Трансформатор двухобмоточный

См.также

Система единиц и условные обозначения
Библиотека стандартных типов

Входные параметры

net.trafo

Параметр	Тип данных	Диапазон значений	Описание
name	string		диспетчерское наименование
std_type	string		тип используемого стандартного трансформатора
sn_mva*	float	\(>\) 0	номинальная полная мощность [МВА]
vn_hv_kv*	float	\(>\) 0	номинальное напряжение обмотки высокого напряжени [кВ]
vn_lv_kv*	float	\(>\) 0	номинальное напряжение обмотки низкого напряжения [кВ]
vk_percent*	float	\(>\) 0	напряжение короткого замыкания [%]
vkr_percent*	float	\(\geq\) 0	активная составляющая напряжения короткого замыкания [%]
pfe_kw*	float	\(\geq\) 0	потери короткого замыкания [кВт]
i0_percent*	float	\(\geq\) 0	потери холостого хода [%]
shift_degree*	float		угол сдвига фазы низкой обмотки относительно высокой
tap_side	string	«hv», «lv»	определяет обмотку содержащую РПН
tap_neutral	integer		нейтральное положение РПН
tap_min	integer		минимальное положение РПН
tap_max	integer		максимальное положение РПН
tap_step_percent	float	\(>\) 0	величина изменения напряжения для одного положения РПН [%]
tap_step_degree	float	\(\geq\) 0	величина изменения угла для одного положения РПН
tap_pos	integer		текущее положение РПН
tap_phase_shifter	bool		определяет, является ли трансформатор идеальным фазорегулятором
parallel	int	\(>\) 0	количество параллельных трансформаторов
max_loading_percent**	float	\(>\) 0	максимальная нагрузка трансформатора относительно sn_mva и соответствующего ей тока при V=1,0 о.е.
df	float	1 \(\geq\) df :math:`>`0	коэффициент снижения: максимальный ток трансформатора по отношению к номинальному току трансформатора (от 0 до 1)
in_service*	boolean	True / False	использовать в расчётах.

* требуется для расчёта потоков мощности
** параметр для расчёта оптимальных потоков мощности

Примечание

Ограничение нагрузки трансформатора рассчитывается с опцией trafo_loading = «current» для оптимальных потоков мощности:

Электрическая модель

Эквивалентная схема, используемая для моделирования трансформатора, может быть выбрана при​расчёте потоков мощности с помощью параметра «Модель схемы замещения трансформатора».

trafo_model=“t“:

trafo_model=“pi“:

Коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации определяется как:

\begin{align*} n &= \frac{V_{ref, HV, transformer}}{V_{ref, LV, transformer}} \cdot \frac{V_{ref, LV bus}}{V_{ref, HV bus}} \end{align*}

Напряжения шин высокого и низкого напряжения взяты из элементов шина(узел) к которым подключён трансформатор. Напряжения трансформатора берется непосредственно из параметров трансформатора:

\begin{align*} V_{ref, HV, transformer} &= vn\_hv\_kv \\ V_{ref, LV, transformer} &= vn\_lv\_kv \end{align*}

Если расчёт потоков мощности выполняется с опцией «Учитывать углы при расчёте мощности»=Да то комплексный коэффициент трансформации задается как:

\begin{align*} \underline{n} &= n \cdot e^{j \cdot \theta \cdot \frac{\pi}{180}} \\ \theta &= shift\_degree \end{align*}

В противном случае коэффициент трансформации не содержит фазовый сдвиг:

\begin{align*} \underline{n} &= n \end{align*}

Значения сопротивлений

Сопротивление току короткого замыканий рассчитывается как:

\begin{align*} z_k &= \frac{vk\_percent}{100} \cdot \frac{1000}{sn\_mva} \\ r_k &= \frac{vkr\_percent}{100} \cdot \frac{1000}{sn\_mva} \\ x_k &= \sqrt{z^2 - r^2} \\ \underline{z}_k &= r_k + j \cdot x_k \end{align*}

Проводимость намагничивания рассчитывается как:

\begin{align*} y_m &= \frac{i0\_percent}{100} \\ g_m &= \frac{pfe\_mw}{sn\_mva \cdot 1000} \cdot \frac{1000}{sn\_mva} \\ b_m &= \sqrt{y_m^2 - g_m^2} \\ \underline{y_m} &= g_m - j \cdot b_m \end{align*}

Рассчитанные таким образом величины относятся к именованным значениям трансформатора. Чтобы преобразовать их в систему отноительных единиц необходимо использовать базисные значения:

\begin{align*} Z_{N} &= \frac{V_{N}^2}{S_{N}} \\ Z_{ref, trafo} &= \frac{vn\_lv\_kv^2 \cdot 1000}{sn\_mva} \\ \underline{z} &= \underline{z}_k \cdot \frac{Z_{ref, trafo}}{Z_{N}} \\ \underline{y} &= \underline{y}_m \cdot \frac{Z_{N}}{Z_{ref, trafo}} \\ \end{align*}

Где базисное напряжение \(V_{N}\) это номинальное напряжение на стороне низкого напряжения трансформатора а номинальная полная мощность \(S_{N}\) задана в описании (see Система единиц и условные обозначения).

