CC BY
2УДК 621.317 Исмиева Н.Г., Валиева Л.Ф.
Исмиева Н.Г.
заведующий лабораторией Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности (г. Баку, Азербайджан)
Валиева Л.Ф.
лаборант
Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности (г. Баку, Азербайджан)
АНАЛИЗ МЕТОДОВ СНИЖЕНИЯ И ОГРАНИЧЕНИЯ АСИММЕТРИИ В ТРАНСФОРМАТОРАХ
Аннотация: поскольку трансформаторы считаются важнейшим оборудованием электрораспределительной сети, проблемы, возникающие при работе трансформаторов, оказывают негативное влияние на работу всей системы. Поэтому очень важно изучать несимметричные режимы при работе трансформаторов, так как длительный несимметричный режим может привести к нарушению изоляции и потерям энергии в сети. По этой причине исследование несимметричных режимов трансформаторов остается актуальной задачей.
Ключевые слова: несимметричный режим, трансформатор, изоляция, генератор, асимметрия.
Несимметрия тока и напряжения отрицательно влияет на работу всей энергосистемы. Асимметрия тока снижает эффективность и производительность производства, передачи и распределения электроэнергии. А асимметрия напряжения снижает эффективность, производительность и прибыль на уровне
потребления и использования. Тремя категориями несимметрии, которые способствуют негативному влиянию несимметрии на энергосистему, являются: несимметрия тока, несимметрия напряжения и одновременное возникновение несимметрии тока и напряжения. В результате несимметрии токов снижается мощность трансформаторов и КПД двигателей. Другими словами, ток обратной последовательности увеличивает потери в кабелях энергосистемы, линиях передачи и распределения, трансформаторах и оборудовании. Отрицательные последовательные токи вызывают несимметрию напряжения. Например, несимметрия тока, вызванная очень большими однофазными нагрузками, такими как высокоскоростные тяговые системы и дуговые печи переменного тока, способствует различному падению напряжения на трех сбалансированных фазах системы питания, что приводит к несимметрии напряжения. Другие негативные последствия в основном возникают из-за переходных асимметрий, вызванных неисправностями в энергосистемах. Несимметрия переходного тока возникает при однофазном замыкании на землю или междуфазном замыкании. Такие неисправности, если их не устранить вовремя, могут привести к чрезвычайно сильной несимметрии тока, что может привести к отказу системы. Реле и автоматические выключатели отводят ток короткого замыкания до того, как он превысит характеристику (in)2t подключенных устройств и оборудования. Работа реклоузеров может создать временную асимметрию, которая может привести к немедленной остановке реле. Это происходит потому, что параметр обратной последовательности превышен из-за временной асимметрии. Также схема однофазного переключателя (ОДП) применяется для повышения надежности систем передачи и дополнительно повышает надежность электрически близких генераторов. Однако генераторы и трансформаторы могут подвергаться воздействию условий обратной и нулевой последовательности в течение 60 циклов или дольше с помощью SPS. В течение этого времени, поскольку система будет работать только в двух фазах, генератор будет подвергаться нагреву из-за тока обратной последовательности, а трансформатор будет подвержен циркулирующему току нулевой последовательности. Но какие
методы следует использовать для уменьшения несимметрии в трансформаторе? Какая здесь связь между группами связи трансформаторов и несимметрией? Ответ на этот вопрос был исследован в диссертации. Существует несколько уровней и подходов к уменьшению асимметрии напряжений и токов. Асимметрию можно ограничить или уменьшить путем:
Внедрение правил и стандартов, касающихся:
Строительство оборудования и линий электропередачи.
-Принятие стандартов допустимых уровней несимметрии тока и напряжения.
-Структурные изменения однофазных нагрузок - как со стороны производства, так и со стороны потребителя.
-Регуляторы напряжения однофазные.
