydig vloei. Vir berekening, X0 volg die impedansiebeginsel van gewone dubbel-winding kragtransformators (Vergelyking 1).
In die formule, W stel die aantal winding-slagte voor. Vir 'n winding met ZN-verbinding, W is die aantal slagte van die half-winding; ∑aR dui die ekwivalente lekkageflukarea aan. Vir 'n winding met ZN-verbinding, is dit die ekwivalente lekkageflukarea van die twee half-windings; ρ is die Rogowski-koeffisient; H is die weerstandshoogte van die winding.
Deur die data in Tabel 1 in Vergelyking (1) in te set, word die berekenende nulreeks-impedansie 70.6 Ω.
2.2 NULREEKS-IMPEDANSIE-ANALISE DEUR ELEKTROMAGNETISSE SOFTWERE
Infolytica se Magnet elektromagnetiese sagteware is gebruik vir magtak analise. 'n 3D-vereenvoudigde model is gebaseer op die produk se strukturele kenmerke, soos in Figuur 3 gewys. Die sagteware gebruik 'n T-Ω potensiaalgroep-oplossingsalgoritme met gelamineerde elemente wat 1ste tot 3de orde interpolasiepolinome gebruik.
Eindige-elementanalise (FEA) is 'n numeriese berekeningmetode gebaseer op die variasiebeginsel en rooster-interpolasie. Dit transformeer eers die grenswaardeprobleem na 'n ooreenkomstige variasieprobleem (d.w.s., 'n extremumprobleem van 'n funksioneel) deur middel van die variasiebeginsel, dan diskretiseer die variasieprobleem na 'n extremumprobleem van 'n algemene multivariate funksie deur middel van rooster-interpolasie, uiteindelik dit reduceer dit tot 'n stel multivariate algebraïese vergelykings vir die numeriese oplossing. Tydens die analise, is die rooster-indelings ingestel as volg: lug by 80, ijserkern by 30, en windings by 15. Die produk se roosterteken is gedetailleer in Figuur 4.
In eindige-elementalgoritmes korreleer polinoom-orde met die akkuraatheid van veld-domein-vormfunksies – hoër ordes karakteriseer veld-eienskappe beter. Vir hierdie model is 'n 2de-orde polinoom aangewend, met 'n maksimum van 20 iterasies, 'n 0.5% iterasiefout, en 'n 0.01% konjugate-gradiëntfoute.
Om die nulreeks-impedansie van die aardingstransformator deur die veld-sirkuit-koppelingmetode te toets: pas die hoogspanning-gerateerde stroom (27.59 A piek vir sagteware) by die neutrale punt toe, hou die laagspanningskant oop-gesluit, en meet die spanning.
2.3 NULREEKS-IMPEDANSIE-METING
Nulreeks-impedansie word tussen die lyn-terminale en neutrale terminaal van die aardingstransformator by gerateerde frekwensie (soos in Figuur 5 gewys), uitgedruk in ohms per fase. Sy waarde word bereken as 3U/I (waar U die toetsspanning en I die toetsspanning is). Tydens die meting, word 'n gerateerde stroom van 19.5 A by die lyn-terminale aangebring, en die spanning tussen die lyn-terminale en neutrale punt word as 443.3 V gemeet. Die berekenende nulreeks-impedansie is 68.2 Ω.
2.4 VERGELYKEND ANALISE VAN BEREKENDE, GESIMULEERDE EN GEMETSE WAADES
Die hoofprestasieparameters word in Tabel 2 vergelyk. Die resultate wys dat beide die berekenende en gesimuleerde nulreeks-impedansies van die aardingstransformator naby die gemete waarde is, met afwykings van 3.5% en 0.88% onderskeidelik. Die simulasieresultate van die elektromagnetiese sagteware is nader aan die gemete waardes. Die magtak-analiseresultate help om die magtak-verdelingseienskappe van die produk onder hierdie werkstoestand duidelik te verstaan, wat gebruik kan word om die elektromagnetiese ontwerp en strukturele ontwerp van die produk te optimiseer op grond van die magtak-verdelingseienskappe.
Die magtak-simulasieresultate verkry deur elektromagnetiese sagteware is nader aan die gemete waardes. Met die hulp van magtak-analiseresultate kan die eienskappe van die produk se magtak-verdeling onder hierdie werkstoestand duideliker verstaan word, en dus doelmatige elektromagnetiese ontwerp en strukturele ontwerp van die produk uitgevoer word.
3.SLUITSELWOORDE
Nulreeks-impedansie is 'n sleutelparameter van aardingstransformators, met streng afwykingsvereistes van gebruikers. Wanneer met tradisionele empiriese formules in ingenieurswese bereken word, moet empiriese koeffisiënte gekorrigeer word, wat sterk afhanklik is van ontwerpers se ervaring en amper nooit akkuraatheid verseker nie.
Om akkuraatheid te verbeter, gebruik hierdie artikel simulasiesagteware vir magtak-analise, vergelyk met empiriese formule-resultate, en verifieer deur middel van toetse. Die simulasieresultate is akkuraat en kan ingenieurswesebehoeftes bevredig.
