Диссертация (1143218), страница 22

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 22)

Решение задачи повышения достоверностиработыизмерительныхцепейзащитвыполненов[151, 153, 155, 156, 159, 175] при разработке нестационарного фильтра токовнамагничивания и первичных сигналов измерительных трансформаторов ипоэтому в настоящей главе не рассматривается. Основное внимание в данномразделе главы уделено разработке корректного математического описанияуравненийнестационарныхпроцессовнелинейногосиловоготрансформаторного оборудования (с ферромагнитным сердечником). Кроме153этоговдиссертационнойразработанногоработеавторомдаетсярекомендациявысокоэффективногоприменениячисленногометодаинтегрирования указанных систем уравнений, обладающих свойствомабсолютной жесткости [137, 159].

Поскольку при численном решенииуравненийнестационарныхрежимовсиловогоэлектрооборудованияпроизводится контроль вычислительной погрешности и выбор шагаинтегрированиявозможнымметодомназватьегочисленного решенияпараметрическойкакоптимизации«градиентныйавторпараметрическийсчелметоджестких систем нелинейных дифференциально-алгебраических уравнений с контролем погрешности».Обобщение предлагаемых в нижеследующих разделах автором новыхнаучно-практических рекомендаций по повышению быстродействия ичувствительности защит силового оборудования производилось на основеанализа результатов натурных и численных экспериментов по исследованиюнестационарныхрежимовследующихсиловыхтрансформаторовиавтотрансформаторов:1.

трехфазнаягруппаоднофазныхтрехобмоточныхавтотрансформаторов типа АОДЦТН-167 000 / 500/√3 / 220 / 35 сосхемой и группой соединения Y-0/Y-0/Δ-11, установленных наПС 500 кВ «Ульке» (Казахстан);2. трехфазныйтрехобмоточныйлинейныйрегулировочныйтрансформатор типа ЛТДЦТНФ-400 000 / 220 / 35, установленный наПС 500 кВ «Ульке» (Казахстан);3.

трехфазнаягруппаблочныходнофазныхтрехобмоточныхтрансформаторов типа ОРЦ-417 000 / 750/√3 / 20 / 20 со схемой игруппой соединения Y/Δ/Δ-11-11, установленных на ОРУ 750 кВЛенинградской АЭС;4. блочныетрехфазныеТЦ-630 000 / 330,содвухобмоточныесхемойитрансформаторыгруппойсоединенияустановленные на ОРУ 330 кВ Ленинградской АЭС;типаY/Δ-11,1545.

трехфазные трехобмоточные трансформаторы собственных нужд типаТРДНС-63 000 / 20 со схемой и группой соединения Δ/Δ/Δ-0-0,установленных на ОРУ 750 кВ Ленинградской АЭС;6. трехфазные двухобмоточные трансформаторы типа ТДЦ-80 000 / 110,ТДЦ-125 000 / 110 и ТД-40 000 / 110, со схемой и группой соединенияобмотокY/Δ-11,установленныенаподстанциях110 кВраспределительной сети 110 кВ АО «Ленэнерго»;7. трехфазный двухобмоточный трансформатор с сухой изоляцией типаTrihal 2 500 / 10, со схемой и группой соединения обмоток Δ/Y-0-11,установленный в РП-14 распределительной сети АО «НиссанМэнуфэкчуринг Рус» (г. Санкт-Петербург).В связи со значительным объемом материалов физических и численныхэкспериментов ниже излагаются основные методические особенностиматематическогоописанияиисследованияпереходныхпроцессовприменительно к двухобмоточным трансформаторам ТДЦ-80 000 / 110 иТД-40 000 / 110.Результатынатурныхэкспериментов(опытно-промышленных испытаний) для силовых автотрансформаторов 500 кВ итрансформаторов 220 кВ, установленных на ПС 500 кВ «Ульке» (Казахстан)изложены ранее.Исследованиямоделейсиловыхприменительнокнестационарныхирежимов работыизмерительныхэквивалентнойтрансформаторовдвухмашиннойматематическихпроизводились(рисунок 3.11)илитрехмашинной (для схем укрупненных блоков АЭС) схеме электропередачи.Рисунок 3.11 – Расчетная схема эквивалентной электроэнергетической системы155Установленная мощность эквивалентных генераторов энергосистемы всоответствии с данными о мощности короткого замыкания на шинах, ккоторым коммутировалось исследуемое трансформаторное оборудование,варьировалась в диапазоне 200÷4100 МВА.Переходныепроцессыэквивалентныхсинхронныхгенераторовописывались известными уравнениями Горева-Парка, уравнения в системахуправления моментом первичных двигателей (турбин), а также в системахуправления возбуждением синхронных машин широко известны из практикиисследований задачи устойчивости энергосистем и поэтому с цельюсокращения объема диссертации здесь не приводятся.

