Способ определения параметров схемы замещения треугольник трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов Российский патент 2017 года по МПК G01R27/02 

Описание патента на изобретение RU2625099C1

Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано при мониторинге электрических режимов в электроэнергетических системах.

При расчетах аварийных и нормальных режимов электрических сетей трехобмоточные трансформаторы и автотрансформаторы обычно и единственно представляют эталонной трехлучевой схемой замещения (фиг. 1) [Электрические системы. Электрические сети: Учеб. Для электроэнерг. спец. ВУЗов / Под ред. В.А. Веникова, В.А. Строева. - 2-е изд. - М.: Высш. Шк., 1998. - 511 с.]. Активные и индуктивные сопротивления лучей схемы замещения трансформатора, автотрансформатора определяют по паспортным данным трансформатора, автотрансформатора, полученным на заводе-изготовителе в результате опытов короткого замыкания (КЗ).

В опытах КЗ для определения сопротивлений обмоток к одной из обмоток подводится такое напряжение Uкз, чтобы в ней протекал номинальный ток, при этом вторая обмотка замкнута накоротко, третья - разомкнута, т.е. проводят три опыта КЗ. В опытах определяют три напряжения короткого замыкания по парам обмоток, отмеченных в индексах: uкB-C, uкB-H, uкC-H и три значения потерь активной мощности при КЗ по парам обмоток: ΔРкB-C, ΔРкB-H, ΔРuкC-H. Далее делают предположение [Электрические системы, … по ред. В.А. Веникова, с. 141], что фактическим потерям и напряжению КЗ могут быть поставлены в соответствие фиктивные значения потерь и напряжений КЗ двух соответствующих лучей схемы замещения, а именно:

Откуда, система уравнений (1) позволяет найти выражения потерь, соответствующих каждому из лучей схемы замещения:

Рассчитанные по (3) значения служат для определения приведенных к стороне высокого напряжения трансформатора, автотрансформатора активных сопротивлений лучей схемы замещения по выражениям:

Аналогично из системы уравнений (2) получают выражения напряжений КЗ, соответствующих каждому из лучей схемы замещения:

Рассчитанные по (5) значения служат для определения приведенных к стороне высокого напряжения трансформатора, автотрансформатора индуктивных сопротивлений лучей схемы замещения по выражениям:

В выражениях (3) и (5) не показано влияние номинальных мощностей обмоток сторон, которое может быть учтено приведением ΔРкВ-Н, ΔРкС-Н и uкВ-Н, uкС-Н номинальной мощности трансформатора, автотрансформатора по общеизвестным выражениям [Электрические системы, … по ред. В.А. Веникова, с. 145-146].

Исследования показали, что напряжения на сторонах трехобмоточного трансформатора и потери мощности в трансформаторе, автотрансформаторе, представленных лучевой схемой замещения при расчете режимов не соответствуют напряжениям на сторонах трехобмоточных трансформатора, автотрансформатора и потерям мощности в трансформаторе, автотрансформаторе, представленных реальными параметрами в схеме замещения треугольник (фиг. 2). При этом схема замещения треугольник является естественной и точной схемой, без каких-либо предположений. Т.е. общепринятые трехлучевая схема замещения и параметры трехобмоточных трансформаторов, автотрансформаторов содержат методологические погрешности.

Техническая задача изобретения состоит в формировании уточненных параметров схемы замещения трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов.

Указанный технический результат достигается тем, что формируют схему замещения треугольник, в которой активные сопротивления ветвей формируют по выражениям:

индуктивные сопротивления ветвей формируют по выражениям:

при этом коэффициенты трансформации ветвей формируют по выражениям:

где: uкВ-С, uкВ-Н, uкВ-H - напряжения короткого замыкания по парам обмоток, отмеченных в индексах, о.е.;

ΔPкВ-С, ΔPкВ-Н, ΔPкВ-H - значения потерь активной мощности при коротком замыкании по парам обмоток, отмеченных в индексах, Вт;

rВС, rВН, rСН, xВС, хВН, хСН - активные и индуктивные сопротивления ветвей схемы замещения, Ом;

UBном, UСнно, UНном - номинальные напряжения высокой, средней и низкой сторон трансформатора, автотрансформатора, В;

KтВС, KтВН, KтСН - коэффициенты трансформации ветвей схемы замещения, о.е.;

Sт.ном - номинальная мощность трансформатора, ВА.

