Three-Winding Transformer (Three-Phase)

Трехфазный линейный неидеальный трехобмоточный трансформатор с соединением обмоток Звезда и Треугольник и учетом насыщения.

Тип: AcausalElectricPowerSystems.Passive.Transformers.ThreePhase

Three-Winding Transformer (Three-Phase)

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Electrical/Passive/Transformers/Three-Winding Transformer (Three-Phase)

Two-Winding Transformer (Three-Phase)

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Electrical/Passive/Transformers/Two-Winding Transformer (Three-Phase)

Описание

Блок Three-Winding Transformer (Three-Phase) представляет линейный неидеальный трехфазный трехобмоточный трансформатор, который передает электрическую энергию между двумя или более цепями посредством электромагнитной индукции. Блок включает в себя эффекты линейной утечки обмоток и линейной намагниченности сердечника. Сопротивление блока можно параметризовать в относительных единицах. Настраиваются соединения первичной, вторичной и третичной обмоток, фазовый угол треугольник-звезда и типы сердечников.

Варианты конфигурации первичной и вторичной обмоток следующие:

Wye with floating neutral — звезда с плавающей трехфазной нейтралью.
Wye with neutral port — звезда с трехфазной нейтралью.
Wye with grounded neutral — звезда с заземленной трехфазной нейтралью.
Delta 1 o’clock — треугольник с отставанием от звезды на 30 градусов.
Delta 11 o’clock — треугольник с опережением звезды на 30 градусов.

Подробнее о режимах работы трехфазной системы, соединенной по схеме Треугольник, см. в статье Рекомендации при соединении обмоток трансформаторов в треугольник.

Варианты типа сердечника:

Three-phase five-limb — трехфазный пятистержневой сердечник.
Three-phase three-limb — трехфазный трехстержневой сердечник.

Хотя трехстержневой сердечник обычно дешевле, пятистержневой сердечник имеет следующие преимущества:

Более низкое сопротивление для составляющей тока нулевой последовательности, то есть между линией и нейтралью, в случае несбалансированной нагрузки.
Большее рассеивание тепла.

Уравнения

Трехстержневой сердечник

Этот блок реализован в магнитной области с использованием блоков Nonlinear Reluctance, Winding и Eddy Current.

two winding transformer (three phase) 1 s

Важно определить связь между параметрами электрической области из маски блока и параметрами магнитной области, используемыми в модели:

— число витков первичной обмотки;
— число витков вторичной обмотки;
— число витков третичной обмотки;
— шунтирующая намагничивающая индуктивность;
— индуктивность нулевой последовательности;
— индуктивность рассеяния первичной обмотки;
— индуктивность рассеяния вторичной обмотки;
— индуктивность рассеяния третичной обмотки;
— шунтирующее намагничивающее сопротивление;
— намагничивающее сопротивление между фазами:
— коэффициент сопротивления нулевой последовательности:
— сопротивление утечки первичной обмотки:
— сопротивление утечки вторичной обмотки:
— сопротивление утечки третичной обмотки:
— проводимость петли вихревых токов:

Для трехобмоточных трехфазных трансформаторов связь между различными обмотками в каждой фазе одинакова.

Пятистержневой сердечник

В случае трансформатора с пятистержневым сердечником дополнительные пути магнитного потока, обеспечиваемые дополнительными стержнями, можно представить с помощью магнитных сопротивлений нулевой последовательности, которые первоначально были разработаны для магнитных путей через воздух в трансформаторе с трехстержневым сердечником.

two winding transformer (three phase) 2 s

В модели с пятистержневым сердечником магнитные сопротивления от фаз к дополнительным обмоткам должны быть равны магнитным сопротивлениям между фазами:

Отсюда следует вывод:

Переменные

Используйте группу параметров Initial Targets, чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для переменных параметров блока перед моделированием. Для получения дополнительной информации см. Настройка физических блоков с помощью целевых значений.

Порты

Ненаправленные

# ~1 — клеммы первичной обмотки
электричество

Details

Трехфазный электрический порт, соответствующий клеммам фаз , и первичной обмотки.

Имя для программного использования

port1

# ~2 — клеммы вторичной обмотки
электричество

Details

Трехфазный электрический порт, соответствующий клеммам фаз , и вторичной обмотки.