Математическоеописаниеэтогосиловогооборудованияобъединенныхэнергосистемвыполнено достаточно подробно в периодической литературе, в том числе ив авторских публикациях [148-160].Трехфазнаяэнергосистемынагрузкавэлектрическихпредставляласьприузлахвариациирасчетнойдолевогосхемысоотношенияустановленных мощностей эквивалентного электродвигателя (5 - 40 %) ипассивной RLC-нагрузки (60 -100 %), переходные процессы в которых такжеописывалисьлинейнымиобыкновеннымидифференциальнымиуравнениями.Переходные процессы трехфазных силовых трансформаторов иавтотрансформаторовописывалисьдифференциальнымиуравнениями.уравнений,например,длянелинейнымиалгебраическимиФормированиедвухобмоточногообщейисистемытрансформатораТДЦ-80 000 / 110 с паспортными параметрами: uКЗ = 11,0 %; IХХ = 0,6 %;PКЗ = 310 кВт производилось согласно методике, подробно описанной в[141, 151] с учетом конструктивного исполнения его магнитопровода(рисунок 3.12, а).

Цилиндрические фазные обмотки трансформатора ТДЦ80 000 / 110 размещаются на соответствующих стержнях магнитопровода.156Рисунок 3.12 – Конструкция (а) и расчетная схема распределения магнитных потоков (б)трехфазного двухобмоточного трансформатора ТДЦ-80 000 / 110Подсистема нелинейных алгебраических уравнений составляется сучетомпринятогонарисунке 3.12, бположительногонаправлениямагнитных потоков и включает в себя 22 контурных и 5 узловых уравнений.Контурные уравнения согласно второму закону Кирхгофа имеют следующуюформу записи:N учq 1H rk lrkNоб  imX _w  wmX ,(3.7)m1где Nуч – общее количество участков (ветвей) электромагнитнойцепи, входящих в k-ый расчетный контур;k – текущийномеррасчетногоконтура,максимальноеколичество которых согласно рисунку 3.12, б равно 22;r – индекс ветви электромагнитной цепиконтура,обозначаемыйсогласнопринятойнаk-го расчетногорисунке 3.12, бнумерации узлов (например, r = «41σ1»);H rk - усредненнаянапряженностьмагнитногополяq-ойэлектромагнитной ветви с индексом r, входящей в k-ый расчетныйконтур, A/м;lrk - усредненная длина силовых линий магнитного поля q-гоучастка электромагнитной цепи с индексом r, входящего в k-ыйрасчетный контур, м;157Nоб – общееколичествообмоток,которыеполностьюпронизываются магнитным потоком k-го расчетного контура;m – текущийномерфазной обмотки,котораяполностьюпронизывается магнитным потоком k-го расчетного контура;X – индекс фазы, который может принимать обозначения «A»,«B» или «C»;imX _ w - ток в m-ой обмотке фазы «X», сцепляющейся с магнитнымпотоком k-го расчетного контура, A;wmX - количество витков m-ой обмотки фазы «X».Узловые нелинейные алгебраические уравнения формируются попервому закону Кирхгофа с учетом положительного направления магнитныхпотоков (рисунок 3.12, б): 41   41 1   41 2   41у1   41у2  12  12у1  12у2  0;52  52у1   52у2  12  12у1  12у2   23   23 1   23 2   23у1   23у2  0; 65   65 1   65 2   65у1   65у2   52   52у1   52у2  0;36  36у1   36у2   65   65 1   65 2   65у1   65у2  0;  23 1   23 2   23у1   23у2  23 34  34у1  34у2  36   36у1   36у2  0,где Ф41 – магнитный поток в боковом стержне магнитопроводатрансформатора на участке расчетной электромагнитной цепи, междуузлами № 4 и № 1, В·с, вычисляемый по выражению (3.9);Ф41σ1 – магнитный поток рассеяния обмотки НН фазы Атрансформатора(рисунок 3.12)научасткерасчетнойэлектромагнитной цепи, между узлами № 4 и № 1, В·с, вычисляемыйпо выражению (3.11);σ1, σ2 – обозначения в индексах потоков рассеяния обмотки,которая располагается ближе всех к стержню магнитопровода (НН,рисунок 3.12);(3.8)158у1, у2 - обозначениявиндексахпотоковутечкивнемагнитопровода, не сцепляющихся с обмотками (рисунок 3.12).Магнитные потоки, протекающие в стержнях (Ф41, Ф23 и Ф65) и верхних(Ф12 и Ф52) и нижних (Ф36 и Ф34) ярмах магнитопровода трансформаторавычисляются по выражению с учетом заданной характеристики (семействахарактеристик) намагничивания В = f(Н):mk  Bmk ( Hmk )  smk ,(3.9)где Bmk(Hmk) – значение магнитной индукции в магнитопроводетрансформатора между m-ым и k-ым узлами электромагнитной схемызамещения, Тл;smk – усредненноесечениеучасткамагнитопроводатрансформатора между m-ым и k-ым узлами электромагнитной схемызамещения, м2.В общем случае характеристика намагничивания представляетсясемейством гистерезисных петель и основной характеристикой, которыеполучают в результате натурных (физических) экспериментов.

