Описание

Одна фаза трехфазного трансформатора подключена к сети 500 кВ, 5000 МВА. Трансформатор оценен 500 кВ / 230 кВ, 450 MVA (150 MVA за фазу). Характеристика насыщенности потоком-током трансформатора моделируется гистерезисом или простой кусочно-нелинейной характеристикой.

Трехфазный программируемый источник напряжения используется для изменения внутреннего напряжения эквивалентной сети 500 кВ. В течение первых 3 циклов напряжение источника программируется на 0,8 pu. Затем при t = 3 циклов (0,05 с) напряжение увеличивают на 37,5% (до 1,10 pu). Для иллюстрации остаточного потока и пускового тока при подаче напряжения на трансформатор сначала размыкают первоначально замкнутый выключатель при t = 6 циклов (0,1 с), затем повторно размыкают при t = 9 циклов (0,15 с).

Начальный поток phi0 в трансформаторе устанавливается на ноль, а фазовый угол источника регулируется на 90 градусов, так что поток остается симметричным вокруг нуля, когда начинается моделирование.

Блок мультиметра и блок объема используются для мониторинга колебаний потока, тока намагничивания (не включая вихревые токи, которые моделируются сопротивлением Rm), тока возбуждения (включая вихревой ток, моделируемый Rm), напряжений и тока, протекающего в первичную обмотку. Блок X-Y Graph используется для контроля рабочей точки трансформатора, движущейся по характеристике «поток-ток».

Моделирование

1) Моделирование насыщения гистерезисом

Откройте меню трансформатора и установите флажок «Simulate hysteresis». С помощью инструмента «Hysteresis design» Powergui загрузите характеристику гистерезиса (файл загрузки 'hysteresis.mat'). Обратите внимание, что поток и ток возбуждения отображаются в pu. С помощью всплывающего меню «Parameter units» можно преобразовать единицы измерения pu в единицы измерения SI. Характеристики насыщения состоят из двух областей: 1) Основная петля гистерезиса: В этой области имеется 2 различных значения потока для одного значения тока. 2) Насыщенная область, определяемая простым отрезком линии, начиная с максимальной точки (Is, Fs) основного контура. Петля гистерезиса определяется следующими 3 точками, отмеченными красными крестами на основной петле: [I = 0; Остаточный поток (Fr = 0,85 pu)], [Коэрцитивный ток (Ic = 0,004 pu); F = 0], [ток насыщения (Is = 0,015 pu); Поток насыщения (Fs = 1,2 pu)] плюс наклон dF/dI при коэрцитивном токе (F = 0). С помощью флажка «Zoom around hysteresis» и кнопки «Display» можно просмотреть всю характеристику или увеличить масштаб гистерезиса.

Запустите моделирование и просмотрите следующие явления на двух блоках объема:

От 0 до 0,05 сек: Пиковые значения напряжения и потока равны 0,8 pu. Обратите внимание на типичную квадратную волну тока намагничивания. Поскольку остаточный поток не был указан, ток намагничивания и поток симметричны. Поток проходит по внутренним контурам (внутри основного контура).

От 0,05 до 0,1 сек: Напряжение составляет 1,1 pu. Поток теперь достигает приблизительно + 1,1pu. При изменении напряжения возникает небольшая асимметрия потока. и поток, который изменяется от + 1,14 pu до -1,05 pu, теперь проходит по основной петле. На токе намагничивания появляются импульсы тока (желтый след, Imag), указывающие на начало насыщения.

От 0,1 до 0,15 с: При первом пересечении нулевого значения после размыкания выключателя ток прерывается, и поток 0,84 pu остается захваченным в сердечнике трансформатора.

От 0,15 до 0,2 сек: Прерыватель повторно закрывается при t = 9 циклах, при нулевом пересечении напряжения источника, создавая дополнительный сдвиг потока приблизительно 1 pu. Пиковый поток теперь достигает 1,85 pu, приводя трансформатор в насыщенную область. Пиковый ток возбуждения теперь достигает 0,81 pu.

2) Моделирование насыщения кусочно-нелинейной характеристикой

Откройте меню трансформатора и снимите флажок «Simulate hysteresis». Насыщение теперь будет моделироваться кусочно-нелинейной однозначной характеристикой, определяемой 7 точками. Пары ток/поток (в пу): [0 0; 0.0 0.85; 0.015 1.2; 0.03 1.35; 0.06 1.5; 0.09 1.56; 0.12 1.572]. Насыщенная область такая же, но петля гистерезиса не моделируется. Обратите внимание, что эти однозначные характеристики по-прежнему позволяют определить остаточный поток (сохранить phi0 = 0 поток, как в модели насыщения гистерезисом). Начните моделирование и сравните формы сигналов.