Имя для программного использования

port2

# ~3 — клеммы третичной обмотки
электричество

Details

Трехфазный электрический порт, соответствующий клеммам фаз , и третичной обмотки.

Имя для программного использования

port3

# n2 — нейтраль
электричество

Details

Электрический порт, связанный с нейтралью вторичной обмотки.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Secondary winding connection type значение Wye with neutral port.

Имя для программного использования

n2

# n1 — нейтраль
электричество

Details

Электрический порт, связанный с нейтралью первичной обмотки.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Primary winding connection type значение Wye with neutral port.

Имя для программного использования

n1

# n3 — нейтраль
электричество

Details

Электрический порт, связанный с нейтралью третичной обмотки.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Tertiary winding connection type значение Wye with neutral port.

Имя для программного использования

n3

Вход

# Tap — сигнал положения ответвления РПН
скаляр

Details

Входной сигнал, указывающий текущее положение ответвления РПН.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок Tap control.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Основные

# Number of windings — переключение между двух- и трехобмоточным трансформатором
Two | Three

Details

Переключение между двух- и трехобмоточным трансформатором.

Two — блок моделирует двухобмоточный трансформатор.
Three — блок моделирует трехобмоточный трансформатор.

Значения	`Two` \| `Three`
Значение по умолчанию	`—`
Имя для программного использования	`N_windings`
Вычисляемый	Нет

# Rated apparent power — номинальная полная мощность
W | uW | mW | kW | MW | GW | V*A | HP_DIN

Details

Номинальная мощность, проходящая через трансформатор. Значение должно быть больше 0.

Единицы измерения	`W` \| `uW` \| `mW` \| `kW` \| `MW` \| `GW` \| `V*A` \| `HP_DIN`
Значение по умолчанию	`100e6 V*A`
Имя для программного использования	`S_rated`
Вычисляемый	Да

# Rated electrical frequency — номинальная электрическая частота
Hz | kHz | MHz | GHz

Details

Номинальная или условная частота сети переменного тока, к которой подключен трансформатор. Значение должно быть больше 0.

Единицы измерения	`Hz` \| `kHz` \| `MHz` \| `GHz`
Значение по умолчанию	`50 Hz`
Имя для программного использования	`f_rated`
Вычисляемый	Да

# Primary winding connection type — конфигурация первичной обмотки
Wye with floating neutral | Wye with neutral port | Wye with grounded neutral | Delta 1 o’clock | Delta 11 o’clock

Details

Тип первичной обмотки.

Значения	`Wye with floating neutral` \| `Wye with neutral port` \| `Wye with grounded neutral` \| `Delta 1 o’clock` \| `Delta 11 o’clock`
Значение по умолчанию	`Wye with floating neutral`
Имя для программного использования	`winding1_connection`
Вычисляемый	Нет

# Primary rated voltage — среднеквадратичное напряжение сети, приложенное к первичной обмотке
V | uV | mV | kV | MV

Details

Среднеквадратичное линейное напряжение, приложенное к первичной обмотке в нормальных условиях эксплуатации. Значение должно быть больше 0.

Единицы измерения	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
Значение по умолчанию	`4160 V`
Имя для программного использования	`V1_rated`
Вычисляемый	Да

# Secondary winding connection type — конфигурация вторичной обмотки
Wye with floating neutral | Wye with neutral port | Wye with grounded neutral | Delta 1 o’clock | Delta 11 o’clock

Details

Тип вторичной обмотки.

Значения	`Wye with floating neutral` \| `Wye with neutral port` \| `Wye with grounded neutral` \| `Delta 1 o’clock` \| `Delta 11 o’clock`
Значение по умолчанию	`Wye with floating neutral`
Имя для программного использования	`winding2_connection`
Вычисляемый	Нет

# Secondary rated voltage — среднеквадратичное напряжение сети, приложенное к вторичной обмотке
V | uV | mV | kV | MV

Details

Среднеквадратичное линейное напряжение, приложенное к вторичной обмотке в нормальных условиях эксплуатации. Значение должно быть больше 0.

Единицы измерения	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
Значение по умолчанию	`24e3 V`
Имя для программного использования	`V2_rated`
Вычисляемый	Да

# Tertiary winding connection type — конфигурация третичной обмотки
Wye with floating neutral | Wye with neutral port | Wye with grounded neutral | Delta 1 o’clock | Delta 11 o’clock

Details

Тип третичной обмотки.