Регулятор напряения

Линейный регулятор Линейный регулятор моделируется установкой параметра tap_phase_shifter в состояние False и заданием шага изменения напряжения РПН (Шаг РПН, %).

Номинальное напряжение затем умножается на коэффициент положения регулятора напряжения:

\begin{align*} n_{tap} = 1 + (tap\_pos - tap\_neutral) \cdot \frac{tap\_st\_percent}{100} \end{align*}

Напряжения трансформаторов пересчитываются в зависимости от места установки регулятора напряжения (параметр «РПН на стороне ВН» или «РПН на стороне НН») по следующим формулам:

	tap_side=»hv»	tap_side=»lv»
\(V_{n, HV, transformer}\)	\(vnh\_kv \cdot n_{tap}\)	\(vnh\_kv\)
\(V_{n, LV, transformer}\)	\(vnl\_kv\)	\(vnl\_kv \cdot n_{tap}\)

Примечание

Параметры «максимальное положение РПН» и «Минимальное положение РПН» не учитываются в расчёте потоков мощности. Пользователь несет ответственность за то, чтобы положение РПН находилось в указанных пределах!

Поперечный регулятор

В дополнение к параметру «Шаг РПН, %» может быть задано значение для параметра tap_step_degree для моделирования углового сдвига для каждого ответвления, что приводит к поперечному регулированию, который влияет как на величину так и на угол коэффициента трансформации трансформатора.

Идеальный фазорегулятор

Если параметр tap_phase_shifter установлен в True, переключатель ответвлений (РПН) моделирует работу идеального фазорегулятора, то есть при каждом переключении ответвления изменяется фаза на постоянную величину шага.

\begin{align*} \underline{n} &= n \cdot e^{j \cdot (\theta + \theta_{tp}) \cdot \frac{\pi}{180}} \\ \theta &= shift\_degree \end{align*}

Величина шага изменения фазы напряжения задаётся параметромn tap_step_degree. В таком случае:

\begin{align*} \theta_{tp} = tap\_st\_degree \cdot (tap\_pos - tap\_neutral) \end{align*}

или он может быть задан постоянным шагом изменения напряжения (параметр «Шаг РПН, %»), и в этом случае угол рассчитывается как:

\begin{align*} \theta_{tp} = 2 \cdot arcsin(\frac{1}{2} \cdot \frac{tap\_st\_percent}{100}) \cdot (tap\_pos - tap\_neutral) \end{align*}

Если для идеального фазорегулятора заданы оба значения то расчёт потоков мощности вызовет ошибку.

См.также

ENTSO-E - Phase Shift Transformers Modelling, Version 1.0.0, May 2015

J. Verboomen, D. Van Hertem, P. H. Schavemaker, W. L. Kling and R. Belmans, «Phase shifting transformers: principles and applications,» 2005 International Conference on Future Power Systems, Amsterdam, 2005

Результирующие параметры

net.res_trafo

Параметр	Тип данных	Описание
p_hv_mw	float	активная мощность на входе в обмотку высокого напряжения [МВт]
q_hv_mvar	float	реактивная мощность на входе в обмотку высокого напряжения [МВар]
p_lv_mw	float	активная мощность на выходе из обмотки низкого напряжения [МВт]
q_lv_mvar	float	реактивная мощность на выходе из обмотки низкого напряжения [МВар]
pl_mw	float	активные потери мощности в трансформаторе [МВт]
ql_mvar	float	реактивные потери мощности в трансформаторе [МВар]
i_hv_ka	float	ток в обмотке высокого напряжения [кА]
i_lv_ka	float	ток в обмотке низкого напряжения [кА]
loading_percent	float	загрузка трансформатора относительно номинальной мощности [%]

\begin{align*} p\_hv\_mw &= Re(\underline{v}_{hv} \cdot \underline{i}^*_{hv}) \\ q\_hv\_mvar &= Im(\underline{v}_{hv} \cdot \underline{i}^*_{hv}) \\ p\_lv\_mw &= Re(\underline{v}_{lv} \cdot \underline{i}^*_{lv}) \\ q\_lv\_mvar &= Im(\underline{v}_{lv} \cdot \underline{i}^*_{lv}) \\ pl\_mw &= p\_hv\_mw + p\_lv\_mw \\ ql\_mvar &= q\_hv\_mvar + q\_lv\_mvar \\ i\_hv\_ka &= i_{hv} \\ i\_lv\_ka &= i_{lv} \end{align*}

Определение нагрузки трансформатора зависит от параметра «Режим расчёта нагрузки трансформатора» в диалоге настоек расчёта потоков мощности установившегося режима.

Для режима «Как отношение тока к номинальному току трансформатора» нагрузка рассчитывается:

\begin{align*} loading\_percent &= max(\frac{i_{hv} \cdot vn\_hv\_kv}{sn\_mva}, \frac{i_{lv} \cdot vn\_lv\_kv}{sn\_mva}) \cdot 100 \end{align*}

Для режима «Как отношение полной мощности к номинальной мощности трансформатора» нагрузка рассчитывается:

\begin{align*} loading\_percent &= max( \frac{i_{hv} \cdot v_{hv}}{sn\_mva}, \frac{i_{lv} \cdot v_{lv}}{sn\_mva}) \cdot 100 \end{align*}