Русская версия English version

Математическая модель несимметричных режимов силовых трансформаторов с использованием понятия комплексной магнитной проницаемости

В.А. Мартынов, И.С. Снитько

Вестник ИГЭУ, 2018 г. выпуск 6, сс. 24—31

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса. При анализе симметричных трехфазных цепей синусоидального тока уравнение связи между комплексными фазными напряжением и током в обмотках трансформатора представляется в виде закона Ома, при этом значение комплексного сопротивления всех фаз номинального режима можно определить по паспортным данным трансформатора. При нарушении симметрии напряжения и токи ветвей трансформатора будут связаны матричными уравнениями. При этом определение элементов матрицы комплексных сопротивлений ветвей трансформатора становится проблематичным и может быть произведено только с учетом параметров магнитной системы. Это является одной из причин применения метода симметричных составляющих для расчета несимметричных режимов цепей с силовыми трансформаторами. Однако этот метод применим только для линейных систем. В связи с этим поиск теоретических подходов к определению элементов матрицы комплексных сопротивлений трансформаторов в любых несимметричных режимах с учетом насыщения магнитной цепи, потерь в стали на гистерезис и вихревые токи и несимметрии обмоток является актуальным направлением исследования.

Материалы и методы. В основу исследований положен символический метод анализа разветвленных электрических и нелинейных магнитных цепей с использованием понятия комплексной магнитной проницаемости и матричных методов, основанных на полных трехфазных схемах замещения сетевых объектов.

Результаты. Разработана математическая модель анализа нелинейных цепей, содержащих силовые трансформаторы, с учетом изменения их параметров в несимметричных режимах работы.

Выводы. Предложенная модель позволяет рассчитывать несимметричные режимы работы трансформаторов с учетом дискретности и несимметрии структуры обмоток, насыщения магнитной цепи и потерь в стали на гистерезис и вихревые токи, а также с учетом влияния технологических факторов при симметричных и несимметричных режимах работы без использования метода симметричных составляющих. Предложенные алгоритмы могут применяться для моделирования несимметричных и аварийных режимов работы энергосистем, содержащих большое количество трансформаторов, что необходимо для разработки интеллектуальных электроэнергетических сетей с активно-адаптивными связями.

Список литературы на русском языке: 
  1. Крон Г. Тензорный анализ сетей: пер. с англ. / под ред. Л.Т. Кузина, П.Г. Кузнецова. – М.: Сов. радио, 1978. – 720 с.
  2. Инкин А.И. Электромагнитные поля и параметры электрических машин. – Новосибирск: ЮКЗА, 2002. – 462 с.
  3. Основы теории цепей: учебник для вузов / Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетушил, С.В. Страхов. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 528 с.
  4. Мартынов В.А. Современные модели и методы расчета нелинейных электромеханических устройств. – Иваново, 2000. – 140 с.
  5. Мартынов В.А., Голубев А.Н. Матричные методы анализа электрических и магнитных цепей: учеб. пособие. – Иваново, 2017. – 148 с.
  6. Бравичев С.Н., Быковский В.В. Применение понятия комплексной магнитной проницаемости при расчетах магнитных полей электрических машин // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2004. – № 2. – С. 190–193.
  7. Всережимный моделирующий комплекс реального времени электроэнергетических систем / А.С. Гусев, Ю.В. Хрущев, С.В. Гурин и др. // Электричество. – 2009. – № 12. – С. 7–9.
  8. Peng Xiao, Yu D.C., Wei Yan. A unified three-phase transformer model for distribution load flow calculations // IEEE Transactions on Power Systems. – March, 2006. – 21(1). – Р. 153–159.
  9. Мартынов В.А., Голубев А.Н., Алейников А.В. Применение метода переменных состояния к анализу стационарных и динамических режимов нелинейных электромагнитных устройств // Вестник ИГЭУ. – 2015. – Вып. 4. – С. 27–32.
Ключевые слова на русском языке: 
символический метод, силовой трансформатор, несимметричный режим, анализ цепей, магнитная цепь, комплексная магнитная проницаемость
Ключевые слова на английском языке: 
symbolic method, power transformer, asymmetric mode, circuit analysis, magnetic circuit, complex magnetic permeability
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2018.6.024-031
Количество скачиваний: 
27