Значения	`Wye with floating neutral` \| `Wye with neutral port` \| `Wye with grounded neutral` \| `Delta 1 o’clock` \| `Delta 11 o’clock`
Значение по умолчанию	`Wye with floating neutral`
Имя для программного использования	`winding3_connection`
Вычисляемый	Нет

# Tertiary rated voltage — среднеквадратичное напряжение сети, приложенное к третичной обмотке
V | uV | mV | kV | MV

Details

Среднеквадратичное линейное напряжение, приложенное к третичной обмотке в нормальных условиях эксплуатации. Значение должно быть больше 0.

Единицы измерения	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
Значение по умолчанию	`24e3 V`
Имя для программного использования	`V3_rated`
Вычисляемый	Да

# Core type — тип сердечника
Three-phase three-limb | Three-phase five-limb

Details

Тип сердечника.

Значения	`Three-phase three-limb` \| `Three-phase five-limb`
Значение по умолчанию	`Three-phase three-limb`
Имя для программного использования	`number_of_limbs`
Вычисляемый	Нет

Сопротивления

# Primary winding resistance, pu — сопротивление первичной обмотки, о.е.

Details

Сопротивление первичной обмотки, о.е. Значение должно быть больше 0.

Значение по умолчанию	`0.01`
Имя для программного использования	`R_1_pu`
Вычисляемый	Да

# Secondary winding resistance, pu — сопротивление вторичной обмотки, о.е.

Details

Сопротивление вторичной обмотки, о.е. Значение должно быть больше 0.

Значение по умолчанию	`0.01`
Имя для программного использования	`R_2_pu`
Вычисляемый	Да

# Tertiary winding resistance, pu — сопротивление третичной обмотки, о.е.

Details

Сопротивление третичной обмотки, о.е. Значение должно быть больше 0.

Значение по умолчанию	`0.01`
Имя для программного использования	`R_3_pu`
Вычисляемый	Да

# Leakage reactance — учет потерь магнитного потока

Details

Включение моделирования потерь магнитного потока.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`include_leakage_reactance`
Вычисляемый	Нет

# Primary leakage reactance, pu — магнитное сопротивление первичной обмотки, о.е.

Details

Потери магнитного потока в первичной обмотке, о.е. Значение должно быть больше 0.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Leakage reactance.

Значение по умолчанию	`0.05`
Имя для программного использования	`X_1_pu`
Вычисляемый	Да

# Secondary leakage reactance, pu — магнитное сопротивление вторичной обмотки, о.е.

Details

Потери магнитного потока во вторичной обмотке, о.е. Значение должно быть больше 0.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Leakage reactance.

Значение по умолчанию	`0.05`
Имя для программного использования	`X_2_pu`
Вычисляемый	Да

# Tertiary leakage reactance, pu — магнитное сопротивление третичной обмотки, о.е.

Details

Потери магнитного потока в третичной обмотке, о.е. Значение должно быть больше 0.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Leakage reactance.

Значение по умолчанию	`0.05`
Имя для программного использования	`X_3_pu`
Вычисляемый	Да

# Magnetizing resistance — учет сопротивления намагничивания

Details

Включение моделирования сопротивления намагничивания в сердечнике трансформатора.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`include_magnetizing_resistance`
Вычисляемый	Нет

# Shunt magnetizing resistance, pu — активное сопротивление ветви намагничивания, о.е.

Details

Активное сопротивление ветви намагничивания, о.е. Значение должно быть больше 0.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Magnetizing resistance.

Значение по умолчанию	`500`
Имя для программного использования	`R_m_pu`
Вычисляемый	Да

# Magnetizing reactance — учет магнитных эффектов

Details

Включение моделирования магнитных эффектов сердечника трансформатора.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`include_magnetizing_reactance`
Вычисляемый	Нет

# Magnetic saturation — представление магнитного насыщения

Details

Установите этот флажок, чтобы использовать магнитное насыщение.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Magnetizing reactance.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`include_saturation`
Вычисляемый	Нет

# Shunt magnetizing reactance, pu — реактивное сопротивление ветви намагничивания, о.е.

Details

Реактивное сопротивление ветви намагничивания при работе линейной области, о.е. Значение должно быть больше 0.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Magnetizing reactance и установите флажок Magnetic saturation.

