Модель трифазних трансформаторів для дослідження дії внутрішніх перенапруг мережі

Abstract

У дисертаційній роботі розроблена модель трифазних трансформаторів, яка дозволяє дослідити вплив елементів його конструкції на характер і кількісні значення параметрів електромагнітних процесів у вибраних точках обмоток за дії внутрішніх перенапруг мережі. Розроблено метод експериментального одержання частотних характеристик частин ізоляції трансформатора, який полягає у примусовому обмеженні впливу струмів інших елементів конструкції введенням додаткових резисторів, що дозволило спростити синтез двополюсників структурної схеми трансформатора, а також метод експериментального визначення параметрів частин обмотки за значеннями електрорушійних сил від основного магнітного потоку на частинах обмотки високої напруги і напруг на цих частинах, що дозволило врахувати взаємоіндукцію між ними Змодельовано втрати активної потужності в трансформаторі за дії внутрішніх перенапруг мережі живлення. За розробленими методами створено моделі трифазних трансформаторів для дослідження дії внутрішніх перенапруг мереж, які адекватно відтворюють електромагнітні процеси вздовж обмотки ВН трансформатора. В диссертационной работе решена научно-практическая проблема создания моделей трехфазных трансформаторов или автотрансформаторов, которые адекватно отображают электромагнитные процессы вдоль обмотки трансформатора. На основе анализа современных методов моделирования и существующих моделей трансформаторов установлено, что они не дают возможности исследовать электромагнитные процессы в обмотках трансформаторов при действии внутренних перенапряжений сети с учетом влияния на них элементов конструкции. Это не позволяет исследовать явления внутреннего резонанса, которое было установлено экспериментально на нескольких частотах с разной кратностью перенапряжений. Разработан подход к созданию новых моделей с учетом существующих проблем, которые дадут возможность получить качественные и количественные показатели электромагнитных процессов в обмотках трансформатора при действии на них внутренних перенапряжений сети для разработки обоснованных рекомендаций по повышению надежности работы трехфазных трансформаторов. Создана структурная схема трехфазных трансформаторов, которая состоит из двухполюсников и позволяет исследовать влияние элементов конструкции на характер и количественные значения параметров электромагнитных процессов в избранных точках обмотки при действии внутренних перенапряжений сети. Разработан метод экспериментального определения частотных характеристик двухполюсников, которые отображают свойства частей изоляции трансформатора. Метод состоит в принудительном ограничении влияния токов других элементов конструкции введением дополнительных резисторов, что позволило упростить синтез двухполюсников структурной схемы трансформатора. Предложен метод экспериментального определения параметров двухполюсников, которые отображают свойства частей обмотки высокого напряжения за значениями напряжений на этих частях и электродвижущих сил в них от основного магнитного потока, что позволило учесть взаимоиндукцию между частями обмотки. По полученной на объекте–оригинале зависимости потерь мощности холостого хода и по частотным характеристикам воспроизведены потери активной мощности в магнитопроводе и частях обмотки при действии внутренних перенапряжений сети. Подтверждена адекватность созданных моделей сравнением экспериментально полученных частотных характеристик каждого двухполюсника модели с полученными в математическом эксперименте, а также сравнением амплитудо-частотных характеристик оригинала и модели. Creation features of three-phase transformers and autotransformers models, which adequately represent electromagnetic processes along transformer windings are considered in the dissertation. A model of three-phase transformer as a structure diagram is created. The model consists of single-port networks and allows studying the influence of the construction elements on the character and magnitude of the parameters of electromagnetic processes in certain points of a winding, which is influenced by network internal overvoltages. A method of experimental determination of frequency characteristics of transformer insulation parts is developed. The method provides a simplified synthesis of single-port networks of the structure diagram by constraining the influence of the current of other construction elements by introducing additional resistors. A method of experimental determination of winding parts parameters by values of electromotive forces from the main magnetic flux on the high voltage winding parts and determination of voltages on these parts is suggested. The method allows to take mutual inductance between winding parts into consideration. The looses in the transformer, which is influenced by network internal overvoltages are modelled. Basing on the justified principles and methods, the models of three-phase transformers, which qualitatively and quantitatively, with high enough for practice level, reproduce the electromagnetic processes in windings and insulation when the transformer is under the influence of overvoltages are synthesized.