Трансформатор трёхобмоточный

См.также

Система единиц и условные обозначения
Библиотека стандартных типов

Примечание

Все напряжения короткого замыкания даны относительно максимальной полной мощности. Например, «Напряжение КЗ ВС,%» - это напряжение короткого замыкания от высокого до среднего напряжения. Оно дается относительно минимума номинальной полной мощности на высоком и среднем уровне: min(Номинальная мощность ВН, Номинальная мощность СН). Это соответствует подходу большинства коммерческих программ расчета сети (например, PowerFactory). Однако многие заводы на территории СНГ определяют все напряжения короткого замыкания согласно ГОСТ Р 52719-2007, который предписывает приводить напряжения короткого замыкания к наибольшей из номинальных мощностей обмоток трансформаторов: max(Номинальная мощность ВН, Номинальная мощность СН, Номинальная мощность НН). В этом случае вам придется преобразовать напряжения короткого замыкания по следующей формуле:

\begin{align*} vk\_hv\_percent &= vk\_hm \cdot \frac{min(sn\_hv\_mva, sn\_mv\_mva)}{max(sn\_hv\_mva, sn\_mv\_mva, sn\_lv\_mva)} \\ vk\_mv\_percent &= vk\_ml \cdot \frac{min(sn\_mv\_mva, sn\_lv\_mva)}{max(sn\_hv\_mva, sn\_mv\_mva, sn\_lv\_mva)} \\ vk\_lv\_percent &= vk\_hl \cdot \frac{min(sn\_hv\_mva, sn\_lv\_mva)}{max(sn\_hv\_mva, sn\_mv\_mva, sn\_lv\_mva)} \end{align*}

где vk_hm, vk_ml, vk_hl - заводские напряжения короткого замыкания согласно ГОСТ Р 52719-2007.

Входные параметры

net.trafo3w

Параметр	Тип данных	Диапазон данных	Описание
name	string		диспетчерское наименование
std_type	string		наименование используемого типа стандартного трансформатора
vn_hv_kv*	float		номинальное напряжение обмотки высокого напряжения [кВ]
vn_mv_kv*	float	\(>\) 0	номинальное напряжение обмотки среднего напряжения [кВ]
vn_lv_kv*	float	\(>\) 0	номинальное напряжение обмотки низкого напряжения [кВ]
sn_hv_mva*	float	\(>\) 0	номинальная полная мощность обмотки высокого напряжения [кВА]
sn_mv_mva*	float	\(>\) 0	номинальная полная мощность обмотки среднего напряжения [кВА]
sn_lv_mva*	float	\(>\) 0	номинальная полная мощность обмотки низкого напряжения [кВА]
vk_hv_percent*	float	\(>\) 0	напряжение короткого замыкания от обмотки высокого к обмотке среднего напряжения [%]
vk_mv_percent*	float	\(>\) 0	напряжение короткого замыкания от обмотки среднего к обмотке низкого напряжения [%]
vk_lv_percent*	float	\(>\) 0	напряжение короткого замыкания от обмотки высокого к обмотке низкого напряжения [%]
vkr_hv_percent*	float	\(\geq\) 0	активная составляющая напряжения короткого замыкания от обмотки высокого к обмотке среднего напряжения [%]
vkr_mv_percent*	float	\(\geq\) 0	активная составляющая напряжения короткого замыкания от обмотки среднего к обмотке низкого напряжения [%]
vkr_lv_percent*	float	\(\geq\) 0	активная составляющая напряжения короткого замыкания от обмотки высокого к обмотке низкого напряжения [%]
pfe_kw*	float	\(\geq\) 0	потери короткого замыкания [кВт]
i0_percent*	float	\(\geq\) 0	потери холостого хода [%]
shift_mv_degree	float		угловой сдвиг напряжения средней обмотки относительно напряжения высокой обмотки
shift_lv_degree	float		угловой сдвиг напряжения низкой обмотки относительно напряжения высокой обмотки
tap_side	string	«hv», «mv», «lv»	определяет какая обмотка содержит РПН, высокая, средняя или низкая
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 величины напряжения при переключении РПН на одно положение [%]
tap_step_degree	float		величина изменения угла напряжения при переключении РПН на одно положение [%]
tap_at_star_point	bool		подключено РПН к выводам обмотки или в нейтраль звезды
tap_pos	integer		текущее положение РПН
in_service*	boolean	True/False	использовать в расчётах.

*необходимо для расчёта потоков мощности установившегося режима.

Примечание

Нагрузка трехобмоточного трансформатора еще не может быть ограничена оптимальным потоком мощности.