Отличие от известного (единственного) эталонного способа определения параметров схемы замещения заключается в новой форме составления схемы замещения и формировании параметров этой схемы.

Покажем на расчетном примере по программе расчета установившегося режима: на сторонах среднего и низкого напряжений двух одинаковых трехобмоточных трансформаторов марки ТДТН - 80000/110, 115/38,5/6,6 подключены одинаковые мощности нагрузок, трансформаторы подключены к пункту питания (фиг. 3).

Паспортные данные трансформатора приведены в таблице 1.

Первый трансформатор представлен общепринятой лучевой схемой замещения (ветви 2-4, 4-5, 4-6), т.е. сопротивлениями rB, rС, rH, xB, xС, xH и коэффициентами трансформации KтВС=UBном/UСном, KтBH=UВном/UНном, второй трансформатор представлен схемой замещения треугольник, т.е. сопротивлениями rBC, rBH, rCH, xBC, xBH, xCH (ветви 12-15, 12-16, 15-16) и коэффициентами трансформации KтВС=UBном/UСном, KтBH=UВном/UНном,, KтCH=UCном/UНном. При этом схема замещения треугольник является естественной и точной схемой без каких-либо предположений.

Параметры лучевой схемы замещения рассчитаны по выражениям (4) и (6) (таблица 2)

Параметры схемы замещения треугольник рассчитаны по выражениям (7) и (8) (таблица 3).

Результаты расчета приведены в таблицах 4 и 5.

Как видно из таблицы 4, напряжения в однотипных узлах 5 и 15 расчетной модели отличаются на 2,4% по модулю и на 2 градуса по углу, в узлах 6 и 16 отличаются на 3,7% по модулю и 3,35 градуса по углу.

Как видно из таблицы 5, суммарные потери в ветвях трехлучевой схемы замещения (ΔР=0,16 МВт, ΔQ=6,11 MBАр) существенно отличаются от суммарных потерь в ветвях схемы замещения «треугольник» (ΔР=0,1 МВт, ΔQ=3,2MBAp).

Учитывая, что трехлучевая схема принята на основании предположений (1, 2), а схема треугольник вытекает естественным образом из условий опытов КЗ без каких-либо предположений, имеются основания считать для трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов более правильной схему замещения треугольник.

Способ реализуют следующим образом: формируют схему замещения трехобмоточных трансформатора, автотрансформатора, формируют параметры схемы замещения треугольник: активные и индуктивные сопротивления ветвей схемы замещения по выражениям (7) и (8), формируют коэффициенты трансформации по выражениям (9), при этом активные и индуктивные проводимости формируют по общепринятым выражениям [Электрические системы, … по ред. В.А. Веникова, с. 137-141].

Похожие патенты RU2625099C1

название год авторы номер документа
Способ определения параметров трехлучевой схемы замещения трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов 2016
  • Тигунцев Степан Георгиевич
RU2624591C1
Способ определения места короткого замыкания на длинной линии электропередачи с корректировкой параметров линии 2016
  • Тигунцев Степан Георгиевич
RU2637716C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ДЛИННОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ОТПАЙКОЙ 2015
  • Тигунцев Степан Георгиевич
RU2593409C1
Способ совместной частичной компенсации реактивной мощности, подавления токов высших гармоник и симметрирования токов тяговой нагрузки железной дороги 2017
  • Тигунцев Степан Георгиевич
RU2669770C1
Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи с распределенными параметрами 2015
  • Тигунцев Степан Георгиевич
RU2620193C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ДЛИННОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ НАПРЯЖЕНИЕМ 220 КВ И ВЫШЕ 2015
  • Тигунцев Степан Георгиевич
RU2586438C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ НА ВОЗДУШНЫХ И КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ В СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ 2013
  • Тигунцев Степан Георгиевич
RU2539830C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ СОВМЕЩЕННОГО С ОБРЫВОМ ПРОВОДА НА ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ 2015
  • Тигунцев Степан Георгиевич
RU2593407C1
Способ определения места короткого замыкания на многоцепной с грозозащитными тросами, заземленными на анкерных опорах, трехфазной воздушной линии электропередачи с распределенными параметрами 2016
  • Тигунцев Степан Георгиевич
RU2615150C1
Способ определения места короткого замыкания на многоцепной с грозозащитными тросами трехфазной воздушной линии электропередачи с распределенными параметрами 2015
  • Тигунцев Степан Георгиевич
RU2623180C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 625 099 C1

