Реакторы и трансформаторы вычислительного комплекса «Ритм»

13.5. РЕАКТОРЫ И ТРАНСФОРМАТОРЫ

13.5.1. Идеальный однофазный трансформатор

Идеальный трансформатор применяется для обеспечения гальва­нической развязки между частями расчетной схемы. Его применение позволяет также сохранить реальные уровни напряжений в расчетной схеме.

Идеальный однофазный трансформатор оформлен в виде типового блока вычислительного комплекса, которому присвоен идентифика­тор BLT007.

Блок является четырехполюсником. Выводы с номерами 01, 02 и 03, 04 относятся к сторонам различного уровня напряжения. Поло­жительное направление тока первичной обмотки задано от полюса с номером 01, вторичной обмотки - от полюса с номером 04.

Соотношение между токами и напряжениями определяется коэффициентом трансформации

 .

Блок не содержит доступных переменных.

13.5.2. Трехфазный реактор со взаимной индукцией

         Модель трехфазного реактора со взаимной индукцией оформлена в виде типового блока вычислительного комплекса, которому присвоен идентификатор ВLT085.

         Модель эквивалентирует симметричный реактор с равными  значениями  собственных и взаимных индуктивностей, позволяет учесть  активные потери в фазах.

         Блок имеет шесть внешних полюсов. К фазе А относятся выводы с номерами 1 и 4, к фазе В - 2 и 5, к фазе С - 3 и 6.

         Схему замещения блока образуют четыре катушки индуктивности L1 - L4, два идеальных трансформатора и три резистора R9 - R11. Токи катушек индуктивности L1 -L3 соответствуют токам фаз А, В и  С.  Катушка индуктивности  L4 обтекается током, равным сумме токов трех фаз. Идеальные трансформаторы введены для обеспечения  гальванической  развязки фазных обмоток.  Резисторы  R9 - R11  отражают  потери в фазах реактора.

           Для характеристики блока использованы четыре схемные переменные, три из которых  соответствуют токам фазных обмоток и протекают по катушкам индуктивности L1 - L3, а четвертая соответствует току нулевой последовательности, который протекает по  катушке индуктивности L4 схемы замещения. Положительные направления для фазных токов приняты  от  полюсов с номерами 1, 2 и 3. Положительное направление для тока нулевой последовательности - к полюсу с номером 5.

         Исходными данными блока являются:

         - собственная индуктивность фазы реактора;

         - взаимная индуктивность между фазами;

         - активное сопротивление фазы;

         - характерный ток реактора;

         - начальные токи фаз и ток нулевой последовательности.

         Допустимо задание нулевого значения активного сопротивления фазы, что приводит к исключению резистивных ветвей из схемы  замещения блока.

13.5.3. Взаимоиндуктивная цепь

         Модель многофазной цепи со взаимной индукцией между  всеми фазами оформлена в виде типового блока вычислительного комплекса, которому присвоен идентификатор ВLT090.

       Модель  эквивалентирует  N  однофазных  индуктивных ветвей, каждая из которых связана взаимной индукцией  с остальными  N-1 ветвями блока.

       Блок имеет  2*N внешних полюсов. Первая фаза блока имеет выводы с номерами  1 и 2, вторая - 3 и 4, третья - 5 и 6,  и  т.д., причем началом ветви считается вывод с меньшим номером.

       Схему замещения блока образуют  N*(N+1)/2 индуктивности, со соединенные в полный многоугольник с  N+1  вершиной и  N  идеальных двухобмоточных трансформаторов. Соединение в полный много угольник означает, что каждая вершина такого  многоугольника имеет непосредственные связи со всеми остальными вершинами через индуктивные ветви. Такая схема  замещения  позволяет эквивалентировать  цепи  со  взаимной  индукцией цепями без взаимной индукции.

    Идеальные трансформаторы введены для  обеспечения  гальванической  развязки фаз. 

    Схемные переменные блока недоступны пользователю. Для  определения интересующих исследователя токов и напряжений на  элементах взаимоиндуктивной цепи рекомендуется использовать внешние  по  отношению к блоку датчики тока и напряжения.

         Исходными данными блока являются:

          - число фаз, связанных взаимной индукцией - N;

          - коэффициент увеличения собственных индуктивностей фаз;

         - собственные индуктивности фаз;

         - взаимные индуктивности между фазами;

         - характерный ток каждой фазы;

         - начальный ток каждой фазы.

       Коэффициент увеличения собственных индуктивностей фаз  в большинстве случаев равен 1.0. Он должен отличаться от 1.0 только тогда, когда  имеется  полная  магнитная  связь между какими-либо двумя фазами блока, т.е. их собственные и взаимные индуктивности равны между собой. В этом случае матрица собственных  и  взаимных    индуктивностей будет вырожденной, что не позволяет  получить  обратную матрицу, необходимую для расчета параметров элементов схемы замещения. Умножение собственных индуктивностей на коэффициент увеличения позволяет получить обратную матрицу и в  этом  случае.

