Нөл-секuenciaлы импеданс қасиеті ZN байланысымен жұмыс істейтін сүйіктік емес жерге түсіру трансформаторы

Нейтральды және басқа үш фазалы электр энергиялық системада, жерге түсіру трансформаторы синтетикалық нейтраль нүктені ұсынады, ол туында болуы мүмкін немесе реакторлар/дуганы басқару спиралдары арқылы жерге түсіреді. ZNyn11 байланысы кең таралған, оның ішіндегі сифаты - өзара басып өту магниттік моменттерінің (бірдей ядро столбының ішкі және сыртқы жарты виткаларында) теңестіруі, сериялық виткалардағы жобалаушы ағымдарды баланстап, нөл-секвенциялық ұмытылған магниттік ақырсыз қозғалысты/қарсылықты минималдау.

Нөл-секвенциялық қарсылық маңызды: ол жерге түсіру системаларында жобалаушы ағымдың өлшемі мен фаза-жер арасындағы напряжение таралуын анықтайды.

1. ZN-байланыстары бар жерге түсіру трансформаторларының өзіндік ерекшеліктері

YNd11-байланыстары бар трансформаторлар қолданылуы мүмкін, бірақ ZNyn11 таңдалады (Сурет 1). Негізгі айырмашылықтар:

• YNd11 дельта-циркуляциялық ағымдарға тəуелді болады, бұл шығыс қабілетін азайтады.

• ZNyn11 сериялық виткалардың магниттік байланысын пайдаланып, қабілетті қайтарып алмай, жобалаушы ағымдарды баланстайды, сондықтан кеңірек қолданылады.

Бір фазада жерге түсіру дефекттерінде, туында жерге түсіру қарсылығын таңдау негізгі трансформатордың нормалдуы фаза ағымына қарай жобалаушы ағымды шектейді.

2. ZN-байланыстары бар жерге түсіру трансформаторларының нөл-секвенциялық қарсылығының талдауы

Жерге түсіру трансформаторының талдау модельінің негізгі техникалық параметрлері Кесте 1-де көрсетілген, нөл-секвенциялық қарсылықтың мүмкін максималды ауытқуы ±7.5% ішінде болуы талап етіледі.

2.1 Традиционды емпирикалық формула арқылы нөл-секвенциялық қарсылықты есептеу

Сурет 2-де көрсетілгені (жерге түсіру трансформаторының виткаларының орналасуы), нөл-секвенциялық қарсылық барлық үш фазада бір уақытта жобалаушы ағым ағып өткенде, бір фазадағы напряжение төмендетуінің жобалаушы ағымға қатынасы ретінде анықталады. Есептеу үшін, X₀  адамгерші екі виткалы электр энергиясының трансформаторларының қарсылық принципіне сәйкес (теңдеу 1).

Формулада, W виткалар санын білдіреді. ZN байланысы бар виткалар үшін, W жарты витканың виткалар саны; ∑aR бақылауынан алынған эквивалентті ұмытылған магниттік ауданды білдіреді. ZN байланысы бар виткалар үшін, бұл екі жарты витканың эквивалентті ұмытылған магниттік ауданы; ρ Роговски коэффициенті; H витканың реактивті биіктігі.

Кесте 1-дегі деректерді Теңдеу (1)-ге енгізгенде, есептелген нөл-секвенциялық қарсылық 70.6 Ω болады.

2.2 Электромагниттік программалық құрал арқылы нөл-секвенциялық қарсылықты талдау

Инфолитикадан Magnet электромагниттік программалық құралы магниттік поле талдау үшін қолданылды. Продукттың құрылымдық өзіндік ерекшеліктеріне негізделген үш өлшемді ж筒译文似乎被截断了，我将继续翻译剩余的部分： ```html

Infolytica公司的Magnet电磁软件用于磁场分析。基于产品的结构特性建立了简化的三维模型，如图3所示。该软件使用T-Ω电位组求解算法，采用1到3阶插值多项式的层状单元。

有限元分析（FEA）是一种基于变分原理和网格插值的数值计算方法。它首先通过变分原理将边值问题转化为相应的变分问题（即泛函的极值问题），然后通过网格插值将变分问题离散化为一个普通多元函数的极值问题，最终将其简化为一组多元代数方程以求解数值解。在分析过程中，网格划分设置如下：空气为80，铁芯为30，绕组为15。产品的网格图如图4所示。

在有限元算法中，多项式阶次与场域形状函数的精度相关——高阶多项式能更好地描述场的特性。对于此模型，采用了二阶多项式，最大迭代次数为20次，迭代误差为0.5%，共轭梯度误差为0.01%。

为了通过场-电路耦合方法测试接地变压器的零序阻抗：在中性点施加额定电流（软件峰值为27.59 A），低压侧开路，并测量电压。

2.3 零序阻抗测量

零序阻抗是在额定频率下，在接地变压器的线端和中性端之间测量的，以每相欧姆表示。其值计算为3U/I（其中U是测试电压，I是测试电流）。在测量过程中，向线端施加19.5 A的额定电流，并测量线端和中性点之间的电压为443.3 V。计算得到的零序阻抗为68.2 Ω。

2.4 计算、仿真和测量值的比较分析

主要性能参数对比见表2。结果表明，接地变压器的计算和仿真的零序阻抗均接近测量值，偏差分别为3.5%和0.88%。电磁软件的仿真结果更接近测量值。磁场分析结果有助于清楚地了解产品在这种工作条件下的磁场分布特性，从而可以根据磁场分布特性优化产品的电磁设计和结构设计。