Реферат патента 2017 года Способ определения параметров схемы замещения треугольник трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано при мониторинге электрических режимов в электроэнергетических системах. Сущность: в опытах короткого замыкания определяют напряжения короткого замыкания и потери активной мощности короткого замыкания. Формируют схему замещения треугольник. Определяют активные сопротивления ветвей схемы замещения треугольник по выражениям:

индуктивные сопротивления ветвей схемы замещения треугольник формируют по выражениям:

где uкВ-С, uкВ-Н, uкС-Н - напряжения короткого замыкания по парам обмоток, отмеченных в индексах, для автотрансформатора uкВ-Н, uкС-Н приведены к его номинальной мощности, о.е., ΔРкВ-С, ΔРкВ-Н, ΔРкС-Н - значения потерь активной мощности при коротком замыкании по парам обмоток, отмеченных в индексах, для автотрансформатора ΔРкВ-Н, ΔРкС-Н приведены к его номинальной мощности, Вт, UВном, UСном, UНном - номинальные напряжения высокой, средней и низкой сторон трансформатора, автотрансформатора, В, Sт.ном - номинальная мощность трансформатора, ВА. Коэффициенты трансформации ветвей схемы замещения определяют по выражениям:

Технический результат: исключение методологической погрешности. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 625 099 C1

Способ определения параметров схемы замещения треугольник трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов, в котором в опытах короткого замыкания определяют напряжения короткого замыкания и потери активной мощности короткого замыкания по парам обмоток, по которым формируют параметры схемы замещения, отличающийся тем, что активные сопротивления ветвей схемы замещения треугольник формируют по выражениям:

индуктивные сопротивления ветвей схемы замещения треугольник формируют по выражениям:

при этом коэффициенты трансформации ветвей схемы замещения формируют по выражениям:

где: uкВ-С, uкВ-Н, uкС-Н - напряжения короткого замыкания по парам обмоток, отмеченных в индексах, для автотрансформатора uкВ-Н, uкС-Н приведены к его номинальной мощности, о.е.;

ΔРкВ-С, ΔРкВ-Н, ΔРкС-Н - значения потерь активной мощности при коротком замыкании по парам обмоток, отмеченных в индексах, для автотрансформатора ΔРкВ-Н, ΔРкС-Н приведены к его номинальной мощности, Вт;

rBC, rBH, rCH, xBC, xBH, xCH - активные и индуктивные сопротивления ветвей схемы замещения, Ом;

UВном, UСном, UНном - номинальные напряжения высокой, средней и низкой сторон трансформатора, автотрансформатора, В;

KтВС, KтВН, KтСН - коэффициенты трансформации ветвей схемы замещения, о.е.;

Sт.ном - номинальная мощность трансформатора, ВА.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2625099C1

Электрические системы
Электрические сети, под
ред
В
А
Веникова, В
А
Строева, М., Высшая школа, 1998, с
Способ обделки поверхностей приборов отопления с целью увеличения теплоотдачи 1919
  • Бакалейник П.П.
SU135A1

RU 2 625 099 C1

Авторы

Тигунцев Степан Георгиевич

Даты

2017-07-11Публикация

2016-04-19Подача