CC BY
15
водство по испытанию на воздействие солнечной радиации. Введён 01-03-1990 - М.: ФГУП Стандартинформ, 2006, - 15 с.
4. ГОСТ 14254-96 Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (код 1Р). Введён 01-01-1997 - М.: ФГУП Стан-дартинформ, 2007, - 32 с.
5. ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды (с Изменениями № 1, 2, 3, 4, 5). Введён 01-01-1971 - М.: ФГУП Стандартинформ, 2010, - 55 с.
КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОИ МОЩНОСТИ С
_ _ _ _ _ _ »» _
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОБСТВЕННОЙ ЕМКОСТИ
ТРАНСФОРМАТОРА
Жигалов Сергей Александрович
Магистрант кафедры Электротехнические комплексы и системы, Сибирский федеральный университет Политехнический институт, г. Красноярск
Селиверстов Олег Сергеевич
Магистрант кафедры Электротехнические комплексы и системы, Сибирский федеральный университет Политехнический институт, г. Красноярск
Степанов Андрей Геннадьевич
Научный руководитель канд. техн. наук кафедры Электротехнические комплексы и системы, Сибирский федеральный университет Политехнический институт, г. Красноярск
АННОТАЦИЯ
В данной статье рассматривается возможность применения способа ком-пенсации реактивной мощности за счет собственной ёмкости силового транс-форматора, в котором изолированные листы электротехнической стали используются в качестве обкладок конденсатора.
ABSTRACT
This article considers the possibility of applying the method of reactive power compensation at the expense of their own capacity power transformer in which insulated electrical steel sheets are used as capacitor plates.
Ключевые слова: Трансформатор, конденсатор, пластины(обкладки), изоляция.
Keywords: Transformer, capacitor, plates (plates ) , isolation.
Анализ зарубежной и отечественной литературы показал, что индивидуальную компенсацию можно осуществить, применяя нетрадиционные компенсирующие устройства.
К таким устройствам относится трансформатор, в котором изолированные листы электротехнической стали используются в качестве обкладок конденсатора (компенсированный трансформатор) [3] (рисунок 1).
Трансформатор (рисунок 1), содержит магнитопровод с обмоткой 5, имеющий нечетные пластины электротехни-
ческой стали 1 и четные 2, разделенные слоем изоляции 3. Пластины 1 и 2 выполняют роль обкладок конденсатора при подключении их с помощью выводов 4 к обмотке трансформатора 5. Пластины 1 и 2 имеют срез угла и набраны в магнитопроводе поочередно срезом в разные стороны, выступающие углы образуют выводы 4, с помощью которых пластины подключают к обмоткам.
Рисунок 1 - Магнитопровод шихтованного трансформатора: 1 - нечётные пластины магнитопровода; 2 - чётные пластины магнитопровода; 3 - изоляция между пластинами; 4 - выводы; 5 - обмотка трансформатора.
Трансформатор работает следующим образом. При подаче напряжения на обкладки конденсатора изоляция между пластинами находится под фазным напряжением.
Трансформатор потребляет из сети реактивную мощность, а конденсатор генерирует реактивную мощность. Потребление реактивной мощности из сети уменьшается, а значит снижаются потери, вызванные перетоками реактивной мощности по элементам сети.[1,2]
Математическая модель компенсированного трансформатора. Моде-лирование работы компенсированного трансформатора осуществлялось в системе МАТЪАБ Simylinc, которая позволяет задавать задачи математической физики с помощью графических блоков и решать эти задачи с высокой точностью.
Т.к. электромагнитная система трехфазного трансформатора работает раздельно, то пример приводим для одной фазы трансформатора ТМ 400/10.
Рисунок 2 - Схема замещения трансформатора: 1 ное напряжение обмотки ВН; 3 - обмотка НН;
обмотка ВН; 2 - магнитопровод-конденсатор, подключенный на фаз-
Рисунок 3 - Модель компенсированного трансформатора в системе МАТЪАВ, на примере трансформатора ТМ 400/10.
