Карактеризација на нултата импеданса на сув трансформатор за земја со ZN поврзаност
В нутрално-изолиран систем со трифазен пренос на енергија, земјачки трансформатор овозможува создавање на вештачка нутрална точка, која може да биде чврсто земјачка или земјачка преку реактори/котли за подолгова. Врска ZNyn11 е типична, каде што магнетни силы нултог редоследот во внатрешната/спољна половина намотке на исти ступак јадра се погашаат, балансирајќи ги грешките стројеви во сериески намотки и минимизирајќи ги нултите магнетни спојови/препреки.
Нултата препрека е критична: тоа одредува величината на стројевите при грешка и распределбата на напонот фаза-земја во системи со земјачка препрека.
1. КарACTERISTИЦИ НА ЗЕМЈАЧКИ ТРАНСФОРМАТОР СО ВРСКА ZN
Додека трансформаторите со врска YNd11 можат да се користат, ZNyn11 е предпочитана (Слика 1). Клучни разлики:
При еднофазни земјачки грешки, одбирањето на соодветна земјачка препрека ограничува фазните кратки стројеви до рамки на дозволениот фазен строј на главниот трансформатор.
2. АНАЛИЗА НА НУЛТА ПРЕПРЕКА НА ЗЕМЈАЧКИ ТРАНСФОРМАТОРИ СО ВРСКА ZN
Главните технички параметри на аналитичкиот модел на земјачкиот трансформатор се покажани во Табела 1, со дозволено одклонување на нултата препрека потребно да биде во ±7.5%.
2.1 ИЗРАЧУВАЊЕ НА НУЛТА ПРЕПРЕКА ЧЕЗ ТРАДИЦИОНАЛНА ЕМПИРИЧКА ФОРМУЛА
Како што е прикажано на Слика 2 (распоред на намотките на земјачкиот трансформатор), нултата препрека е дефинирана како однос на падот на напонот во една фаза на стројот при грешка кога стројот при грешка протече низ сите три фази истовремено. За израчунавање, X0 следи принципот на препреката на обични двоструки намотени трансформатори за пренос на енергија (Једначина 1).
Во формулата, W представува бројот на намотки. За намотка со врска ZN, W е бројот на намотки на полунамотка; ∑aR означува еквивалентна област на магнетни спојови. За намотка со врска ZN, тоа е еквивалентна област на магнетни спојови на две полунамотки; ρ е коефициентот Роговски; H е индуктивната висина на намотката.
Заменувајќи податоците од Табела 1 во Једначина (1), израчунатата нулта препрека е 70.6 Ω.
2.2 АНАЛИЗА НА НУЛТА ПРЕПРЕКА ЧЕЗ ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЧКО ПРОГРАМСКО ОПРЕМА
За анализата на магнетното поле беше користена програмската опрема Magnet од Infolytica. Беше изграден упростен 3D модел според структурните карактеристики на производот, како што е прикажано на Слика 3. Програмската опрема користи алгоритам за решавање на потенцијалната група T-Ω со ламинирани елементи користејќи интерполациони полиноми од 1-во до 3-то ред.
Елементарната анализа (FEA) е числен метод на пресметка базиран на варијациона принцип и мрежна интерполација. Прво, варијациона принцип преобразува проблемот со гранични вредности во соодветен варијациона проблем (т.е. екстремум проблем на функционал), а потоа дискретизира варијациона проблем во екстремум проблем на заедничка многопроменлива функција преку мрежна интерполација, конечна го сведува на множество многопроменливи алгебарски равенки за решавање на численото решение. Во текот на анализата, мрежните делови беа поставени како следува: воздух 80, железно јадро 30, и намотки 15. Мрежниот дијаграм на производот е детално прикажан на Слика 4.
Во елементарните алгоритми, редот на полиномот корелира со точноста на функциите на обликот на полето - повисоки редови подобро карактеризираат својствата на полето. За овој модел, беше прифатен полином од 2-ри ред, со максимум 20 итерации, грешка на итерација од 0.5% и грешка на конјугиран градиент од 0.01%.
За тестирање на нултата препрека на земјачкиот трансформатор преку методот на поврзување на полето-кружница: применете напонскиот строј на номиналниот напон (врховен строј од 27.59 A за софтверот) во нутралната точка, задржете ја нисконапонската страна отворена, и мерете напонот.
2.3 МЕРЕНJE НА НУЛТА ПРЕПРЕКА
Нултата препрека се мери помеѓу линискиот терминал и нутралниот терминал на земјачкиот трансформатор на номинална фреквенција (како што е прикажано на Слика 5), изразена во омови по фаза. Нејзината вредност се пресметува како 3U/I (каде што U е тест напонот и I е тест стројот). Во текот на меренјето, номинален строј од 19.5 A се применува на линискиот терминал, и напонот меѓу линискиот терминал и нутралната точка се мери како 443.3 V. Израчунатата нулта препрека е 68.2 Ω.
2.4 КОМПАРАТИВНА АНАЛИЗА НА ИЗРАЧУНАТИ, СИМИРАНИ И МЕРЕНI ВРЕДНОСТИ
Главните рабочи параметри се споредени во Табела 2. Резултатите покажуваат дека и израчунатата и симираната нулта препрека на земјачкиот трансформатор се блиски на мерената вредност, со одклонувања од 3.5% и 0.88% соодветно. Резултатите од симулацијата од електромагнетската програмска опрема се подобро приближени на мерените вредности. Резултатите од анализата на магнетното поле помогнуваат за ясно разбирање на карактеристиките на распределба на магнетното поле на производот под оваа работна состојба, што може да се користи за оптимизирање на електромагнетскиот дизајн и структурниот дизајн на производот според карактеристиките на распределба на магнетното поле.
Резултатите од симулацијата на магнетното поле добиени од електромагнетската програмска опрема се подобро приближени на мерените вредности. Со помош на резултатите од анализата на магнетното поле, карактеристиките на распределба на магнетното поле на производот под оваа работна состојба може да се разберат појасно, и така може да се направи целосен електромагнетски дизајн и структурен дизајн на производот.
3. ЗАКЛЮЧОК
Нултата препрека е кључен параметар на земјачки трансформатори, со строги заHTОВИ за одклонување од корисниците. При израчунавање со традиционални емпирички формули во инженерството, потребно е да се коригираат емпиричките коефициенти, што зависи многу од искуството на дизајнерите и не може да гарантира точност.
За подобрување на точноста, овој труд користи симулација на софтвер за магнетно поле, споредува ги со резултатите од емпиричките формули, и ги верификува преку тестови. Резултатите од симулацијата се точни и можат да задоволат инженерски потреби.
