Karakterizzazzjoni tal-Impedanza Zero-Sequence ta' Trasformatur tad-Terraħ Senxa b'Konnessjoni ZN

Fl-imżellgħa tri-fażi neutral-insulated, trasformer ta’ earthing jipprovdi punt neutral artifiċjal, li jista’ jiġi solidament mtaħħal jew mtaħħal permezz ta’ reactors/arc suppression coils. Il-konnessjoni ZNyn11 hija tipika, fejn il-forzi magnetomotriv tal-zero sequence fil-nisf windings intern/uterior tal-istess kolonna tal-core jikselu, bilanċjaw il-korrenti tal-falt f’windings serji u minnimizzaw il-flus tal-leakage zero-sequence/impedanza.

L-impedanza tal-zero sequence hija kritika: tiddetermina l-magnitudo tal-korrenti tal-falt u t-distribuzzjoni tal-tensjoni phase-to-earth fis-sistemi impedance-earthed.

1. Karatteristiċi tas-Silġ tas-Silġ ZN-Connected

Anki trasformer magħmula YNd11 jistgħu jiġu empljakati, huwa preferut ZNyn11 (Fig. 1). L-ebda differenzi kliementali:

• YNd11 tintilaq fuq il-kurrenti delta-circulating għall-bilanċ, b’diminuzzjoni tal-kapaċità tal-output.

• ZNyn11 tuża l-koppjaġġ magnetiku tal-windings serji għall-bilanċ tal-korrenti tal-falt mingħajr diminuzzjoni tal-kapaċità, għalhekk ikun magħmula aktar.

Waqt l-falts tan-neutral ta’ fase waħda, l-għażla tal-impedanza ta’ earthing adekvata tlimita l-korrenti tal-falt ta’ short-circuit tal-phase għal din tal-korant nominata tal-transformer prinċipali.

2. Analisi tal-Impedanza tal-Zero Sequence tas-Silġ tas-Silġ ZN-Connected

Il-parametri tekniki ewlenin tas-silġ tas-silġ analisi model huma mostrati fit-Tavola 1, kun l-devjazzjoni permessa tal-impedanza tal-zero sequence tkun in ±7.5%.

2.1 Kalkol tal-Impedanza tal-Zero Sequence permezz tal-Furmul Empiriċi Tradizzjonali

Kif mostrat fl-Imgieba 2 (konfigurazzjoni tal-winding tas-silġ tas-silġ), l-impedanza tal-zero sequence hi definita bħala rapport tal-drop tal-volt tal-fase waħda għal il-korrenti tal-falt meta l-korrenti tal-falt ifluwu permezz tat-tri fazijiet contemporanament. Għal il-kalkol, X₀ ittieħed mill-prinċipju tal-impedanza tas-silġ power double-winding normali (Equation 1).

Fil-formula, W irrapprezenta s-silġ tal-turns. Għal winding magħmul ZN, W huwa s-silġ tal-turns tal-nisf winding; ∑aR tdenota l-area ekvivalent tal-leakage flux. Għal winding magħmul ZN, hija l-area ekvivalent tal-leakage flux tat-tnejn nisf windings; ρ huwa l-koeffiċjent Rogowski; H huwa l-altitudini reattiva tal-winding.

B’sostituzzjoni tad-data fit-Tavola 1 fi l-Equation (1), l-impedanza tal-zero sequence kalkolata hija 70.6 Ω.

2.2 Analisi tal-Impedanza tal-Zero Sequence permezz tal-Software Elettromagnetiku

Il-software elettromagnetiku Magnet minn Infolytica ġiet impiegat għall-analisi tal-kamp magnetiku. Model semplifikat 3D ġie stabilit is-sidduq mill-karatteristiċi strutturali tal-prodott, kif mostrat fl-Imgieba 3. Is-software utilizza l-algoritmu ta’ soluzzjoni tal-grupp T-Ω potential b’membrana laminata permezz ta’ polinomi interpolativi tal-1sa lill-3a ordni.