Значение по умолчанию	`500`
Имя для программного использования	`X_m_pu`
Вычисляемый	Да

# Current vector, pu — вектор значений тока, о.е.

Details

Вектор значений тока, о.е. Первое значение должно быть 0, остальные идут строго по возрастанию.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Magnetizing reactance и установите флажок Magnetic saturation.

Значение по умолчанию	`[0, 0.002, 1, 2]`
Имя для программного использования	`i_vector_pu`
Вычисляемый	Да

# Magnetic flux vector, pu — вектор значений потока, о.е.

Details

Вектор значений магнитного потока, о.е. Первое значение должно быть 0, остальные идут строго по возрастанию.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Magnetizing reactance и установите флажок Magnetic saturation.

Значение по умолчанию	`[0, 1.2, 1.5, 1.51]`
Имя для программного использования	`Phi_vector_pu`
Вычисляемый	Да

# Zero sequence reactance, pu — реактивное сопротивление нулевой последовательности

Details

Реактивное сопротивление нулевой последовательности в о.е. Значение должно быть больше или равно потерям магнитного потока первичной обмотки.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Core type значение Three-phase three-limb.

Значение по умолчанию	`0.5`
Имя для программного использования	`X_0_pu`
Вычисляемый	Да

Переключатель ответвлений обмоток

# Tap control — управление положениями ответвлений РПН

Details

Установите этот флажок, чтобы переключать положения ответвления РПН входным сигналом Tap.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`include_tap_control`
Вычисляемый	Нет

# Minimum tap position — минимальное положение ответвления РПН

Details

Минимальное допустимое положение ответвления РПН.

Значение этого параметра обычно находится в диапазоне от −20 до +20. В минимальном положении переключателя коэффициент трансформации напряжения равен:

U2/U1 = 1/(1 + Minimum tap position × Voltage step per tap, pu)

Например, значение шага напряжения на положение 0.015 и минимальное положение переключателя −20 дадут коэффициент трансформации напряжения:

U2/U1 = 1/(1 + (−20) × 0.015) = 1.428 pu.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Tap control.

Значение по умолчанию	`-10`
Имя для программного использования	`tap_min`
Вычисляемый	Да

# Maximum tap position — максимальное положение ответвления РПН

Details

Максимальное допустимое положение ответвления РПН.

Значение этого параметра обычно находится в диапазоне от −20 до +20. В максимальном положении переключателя коэффициент трансформации напряжения равен:

U2/U1 = 1/(1 + Maximum tap position × Voltage step per tap, pu)

Например, значение шага напряжения на положение 0.015 и максимальное положение переключателя +20 дадут коэффициент трансформации напряжения:

U2/U1 = 1/(1 + 20 × 0.015) = 0.769 pu.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Tap control.

Значение по умолчанию	`10`
Имя для программного использования	`tap_max`
Вычисляемый	Да

# Voltage step per tap, pu — шаг напряжения между двумя положениями переключателя

Details

Шаг напряжения между двумя положениями переключателя трансформатора в относительных единицах. Значение этого параметра обычно составляет от 0.01 до 0.05 о.е.

Коэффициент трансформации напряжения определяется формулой:

U2/U1 = 1 /(1 + Tap position × Voltage step per tap, pu).

Например, значение шага напряжения на положение 0.015 и положение переключателя −20 дадут коэффициент трансформации напряжения:

U2/U1 = 1/(1 + (−20) × 0.015) = 1.428 pu.

Значение параметра Voltage step per tap, pu должно быть выбрано в соответствии со значением, указанным для параметра Minimum tap position. Следуйте этому ограничению согласно приведенному выше уравнению:

Minimum tap position × Voltage step per tap, pu > −1.

Например, если значение Voltage step per tap, pu равно 0.05 о.е., минимальное значение, которое можно указать для параметра Minimum tap position, составляет −19. Значение −20 дает бесконечное отношение напряжений, а значение меньше −20 приводит к отрицательному отношению напряжений, что неприменимо.

Значение по умолчанию	`0.015`
Имя для программного использования	`n_per_tap_pu`
Вычисляемый	Да

Three-Winding Transformer (Three-Phase)

Описание

Уравнения

Переменные

Порты

Ненаправленные

Вход

Параметры

Основные

Сопротивления

Переключатель ответвлений обмоток

Примеры