Сравнительный анализ результатов экспериментального исследования несимметричных режимов работы трехфазного трансформатора и данных полнофазного моделирования

摘要

Повышение энергоэффективности и качества электроэнергии в распределительных сетях является комплексной задачей, при решении которой следует руководствоваться объективными критериями. Основной критерий при оценке эффективности технических средств и организационных мер по снижению технических и коммерческих потерь и повышению основных показателей качества электрической энергии - данные расчета установившегося режима исследуемой сети. Вместе с тем, значительной проблемой в электроэнергетике остается повышение точности расчета электрических сетей с неравномерно распределенной по фазам нагрузкой, к которым относятся распределительные сети. Традиционно применяющиеся на практике однолинейные схемы замещения не позволяют с достаточной точностью проводить расчет установившегося режима трехфазной электрической сети с множественными источниками несимметрии. В таких условиях целесообразным является переход к использованию полнофазного представления исследуемой сети, что предполагает создание, расчет параметров и применение трехфазных схем замещения электротехнического оборудования. Описана принципиальная методика построения полнофазной модели трехфазного двухобмоточного трансформатора со схемой соединения обмоток звезда - звезда с нулем, широко распространенного в распределительных сетях. На испытательном стенде проведены следующие опыты: холостого хода, короткого замыкания, работы под нагрузкой; холостого хода при питании напряжением нулевой последовательности; холостого хода и работы под нагрузкой при обрыве одной из фаз. Часть экспериментальных данных использовалась для расчета параметров полнофазной схемы замещения и моделирования трехфазного трансформаторов среде MATLAB на основе представленной методики. Сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными свидетельствует о высокой степени достоверности и точности проведенного моделирования различных режимов трансформатора. В симметричном режиме максимальная погрешность основных параметров составила 4,78%, минимальная - 2,13%. В несимметричном режиме максимальная погрешность - 6,6%, минимальная - 0,78%. Это позволяет сделать вывод, что предлагаемая полнофазная модель трехфазного двухобмоточного трансформатора со схемой соединения звезда - звезда с нулем адекватно отражает свойства реального трансформатора. Предложенная методика выявляет важнейшие свойства трехфазного трансформатора - перераспределение магнитных потоков по стержням магнитопровода и наличие напряжения на вторичной обмотке при обрыве одной из фаз первичной обмотки. Можно сделать вывод, что трехфазный трансформатор обладает симметрирующим эффектом.