Analisi elementi finiti (FEA) hija metodu ta’ kalkol numeriku basat fuq il-prinċipju variazjonali u l-interpolazzjoni tal-mesh. Huwa prima ttrasforma l-problema tal-valur tal-limit f’problema variazjonali korrispondenti (ivv., problema extremum ta’ funzjonali), ppoi discretizza l-problema variazjonali f’problema extremum ta’ funzjoni multivariate komuni permezz tal-interpolazzjoni tal-mesh, infine rriduciha għal sett multivariate ta’ ekwazzjonijiet alġebra mit-tul ta’ soluzzjoni numerika. Waqt l-analisi, id-diviżjonijiet tal-mesh kienu settjati kif hawnhekk: xhur fuq 80, core tal-ħadid fuq 30, u windings fuq 15. Id-diagram tal-mesh tal-prodott huwa dettagjat fl-Imgieba 4.

Fil-lgoritmi ta’ elementi finiti, l-ordni tal-polinomu jkollu relazzjoni mal-aċċuratza tal-funzjonali ta’ forma ta’ field-domain – l-ordni aħjar ikarakterizzaw aħjar il-karatteristiċi tal-kamp. Għal dan il-model, ġie adottat polinomu tal-2nd ordni, kun iterazzjonijiet massimu ta’ 20, erġa tal-iterazzjoni ta’ 0.5%, u erġa tal-conjugate gradient ta’ 0.01%.

Biex ittestja l-impedanza tal-zero sequence tas-silġ tas-silġ permezz tal-metodu ta’ coupling field-circuit: applika l-korrenti nominati tal-volt tal-alta (27.59 A peak għal software) fil-punt neutral, iktieb il-parti tal-volt tal-bassa, u misura l-volt.

2.3 Misurament tal-Impedanza tal-Zero Sequence

L-impedanza tal-zero sequence tiġi misurata bejn it-terminals tal-line u terminal neutral tas-silġ tas-silġ fl-frekwenza nominata (kif mostrat fl-Imgieba 5), espressa fi ohms per fase. Valur tagħha jiġi kalkolat bħala 3U/I (fejn U huwa l-volt tal-test u I huwa l-korrenti tal-test). Waqt il-misurament, kurrenti nominati ta’ 19.5 A jiġi applikat għal it-terminals tal-line, u l-volt bejn it-terminals tal-line u punt neutral jiġi misurat bħala 443.3 V. L-impedanza tal-zero sequence kalkolata hija 68.2 Ω.

2.4 Analisi Komparattiva tal-Valuri Kalkolati, Simulati u Misurati

Il-parametri prinċipali tal-prestazzjoni jintuqassmu ft-Tavola 2. Ir-riżultati juriwkaw li l-impedanza tal-zero sequence kalkolata u simulata tas-silġ tas-silġ huma qrib lil valur misurat, b’dewvjazzjonijiet ta’ 3.5% u 0.88% rispettivament. Ir-riżultati tas-simulazzjoni mil-software elettromagnetiku huma agħar lil valur misurat. Ir-riżultati tal-analisi tal-kamp magnetiku jgħinu jinklari l-karatteristiċi tal-distribuzzjoni tal-kamp magnetiku tal-prodott taħt dik dik kondizzjoni, li jistgħu jiġu empljakati biex joħtieġ l-optimizazzjoni tal-disinn elettromagnetiku u strutturale tal-prodott bażat fuq il-karatteristiċi tal-distribuzzjoni tal-kamp magnetiku.

Ir-riżultati tas-simulazzjoni tal-kamp magnetiku mhuxqgħu mill-software elettromagnetiku huma agħar lil valur misurat. B’għajnuna tal-riżultati tal-analisi tal-kamp magnetiku, il-karatteristiċi tal-distribuzzjoni tal-kamp magnetiku tal-prodott taħt dik dik kondizzjoni jistgħu jiġu inklariti akbar, u għalhekk disinn elettromagnetiku u strutturale mirbut tal-prodott jistgħu jiġu empljakati.

3.Konkluzzjoni

L-impedanza tal-zero sequence hija parametru kliementali tas-silġ tas-silġ, bl-exigjenza ta’ dewvjazzjonijiet strett. Meta tikalkola permezz tal-furmuli empirici tradizzjonali fl-inġinerija, huwa neċessarju li tikorrigi l-koeffiċjenti empirici, li jdependu kbirment fuq l-esperjenza tad-designers u diffiċilment assicura l-aċċuratza.

Biex timprova l-aċċuratza, din l-artiklu tuża l-software tas-simulazzjoni għall-analisi tal-kamp magnetiku, tiftaħar ma’ ir-riżultati tal-furmul empiriku, u tverifika permezz tal-tests. Ir-riżultati tas-simulazzjoni huma aċċurati u jistgħu jsoddisfa l-esigenzi tal-inġinerija.