Балансировочные компенсаторы
Применение правил и стандартов, связанных с проектированием оборудования и линий электропередачи, обеспечит систематический и экономически эффективный способ уменьшения асимметрии в энергосистеме. Эта начальная фаза несимметричного уменьшения гарантириует, что генераторы, линии электропередачи, трансформаторы, распределительные устройства и трехфазные двигатели проектируются и производятся симметричными. Например, сопротивление в каждой фазе генератора и двигателя одинаково и симметрично относительно друг друга. Линии передачи и распределения разнесены и перемещены, чтобы уменьшить асимметрию.
NEMA, Ши CIGRE/CIRED JWG C4.103 провели исследования и анализ с целью установления стандартов несимметрии тока и напряжения энергосистемы. Когда эти стандарты выбраны в качестве приемлемых уровней несимметрии тока и напряжения, к соответствующим агентствам могут быть применены штрафы для уменьшения несимметрии. Например, штрафы могут быть наложены на коммунальные предприятия и потребителей за поддержание дисбаланса на стандартном уровне. Таким образом, коммунальные предприятия обязаны обеспечивать потребителей надежным электроснабжением, и им не разрешается
иметь асимметричный уровень, превышающий уровень, указанный в стандартах. Аналогично, клиентам не разрешается создавать асимметрию, выходящую за пределы предусмотренного уровня.
2. Одной из основных целей асимметричной редукции является эффективное использование наиболее эффективного метода редукции. Структурирование является одним из таких экономически эффективных методов. Например, перестановка или перераспределение всех однофазных нагрузок поровну между всеми тремя фазами может уменьшить асимметрию. Это относится к распределению электроснабжения частных домов или альтернативным подключениям к рядам домов в жилых районах, к электроснабжению каждого этажа в коммерческих зданиях или к уличным фонарям. Также уровень асимметрии можно снизить, организовав каскады соединения между распределительными трансформаторами и первичным фидером. Подключения трансформатора в энергосистему:
У-образное соединение: цепи имеют разные уровни эффективности уменьшения асимметрии. Однако их можно выбирать с учетом инвестиций, затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание. Однофазное подключение и У-образные схемы подключения являются наиболее экономичным методом ослабления помех. Но схема У-подключения более эффективна, чем однофазная.
Однофазное подключение: при таком расположении один трансформатор питается от двух фаз. Одна из выходных фаз подключена к контактной сети, питающей поезд, а другая — к рельсам в качестве пути обратного тока. Следовательно, при таком расположении каждую из различных фаз трехфазной системы можно сбалансировать путем систематического распределения базы фазового соотношения по нагрузке.
Трансформатор Скотта: это два однофазных трансформатора со специальным коэффициентом трансформации, подключенных к трехфазной системе. Подключение таково, что выход при двухфазной ортогональной системе напряжения обеспечит подключение двух однофазных систем.
Трансформатор Леблан. Трансформатор Штайнмеца: Трансформатор Штайнмеца представляет собой трехфазный трансформатор, разработанный с функцией балансировки мощности. Он состоит из конденсатора и дросселя, рассчитанных таким образом, что пропорциональность повышающей нагрузки создает сбалансированную систему. Однако далее говорится, что для достижения эффективной балансировки должно быть выполнено следующее условие: номинальная трехфазная мощность трансформатора должна быть равна активной мощности однофазной нагрузки.
Если конструктивных изменений недостаточно для снижения асимметрии до уровня, определенного стандартами, можно использовать оборудование, позволяющее уменьшить асимметрию. Это включает в себя:
- Однофазные регуляторы напряжения. Однофазные регуляторы используются для повышения или понижения напряжения в каждой фазе трехфазной системы для достижения симметрии. Однако следует позаботиться о том, чтобы не возникала асимметрия.