Имитация рабочих процессов в трансформаторе проводилось в режиме чисто активной нагрузки (cosф=1), при подключении конденсатора к обмот-кам высокого напряжения (рисунок 2, 3). При этом второе уравнение Кирх-гофа в дифференциальной форме будет иметь вид:
Формула для расчёта ёмкости конденсатора[4, с.16]:
£n-£-S • (N-1)
С, =-
2 •А^Ю-
(2)
Ui — Zi r + L11
dt
1
dt + С
i
| i3 dt
где - e0 - диэлектрическая постоянная e0 = 8,85 •lO-12
Ф/м; ^ - диэлектрическая проницаемость среды, o.e. для принятой изоляции конденсатора «неорганическая плёнка
Е 0
(1)
где
ил
i
SiO2»
мгновенное значение напряжения
Г,
и токов питания, первичной обмотки и конденсатора; ' 1
L
-- - активное сопротивление обмотки и собственная ин-
дуктивность обмотки; К - ёмкость конденсатора.
= 4; S - площадь обкладки конденсатора, м2; N -количество пластин, шт; Д - толщина диэлектрика Д=0,034, мм.
Результаты моделирования. Получены значения реактивной мощности Q (рисунок 4), потребляемой трансформатором со стороны сети; вычислен cosф трансформатора (рисунок 5); с учётом компенсации реактивной мощности и без, при загрузке от 0 до 120%.
Рисунок 4 - Зависимость потребления трансформатором реактивной мощности Q от кз: Q1 - при подключении ёмкости С=891,1 нФ; Q2 - без компенсации
Рисунок 5 - Зависимость cosф от коэффициента загрузки кз: cosф1 - при подключении ёмкости С=891,1 нФ; cosф2 - без компенсации
Из рисунков 4 и 5 видно, что при подключении конденсатора ёмкостью С=891,1 нФ к обмоткам ВН реактивная мощность, потребляемая трансформатором со стороны сети, при коэффициенте загрузке близкому к 1, полностью компенсируется. Так же при загрузке трансформатора более 0,5 номинального улучшается cosф из-за роста потребления реактивной индуктивной мощности, компенсируемой реактивной ёмкостной мощностью конденсатором.
Использование предлагаемого трансформатора обеспечивает следующие преимущества:
- возможность получения большой ёмкости при ограниченных объемах магнитопровода.
- внедрение данного подхода не значительно увеличивает геометриче-ские размеры магнитопровода, поэтому маг-нитопровод со встроенным конденсатором, можно с легкостью устанавливать в стадартный размер бака для данного трансформатора.
- минимальные затраты, за счёт того, что пластины, корпус и изоляция уже созданы, и стоимость будет определяться лишь качеством изоляции, т. е. изменением технологии изготовления трансформаторов.
- средний срок службы трансформатора 25-30 лет, срок службы конденсатора при правильно подобранной изоляции и напряжённости поля этой изоляции 20-30 лет, применение данного подхода не уменьшит срок службы трансформатора.
- минимальные расходы материалов, за счёт того, что пластины, корпус и изоляция уже созданы.
- встроенный конденсатор позволяет полностью компенсировать реактивную мощность своего трансформатора.
Недостатки:
- не регулируемая ёмкость конденсатора, требуется разрабатывать регулирующее устройство, что усложнит конструкцию.
- в случае повреждения в данной конструкции, можно считать её не ре-монтопригодной, потому что мало кто из организаций по ремонту возьмётся за ремонт, поэтому необходимо точно спроектировать и собрать магнитопровод, что бы уменьшить вероятность повреждений.
- с увеличением мощности и напряжения особенно для 500 кВ, труднее подобрать необходимую толщину изоляции между обкладками.
Список литературы:
1. А. с. 1391369 СССР, Н0Ш27/24. Трансформатор / А. И. Грюнер, Ю. П. Попов, А. Ю. Южанников и Е. Ю. Лохма-кова (СССР) №4080214/24-07; Заявлено 6.10.85; Опублик. 05.05.86, Бюл.№ 11 - 4 с.
2. А. с. 1391369 СССР, Н0№27/24. Трансформатор/ Ю. П. Попов, А. Ю. Южанников (СССР) №4138034/24-07; Заявлено 5.05.85; Опублик. 22.10.86, Бюл.№19 - 4 с.
3. Индивидуальная компенсация реактивной мощности на электрифицированном транспорте/ Ю. П. Попов, Е. Ю. Сизганова, Л. С. Синенко, А. Ю. Южанников // Сб. трудов IV Международной науч. конф. «Эффективность и качество энергоснабжения промышленных предприятий». Украина. Мариуполь. 2000 г. С. 239-240.
4. Ренне В.Т. Электрические конденсаторы - Л.: Энергия, 1989. - 558с.