Электрическая модель

Трёхобмоточный трансформатор моделируется тремя двухобмоточными соединёнными в \(Y\):

Параметры этих трёх трансформаторов определяются ниже:

	T1	T2	T3
hv_bus	hv_bus	auxiliary bus	auxiliary bus
lv_bus	auxiliary bus	mv_bus	lv_bus
sn_mva	sn_hv_mva	sn_mv_mva	sn_lv_mva
vn_hv_kv	vn_hv_kv	vn_hv_kv	vn_hv_kv
vn_lv_kv	vn_hv_kv	vn_mv_kv	vn_lv_kv
vk_percent	\(v_{k, t1}\)	\(v_{k, t2}\)	\(v_{k, t3}\)
vkr_percent	\(v_{r, t1}\)	\(v_{r, t2}\)	\(v_{r, t3}\)
shift_degree	0	shift_mv_degree	shift_lv_degree

Потери в стали (pfe_kw) и потери холостого хода (i0_percent) трёхобмоточного трансформатора становятся параметрами T1 („hv“). Параметр «Где учитывать потери трансформатора» в диалоге запуска расчёта потоков мощности однако также позволяет назначить потери трансформаторам T2 („Средняя сторона“), T3(„Низкая сторона“) или всей звезде трансформаторов („Звезда“).

Для расчёта напряжений короткого замыкания \(v_{k, t1..t3}\) и \(v_{r, t1..t3}\), сначала все напряжения конвертируются из межобмоточных в напряжения отдельных ветвей схемы замещения

\begin{align*} v'_{k, hm} &= vk\_hv\_percent \cdot \frac{sn\_hv\_mva}{min(sn\_hv\_mva, sn\_mv\_mva)} \\ v'_{k, ml} &= vk\_mv\_percent \cdot \frac{sn\_hv\_mva}{min(sn\_mv\_mva, sn\_lv\_mva)} \\ v'_{k, lh} &= vk\_lv\_percent \cdot \frac{sn\_hv\_mva}{min(sn\_hv\_mva, sn\_lv\_mva)} \end{align*}

Этит трансформаторы теперь представлены \(\Delta\) -соединением эквивалентных трансформаторов. Поэтому для получения \(Y\)-соединения требуется \(\Delta-Y\)-преобразование:

\begin{align*} v'_{k, T1} &= \frac{1}{2} (v'_{k, hm} + v'_{k, lh} - v'_{k, ml}) \\ v'_{k, T2} &= \frac{1}{2} (v'_{k, ml} + v'_{k, hm} - v'_{k, lh}) \\ v'_{k, T3} &= \frac{1}{2} (v'_{k, ml} + v'_{k, lh} - v'_{k, hm}) \end{align*}

Поскольку эти напряжения указаны относительно стороны высокого напряжения то они должны быть преобразованы обратно в уровень напряжения каждого трансформатора:

\begin{align*} v_{k, T1} &= v'_{k, t1} \\ v_{k, T2} &= v'_{k, t2} \cdot \frac{sn\_mv\_mva}{sn\_hv\_mva} \\ v_{k, T3} &= v'_{k, t3} \cdot \frac{sn\_lv\_mva}{sn\_hv\_mva} \end{align*}

Активная составляющая напряжения короткого замыкания рассчитывается аналогично.

Определение того, как рассчитываются сопротивления двухобмоточного трансформатора на основе этих параметров, можно найти здесь.

Устройство РПН изменяет номинальное напряжение в схеме замещения двухобмоточного трансформатора:

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

с

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

Параметры «РПН на стороне ВН(СН, НН)» определяют, находится ли устройство РПН в трансформаторе T1 («ВН»), T2 («СН») или T3 («НН»). Параметр «РПН в нейтрали обмотки» определяет, находится ли устройство РПН в нейтрали звезды обмотки трансформатора или на стороне выводов.

См.также

MVA METHOD FOR 3-WINDING TRANSFORMER

Результирующие параметры

net.res_trafo3w

Параметр	Тип данных	Описание
p_hv_mw	float	активная мощность в обмотке высокого напряжения [МВт]
q_hv_mvar	float	реактивная мощность в обмотке высокого напряжения [МВар]
p_mv_mw	float	активная мощность в обмотке среднего напряжения [МВт]
q_mv_mvar	float	реактивная мощность в обмотке среднего напряжения [МВар]
p_lv_mw	float	активная мощность в обмотке низкого напряжения [МВт]
q_lv_mvar	float	реактивная мощность в обмотке низкого напряжения [МВар]
pl_mw	float	активные потери в трансформаторе [МВт]
ql_mvar	float	реактивные потери в трансформаторе [МВар]
i_hv_ka	float	ток в обмотке высокого напряжения [кА]
i_mv_ka	float	ток в обмотке среднего напряжения [кА]
i_lv_ka	float	ток в обмотке низкого напряжения [кА]
loading_percent	float	загрузка трансформатора [%]

\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\_mv\_mw &= Re(\underline{v}_{mv} \cdot \underline{i}_{mv}) \\ q\_mv\_mvar &= Im(\underline{v}_{mv} \cdot \underline{i}_{mv}) \\ 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\_mv\_ka &= i_{mv} \\ 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\_hv\_mva}, \frac{i_{mv} \cdot vn\_mv\_kv}{sn\_mv\_mva}, \frac{i_{lv} \cdot vn\_lv\_kv}{sn\_lv\_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\_hv\_mva}, \frac{i_{mv} \cdot v_{mv}}{sn\_mv\_mva}, \frac{i_{lv} \cdot v_{lv}}{sn\_lv\_mva}) \cdot 100 \end{align*}