- Балансировочные компенсаторы: они могут быть выполнены в виде реактивных блоков или переключающих компенсаторов. В некоторых случаях использование шунтирующих компенсаторов и устройств реактивного сопротивления является лучшим способом восстановления симметрии. Например, если дисбаланс тока вызван дуговой печью, то можно использовать шунтирующий компенсатор. Шунтирующий компенсатор не только уменьшает дисбаланс, но также снижает реактивный ток, гармоники, мощность и любые другие величины, ухудшающие качество нагрузки. Кроме того, если несимметрия тока возникает в промышленной среде, где большие однофазные нагрузки с фиксированными параметрами не могут быть сконфигурированы для достижения баланса, можно использовать реактивный балансировочный компенсатор.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Пириева Н.М., Гусейнов З.Х. Анализ неисправностей в силовых трансформаторах. Международный научный журнал «Вестник науки» № 7 Том 4 (64) 2023 г. С 297-304;
2. Мамедова Г.В., Пириева Н.М., Ширинова М.Ч. Диагностика силовых трансформаторов // Интернаука: электрон. научн. журн. 2023. № 6(276);
3. Rzayeva S.V., Ganiyeva N.A., Piriyeva N.M., Modern approaches to electrical equipment diagnostics. international Journal on "Technical and Physical Problems of Engineering" (IJTPE) - Issue 58, Volume 16, Number 1, March 2024;
4. Рагимли И.Н., Рзаева С.В., Алиев Х.З. Диагностика и мониторинг силовых трансформаторов. Universum: технические науки. - 2022. - №2. 11-6 (104). - С. 3235;
5. Rzayeva S.V., Piriyeva N.M., Ganiyeva N.A. Modern methods of diagnostics of electric power equipment. The 19th International Conference on "Technical and Physical Problems of Engineering" 31 October 2023 International Organization of IOTPE. Ruminiya s.105-110;
6. Пириева Н.М., Гусейнов З.Ф. Характеристики синхронных двигателей. Международный научный журнал «Вестник науки» № 3 (60) Том 4. С.241-246;
7. Н.М.Пириева. Асинхронный электродвигатель с эффективной системой охлаждения. Проблем Энергетика №4, Баку, 2020 с 34-40;
8. Пириева Н.М., Ахмадли А.Н. Сравнения электрических генераторов применяемые в ветроэлектрических установках. Международный научный журнал «ВЕСТНИК НАУКИ. № 1 (70) Том 3. 2024 с.975-986;
9. Маруфов И.М., Пириева Н.М., Ганиева Н.А., Мухтарова К.М. Повреждение изоляции обмотки статора электрических машин. Проблемы энергетики №2, Баку, 2019, стр. 82-85;
10. Абдуллаев Я.Р., Керимзаде Г.С., Пириева Н.М., Маруфов И.М. Применение управляющего индукционного левитатора в ветрогенераторе с
вертикальной осью. Известия Высших Технических Школ Азербайджана. Баку. 2020. № 2 (124)., т. 22, стр. 54-60;
11. Mammadov N. "Selection of the type of electric generators for a wind electric installation", Universum journal, Vol.102, №2 9 pp.65-67, Moscow, Russia, September 2022;
12. Пириев Г.С. Расчет при электрическом проектировании трансформаторов. «Инновационные научные исследования», Научно-издательский центр Вестник науки, № 9 Том 4 (66) сентябрь 2023, стр.328-334
Ismieva N. G., Valieva L.F.
Ismieva N.G.
Azerbaijan State University of Petroleum and Industry (Baku, Azerbaijan)
Valieva L.F.
Azerbaijan State University of Petroleum and Industry (Baku, Azerbaijan)
ANALYSIS OF METHODS FOR REDUCING AND LIMITING ASYMMETRY IN TRANSFORMERS
Abstract: since transformers are considered to be the most important equipment of the electric distribution network, problems arising during the operation of transformers have a negative impact on the operation of the entire system. Therefore, it is very important to study unbalanced modes during operation of transformers, since prolonged unbalanced mode can lead to insulation failure and energy losses in the network. For this reason, the study of asymmetric transformer modes remains an urgent task.
Keywords: asymmetric mode, transformer, isolation, generator, asymmetry.