    Таким образом, при равенстве собственной и взаимной индуктивностей введение отличного от 1.0  коэффициента увеличения моделирует реально существующее рассеяние магнитного потока.

13.5.4. Трехфазная группа однофазных двухобмоточных трансформаторов

Макромодель трехфазной группы однофазных двухобмоточных трансформаторов позволяет получить модель трехфазного трансформатора без магнитной связи между обмотками разных фаз с указанной схемой соединения обмоток и заданной группой их соединения. Допустимы следующие схемы и группы соединения:  Y/Y- 0, 6; Y/Δ- 1, 5, 7, 11; Y/III; Δ /Y- 1, 5, 7, 11;  Δ/ Δ - 0, 6;  Δ/III;   III/Y; III/ Δ ; III/III. Здесь символ Y обозначает соединение обмоток трансформатора в звезду с выводом нейтрали, символ Δ - соединение обмоток трансформатора в треугольник, символ III обозначает проходные обмотки. Первый символ в обозначении схемы соединения относится к обмотке высокого напряжения. Для схем соединения, содержащих проходные обмотки, группа соединения не указывается, поскольку определяется соединением внешних полюсов макромодели.

Возможен учет активных потерь в обмотках и намагничивание магнитопровода трансформатора по типовой характеристике. Макромодель оформлена в виде типового блока вычислительного комплекса, которому присвоен идентификатор BLT081.

Блок имеет схему замещения только электрической подсистемы. Вид схемы замещения определяется заданной схемой соединения обмоток и избранной группой их соединения, а также необходимостью учета активных потерь в обмотках.

Ниже приведена полная схема замещения трехфазной группы однофазных трансформаторов с соединением обмоток Y/Y-0.

	Схема замещения трехфазной группы однофазных трансформаторов Y/Y-0

 

 Ее образуют три катушки индуктивности, эквивалентирующие суммарное рассеяние фазных обмоток , три катушки индуктивности, соответствующие шунтам намагничивания фазных обмоток , три идеальных трансформатора и шесть резисторов , которые вводятся для учета активных потерь в фазных обмотках. Параметры всех элементов схемы замещения приведены к обмотке высокого напряжения.

В случае, если задана нулевая величина потерь мощности опыта короткого замыкания, резистивные ветви исключаются из схемы замещения.

Число и нумерация внешних полюсов блока зависит от схемы соединения обмоток. Ниже указан принятый порядок нумерации полюсов для различных схем соединения обмоток.

	Нумерация внешних полюсов блока BLT081 для различных схем соединения обмоток

 

 

	Принятая нумерация внешних полюсов блока

 

Блок имеет номинальный и расширенный состав переменных. К переменным номинального состава относятся:

- и  - мгновенные значения напряжений ветвей схемы замещения, [B];

- и  - мгновенные значения токов ветвей схемы замещения. [A];

Список переменных расширенного состава наряду с переменными номинального состава дополнительно содержит три дополнительные переменные , соответствующие текущим значениям индуктивности шунтов намагничивания , [Гн].

Исходными данными для макромодели являются:

- схема и группа соединения обмоток однофазных трансформаторов;

- полная мощность трансформатора, [кВА];

- номинальное линейное напряжение обмотки ВН, [кВ];

- номинальное линейное напряжение обмотки НН, [кВ];

- напряжение короткого замыкания [%];

- величина потерь активной мощности в опыте короткого замыкания, [кВт];

- состав переменных макромодели;

- начальные значения токов обмоток и шунтов намагничивания, [А];

- индикатор учета намагничивания сердечника;

- величина тока опыта холостого хода [%];

- индикатор способа учета намагничивания сердечника и необходимый набор исходных 
            данных этого способа.

При определении значений параметров ветвей схемы замещения блока использованы следующие выражения:

; ;

; ;;

; ;.

Для макромодели трехфазной группы однофазных трансформаторов начальными условиями являются следующие величины:

- начальные токи фазных обмоток обмотки высокого напряжения, [A];

- начальные токи шунтов намагничивания, [A].

Коды ошибок системы диагностики исходных данных блока:

   - 8101 - полная номинальная мощность трансформатора задана равной или меньшей нуля;

   - 8102 - номинальное напряжение обмотки высокого напряжения трансформатора задано меньше напряжения обмотки низкого напряжения;

   - 8103 - номинальное напряжение обмотки низкого напряжения задано равным или меньшим нуля;

   - 8104 – задана отрицательная величина потерь активный мощности в опыте к.з.;

   - 8105 - напряжение короткого замыкания  задано  равным  или  большим величины     
                ;

   - 8106 - номинальная  частота сети задана равной или меньшей нуля;

   - 8107 - указан способ учета намагничивания  магнитопровода для версии вычислительного комплекса, в которой такой учет не поддерживается;

   - 8108 – задана нулевая величина тока опыта холостого хода.

В системе подготовки файлов исходных данных блок с типовым идентификатором BLT081 размещен в разделе «Трансформаторы и реакторы».