通过电磁软件获得的磁场仿真结果更接近测量值。借助磁场分析结果，可以更清楚地了解产品在这种工作条件下的磁场分布特性，从而进行有针对性的电磁设计和结构设计。

3. 结论

零序阻抗是接地变压器的关键参数，用户对其偏差有严格要求。在工程中使用传统经验公式计算时，需要修正经验系数，这严重依赖于设计师的经验，难以保证准确性。

为了提高准确性，本文使用仿真软件进行磁场分析，与经验公式结果进行比较，并通过测试验证。仿真结果准确，能够满足工程需求。

Инфолитикадан Magnet электромагниттік программалық құралы магниттік поле талдау үшін қолданылды. Продукттың құрылымдық өзіндік ерекшеліктеріне негізделген үш өлшемді жеделділдірілген модель құрылды, Сурет 3-те көрсетілген. Программалық құрал T-Ω потенциал тобын шешу алгоритмін қолданып, 1-ден 3-ке дейінгі интерполяциялық көпмүшелерді пайдаланатын слой элементтерін қолданады.

Элементтерді дискреттейтін әдіс (FEA) - бұл вариациялық принцип және тіктөртбұрыштық интерполяцияға негізделген сандық есептеу әдісі. Ол алдымен вариациялық принцип арқылы чек арқылы қойылған есепті сәйкес вариациялық есепке (функционалдың экстремумы есебіне) айналдырады, сонымен қатар интерполяциялық тіктөртбұрыштық арқылы вариациялық есепті дискреттейді, сонымен қатар бұл әдісін сандық шешімдерді табу үшін көптеген айнымалылардың алгебралық теңдеулеріне қысқартады. Талдау кезінде тіктөртбұрыштық бөліктерді мынадай құрылыммен орнатылған: ауа 80, демір құйма 30, виткалар 15. Продукттің тіктөртбұрыштық диаграммасы Сурет 4-те көрсетілген.

Элементтерді дискреттейтін әдістерде, көпмүшелердің реттік саны мейдан функцияларының дәлдігімен байланысты - жоғары реттік сандар мейдан қасиеттерін жақсырақ сипаттай алады. Бұл модель үшін, 2-реттік көпмүше қолданылды, максималды итерация саны 20, итерация қатесі 0.5%, конъюгативті градиент қатесі 0.01% болды.

Мейданды-схема қосымша әдісі арқылы жерге түсіру трансформаторының нөл-секвенциялық қарсылығын тест ету үшін: нейтраль нүктесіне қажетті ағым (программалық құралда 27.59 А пик) қолданылады, төмен напрямдагы жағы ачық цикл болып қалады, напряжение өлшенеді.

2.3 Нөл-секвенциялық қарсылықты өлшеу

Нөл-секвенциялық қарсылық жерге түсіру трансформаторының линиялық терминалдары мен нейтраль терминалы арасында қажетті частотада өлшенеді, фаза үшін оммен білдіріледі. Мәні 3U/I формуласы бойынша есептеледі (мұнда U - тест напряжение, I - тест ағым). Өлшеу кезінде линиялық терминалдарға 19.5 А қажетті ағым қолданылады, линиялық терминалдар мен нейтраль нүктесі арасындағы напряжение 443.3 В өлшенеді. Есептелген нөл-секвенциялық қарсылық 68.2 Ω болды.

2.4 Есептелген, моделиленген және өлшенген мәндердің салыстырмалык талдауы

Негізгі өнеркәсібі параметрлері Кесте 2-де салыстырылған. Нәтижелер бойынша, жерге түсіру трансформаторының есептелген және моделиленген нөл-секвенциялық қарсылықтары өлшенген мәнге жақын, әрі 3.5% және 0.88% қатынасында қателіктері болды. Электромагниттік программалық құралдың моделилеу нәтижелері өлшенген мәнге жақын. Магниттік поле талдау нәтижелері продукттың бұл жұмыс шартындағы магниттік поле таралу қасиеттерін түсіну үшін көмек етеді, сондықтан продукттың электромагниттік және құрылымдық өзгертулері жасалуы мүмкін.

Электромагниттік программалық құрал арқылы алынған магниттік поле моделилеу нәтижелері өлшенген мәнге жақын. Магниттік поле талдау нәтижелерінің көмегімен, продукттың бұл жұмыс шартындағы магниттік поле таралу қасиеттерін түсіну үшін, продукттың электромагниттік және құрылымдық өзгертулері жасалуы мүмкін.

3. Жалпы сыни

Нөл-секвенциялық қарсылық - жерге түсіру трансформаторларының маңызды параметрі, пайдаланушылар таңдаулы қателіктеріне қарай. Инженерлерде қолданылатын традиционды емпирикалық формулалармен есептеу кезінде, емпирикалық коэффициенттерді өзгерту қажет, бұл дизайнерлердің тәжірибесіне терең тәуелді, дәлдікті қамтамасыз ету қиын.

Дәлдікті жақсарту үшін, бұл мақала магниттік поле талдау үшін моделилеу программалық құралын қолданады, емпирикалық формулалармен салыстырылады және тесттер арқылы тексеріледі. Моделилеу нәтижелері дәл және инженерлердің талаптарына сай болады.