МОДЕЛЮВАННЯ АСИМЕТРИЧНИХ ДИНАМІЧНИХ РЕЖИМІВ ТРИФАЗНИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ
Ключові слова:
математична модель, трансформатор, перехідний процес, асиметрія, коротке замкнення, обрив фази.Анотація
У статті виконано аналіз аспектів необхідності дослідження динамічних режимів трансформаторів, які є найважливішим елементом електричних мереж. Розглянуті види математичних моделей, які використовуються для дослідження динамічних режимів трансформаторів. Представлені аргументи на користь трьохосьових математичних моделей, які мають більш широкі можливості моделювання різних режимів роботи. Ціль статті – визначення універсального варіанта математичної моделі, що підходить для дослідження асиметричних режимів роботи трансформатора. У статті запропоновано варіант трьохосьової математичної моделі на основі моделі узагальненої електричної машини. Використано модернізований варіант моделі, який враховує втрати потужності в магнітопроводі. Для можливості моделювання за її допомогою асиметричних режимів було виконано поділ за фазами параметрів і введено відповідні розрахункові коефіцієнти. Рівняння струмів представлені з урахуванням поділу за фазами їх параметрів. Для отриманої моделі розраховані перехідні процеси для одного симетричного (включення трансформатора на повне навантаження) і двох асиметричних (включення при короткому замиканні в одній фазі й включення при обриві однієї фази) режимів. В якості джерел асиметрії розглядалися аварії у вторинному колі трансформатора. Моделювання виконувалося на змінному струмі. Аналіз отриманих характеристик показав, що запропоновані модель і способи її застосування дозволяють адекватно змоделювати широкий спектр динамічних режимів трансформатора без необхідності застосування розкладання асиметричних систем величин на набір симетричних складових, що значно спрощує процес моделювання. Аналіз асиметричних режимів показав, що вони характеризуються асиметрією струмів трансформатора по амплітуді й по фазі, а у випадку обриву фази спостерігається суттєва розбіжність картини струмів у первинній і у вторинній обмотках.
Посилання
Kimstach, O.Yu. Definition of Optimal Structure of Power Network // Problemele energeticii region-ale, 2019, 1 (39), pp. 22–33. doi: http://doi.org/10.5281/zenodo.2650415
Faraj, M.A., Mousa, S.K., Shuaieb, W.S., Rifai, D., Ali, K., Abdalla, A.N. Power Transformer Modelling Based on Vector Fitting Method // IJESC, March 2020. Vol. 10. Issue No. 3, pp. 24798-24803.
Yasid N.F.M., Alawady A.A., Yousof M.F.M., Talib M.A., Kamarudin M.S. The Effect of short circuit fault in three-phase core-typed transformer // International Journal of Power Electronics and Drive System (IJPEDS). Vol. 11, No. 1, March 2020, pp. 409–416. doi: 10.11591/ijpeds.v11.i1.pp409-416
Septiawan H. Pre-energize Analysis on 3 Phase Transformer by Considering Each Phase Flux // JAREE-Journal on Advance Research in Electrical Engineering. Volume3, Number 2, October 2019, pp. 135-139. doi: https://doi.org/10.12962/j25796216.v3.i2.90
Кімстач О.Ю., Жежело А.О., Агафонов О.В. Коротке замкнення між витками обмоток трансфор-матора // Актуальные научные исследования в современном мире. Журнал – Переяслав-Хмельницкий, 2019. – Вып. 6(50), ч. 6 – С. 29-34.
Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин / М.: Высш. шк., 2001. – 327 с.
Bulucea C.A., Nicola D.A., Mastorakis N.E., Bulucea C.A. Three-phase power transformer modelling in AC/DC traction substations // MATEC Web of Conferences CSCC 2019. Volume 292 (2019) 01006. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201929201006
Попов Г.В., Тихонов А.И., Климов Д.В. Математическая модель динамических режимов работы трансформатора на основе расчетов магнитного поля методом конечных элементов // Вестник ИГЭУ. – Вып. 3. – 2007. – С. 11-15.
Однокопылов Г.И., Брагин А.Д. Математическая модель асинхронного двигателя в неполнофаз-ном режиме работы // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георе-сурсов, 2013. № 323 (4). С. 133–137.
Коршунов А. Математическая модель асинхронного трехфазного двигателя с фазным ротором, не использующая понятие вращающегося магнитного поля // Силовая электроника, 2019. № 6. С. 12–19.
Новаш И.В., Румянцев Ю.В. Расчет параметров модели трехфазного трансформатора из биб-лиотеки MatLab-Simulink с учетом насыщения магнитопровода // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2015. №1. С. 12-24.
Мартынов В.А., Голубев А.Н., Евдаков А.Е. Анализ динамических режимов работы трехфазных трехстержневых трансформаторов в пакете Matlab // Вестник ИГЭУ. 2016. №4. С. 11-18.
Кузнецов В.В., Каланчин Д.Ю., Антонов Д.Б., Низовой А.Н. Моделирование электромагнитных переходных процессов в сетях с трехфазными силовыми трансформаторами // Вестник ВГТУ. 2011. Том 7, №1. С. 63-65.
Кімстач О.Ю., Загурський В.О. Урахування магнітних втрат потужності при моделюванні пере-хідних процесів у трансформаторах // Вісник Херсонського національного технічного універси-тету. – Херсон: ХНТУ, 2018. – Вип. 2 (65) – С. 182-189.
Пустоветов М.Ю. Математическая модель трехфазного трансформатора // Известия Томского политехнического университета. – Т. 321. № 4. – 2012. – С. 97-100.
Гусев, А.С., Свечкарев, С.В., Плодистый, И.Л. Универсальная математическая модель силовых трехфазных трансформаторов и автотрансформаторов // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, 2007. № 311 (4), С. 77–81.