Обобщенноематематическое описание нелинейной функции индукции В = f(Н) имеет вид:B  μ0  μ( H )  H ,где μ0 – магнитная постоянная, равная 4·π·10-7 Гн/м;μ(H) – относительнаямагнитнаяпроницаемость(3.10)участкамагнитопровода трансформатора, о.е.;H – напряженностьмагнитногополявмагнитопроводетрансформатора электромагнитной схемы замещения, A/м.Характеристики предельного и частных циклов перемагничиваниясердечника трансформатора интегрируются в общую математическуюмодель энергосистемы в виде семейства таблично заданных функций. Ввычислительномпроцессеисследованиянестационарныхрежимовтрансформаторного оборудования производится их линейная или степенная159(полиномиальная) интерполяция.

Основным достоинством этого подходаявляется относительная простота программной реализации математическоймодели трансформаторов с ферромагнитным сердечником.Потоки рассеяния (Фmk σ) и утечки (Фmk у) рассчитываются поуравнениям (3.9), (3.10) при условии равенства единице относительноймагнитной проницаемости (μmk(Hmk) = 1):mk   μ0  H mk  smk ,(3.11)Дифференциально-алгебраические уравнения переходных процессовтрехфазногодвухобмоточногокоэффициентами (трансформатораспеременнымиd ( H )) с учетом влияния электрической сети имеют вид:dtАd  ВН_w (H )АААuВН _ w  iВН _ w  rВН ;dtBd  ВН_ Bw (H )BBuir; ВН _ w ВН _ w ВНdtd  CВН_w ( H )CCCuВН _ w  iВН _ w  rВН ;dtАuНН_wАА iНН_w  rННBBBuНН_w  iНН_w  rНН CuНН_wCC iНН_w  rННАd  НН_w (H )dtBd  НН_w (H )dtd  CНН_w ( H )dt;;,АBCАBCгде uВН_ w , uВН _ w , uВН _ w , uНН _ w , uНН _ w , uНН _ w –соответственно падения напряжения на фазных обмотках высшего инизшего напряжения, В;АBCАBCrВН, rВН, rВН, rНН, rНН, rНН- соответственноактивныхпотерьвфазныхобмоткахсопротивлениявысшегоинизшегонапряжения, Ом;АBCd  ВН_w ( H ) d  ВН_w ( H ) d  ВН_w ( H )dt,dt,dt- потокосцепления фазныхобмоток высшего напряжения, В·с;АBCd  НН_w ( H ) d  НН_w ( H ) d  НН_w ( H )dt,dt,обмоток низшего напряжения, В·с.dt- потокосцепления фазных(3.12)160Взаимосвязь потокосцеплений фазных обмоток высшего и низшегонапряжения устанавливается выражениями (3.13).

Характеристики

Список файлов диссертации