Nulās sekvenču impedancēs ZN savienojuma sausās zemes transformatora raksturošana
Neesitrālās izolētas trīsfazu enerģijas sistēmā uznirstošanas transformatora palīdzībā tiek nodrošināts mānīgais neesitrālis, kas var tikt pastiprināti uz zemes vai caur reaktoriem/lokā veidošanas spēku izdzēšanas spēķiem. ZNyn11 savienojums ir tipisks, kur nulles secības magnētiskie motivācijas spēki iekšējā/ārējā pusvadītājā vienā un tajā pašā jūtāmajā stabiņā kompensējas, līdzsverot defektu strāvas sērijvadītājos un samazinot nulles secības cirkulāro plūsmu/impedanci.
Nulles secības impedancē ir būtiska nozīme: tā nosaka defektu strāvas lielumu un fāzes ar zemi saistīto sprieguma sadalījumu impedancē uz zemes saistītās sistēmās.
1. ZN Savienojuma Uznirstošanas Transformatoru Īpašības
Lai gan var izmantot YNd11 savienojuma transformatorus, ZNyn11 tiek vairāk izvēlēts (Att. 1). Galvenās atšķirības:
Vienfases zemes defektu gadījumā, izvēloties atbilstošu uznirstošanas impedanci, fāzes īssavienojuma strāvas tiek ierobežotas līdz galvenā transformatora pieļaujamajai fāzes strāvai.
2. Nulles Secības Impedances Analīze ZN Savienojuma Uznirstošanas Transformatoros
Galvenie tehniskie parametri uznirstošanas transformatora analīzes modelī parādīti Tabulā 1, ar nulles secības impedances atļauto novirzi ±7.5% robežās.
2.1 Nulles Secības Impedances Aprēķināšana Ar Tradicionālo Empīrisku Formulu
Kā redzams Att. 2 (uznirstošanas transformatora vadītāju izkārtojums), nulles secības impendanci definē kā attiecību starp vienas fāzes sprieguma kritumu un defektu strāvu, kad defektu strāva plūst caur visām trim fāzēm vienlaikus. Aprēķina dēļ, X0 sekotās parastā divvadītāja enerģijas transformatora impedancēs principam (Vienādojums 1).
Formulā, W pārstāv vadītāju apgaismu. ZN savienojuma vadītājam, W ir pusvadītāja apgaismu skaits; ∑aR apzīmē ekvivalento cirkulāro plūsmu laukumu. ZN savienojuma vadītājam, tas ir abu pusvadītāju ekvivalentais cirkulāro plūsmu laukums; ρ ir Rogowskij koeficients; H ir vadītāja indukcijas augstums.
Ievietojot Tabulas 1 datus Vienādojumā (1), aprēķinātā nulles secības impedancija ir 70.6 Ω.
2.2 Nulles Secības Impedances Analīze Ar Elektromagnētisku Programmatūru
Infolytica ražotās Magnet elektromagnētiskās programmatūras palīdzībā tika veikta magnētiskā lauka analīze. Tika izveidots 3D vienkāršots modelis, pamatojoties uz produkta strukturālajām īpašībām, kā parādīts Att. 3. Programmatūra izmanto T-Ω potenciālu grupas risināšanas algoritmu ar lapām, izmantojot 1. līdz 3. rādītāju interpolācijas polinomus.
Galo elementu analīze (FEA) ir numērisks aprēķināšanas metode, kas balstīta uz variācijas principu un tīkla interpolāciju. Pirmajā posmā robežvērtības problēma tiek pārveidota par atbilstošu variācijas problēmu (t.i., funkcionalitātes ekstrēma problēmu), izmantojot variācijas principu, pēc tam variācijas problēma tiek diskretizēta par parasta daudzargumenta funkcijas ekstrēma problēmu, izmantojot tīkla interpolāciju, galu galā to samazinot līdz daudzargumenta algebriskiem vienādojumiem, lai atrisinātu numērisku risinājumu. Analīzes laikā tīkla dalījumi tika iestatīti šādi: gaisam 80, dzelzs kodolam 30, un vadītājiem 15. Produkta tīkla diagramma ir detalizēta Att. 4.
Galo elementu algoritmos, polinoma rādītājs ir saistīts ar lauka formas funkciju precizitāti - augstāki rādītāji labāk raksturo lauka īpašības. Šim modelim tika izmantots 2. rādītājs, ar maksimāli 20 iterācijām, 0.5% iterācijas kļūdu un 0.01% konjugēto grādientu kļūdu.
Lai testētu uznirstošanas transformatora nulles secības impedanci, izmantojot lauka un shēmas savstarpējo saiti: pielietojiet augsta sprieguma pieļaujamo strāvu (27.59 A virsotnes programmā) neesitrālim, saglabājiet zema sprieguma pusi atvērtu un mērījiet spriegumu.
2.3 Nulles Secības Impedances Mērīšana
Nulles secības impedanci mēra starp uznirstošanas transformatora līnijas termināļiem un neesitrāla termināļiem pie pieļaujamā frekvences (kā parādīts Att. 5), izteikts omās par fāzi. Tā vērtība tiek aprēķināta kā 3U/I (kur U ir tests spriegums un I ir tests strāva). Mērīšanas laikā pieļaujamā strāva 19.5 A tika piemērota līnijas termināļiem, un spriegums starp līnijas termināļiem un neesitrāla punktu tika mērots kā 443.3 V. Aprēķinātā nulles secības impendancija ir 68.2 Ω.
2.4 Aprēķinātā, Simulētā un Mērītā Vērtībām Salīdzinājums
Galvenie darbības parametri tiek salīdzināti Tabulā 2. Rezultāti parāda, ka gan aprēķinātā, gan simulētā uznirstošanas transformatora nulles secības impedancēs ir tuvi mērītajam vērtībai, ar novirzēm 3.5% un 0.88% attiecīgi. Simulācijas rezultāti, iegūti no elektromagnētiskās programmatūras, ir tuvāki mērītajām vērtībām. Magnētiskā lauka analīzes rezultāti palīdz skaidrāk saprast produkta magnētiskā lauka sadalījuma īpašības šajā darbības stāvoklī, kas var tikt izmantots, lai optimizētu produkta elektromagnētisko un strukturālo dizainu, pamatojoties uz magnētiskā lauka sadalījuma īpašībām.
Elektromagnētiskās programmatūras palīdzībā iegūtie magnētiskā lauka simulācijas rezultāti ir tuvāki mērītajām vērtībām. Ar magnētiskā lauka analīzes rezultātu palīdzību var skaidrāk saprast produkta magnētiskā lauka sadalījuma īpašības šajā darbības stāvoklī, un tādējādi veikt mērķtiecīgu elektromagnētisko un strukturālo dizainu produkta izstrādei.
3. Sekas
Nulles secības impedancē ir būtiska uznirstošanas transformatoru parametrs, ar stingriem noviržu prasībām no lietotājiem. Inženierzinātnē, izmantojot tradicionālas empīriskas formulas, ir nepieciešama empīrisku koeficientu korekcija, kas būtiski atkarīga no dizainera pieredzes un reti nodrošina precizitāti.
Lai uzlabotu precizitāti, šajā rakstā tiek izmantota simulācijas programmatūra magnētiskā lauka analīzei, salīdzināšanai ar empīrisku formulām un verifikācijai ar testiem. Simulācijas rezultāti ir precīzi un var izpildīt inženierzinātnes prasības.
