Способ определения параметров схемы замещения трансформаторов «звезда/звезда-с-нулем» для построения цифровых моделей распределительных сетей
METHOD FOR DETERMINING PARAMETERS OF EQUIVALENT CIRCUIT OF “WYE-WYE WITH GROUNDING” TRANSFORMERS FOR BUILDING DIGITAL MODELS OF DISTRIBUTION NETWORKS

Описание математической модели распределительных сетей начинается с математического описания трансформатора. В распределительных сетях с коммунально-бытовыми и смешанными нагрузками чаще всего применяются трансформаторы Y/Yн. Для того, чтобы математически описать трансформатор необходимо составить его схему замещения и определить ее параметры.
Z
Z
Z
Z
1к
2к
1х
2х
На первом этапе расчета определяются  - комплексное сопротивление первичной обмотки трансформатора в режиме короткого замыкания,  - комплексное сопротивление вторичной обмотки трансформатора в режиме короткого замыкания  - комплексное сопротивление первичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода, - комплексное сопротивление вторичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода.
Способ определения параметров схемы замещения трансформаторов «звезда/звезда-с-нулем» для построения цифровых моделей распределительных сетей, включающий регистрацию с помощью измерительного комплекса массивов токов и напряжений, определение комплексных сопротивлений   и  первичной и вторичных обмоток трансформатора в режиме короткого замыкания, комплексных сопротивлений  и  первичной и вторичной обмоток трансформатора в режиме холостого хода и определение комплексных проходимостей  и , характеризующих магнитную систему первичной и вторичной обмоток трансформатора:
Z
Fe
и комплексного сопротивления , учитывающего размагничивающее действие вихревых токов в баке трансформатора:
Z
Fe
=
где  - комплексное сопротивление нулевой последовательности трансформатора.
Для доказательства адекватности математической модели трансформатора, некоторые расчетные величины будут сравниваться с данными, снятыми с трансформатора со схемой соединения обмоток «звезда-звезда-с-нулем».
Новые существенные признаки
Z
Z
Z
Z
0
,
2к
2х
Fe
1. Определение по величинам изначение сопротивления , учитывающее влияние вихревых токов в баке трансформатора.
Y
Y
,
11
12
2. Определение проводимостей и  характеризующих магнитную систему трансформатора.
Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы для достижения технического результата, на который распространяется исчерпываемый объем правовой охраны.
Технический результат
Технический результат заключается в возможности определения параметров математической модели трансформатора со схемой соединения «звезда-звезда-с-нулем» и обеспечения сходимости опытных и расчетных величин в соответствии с законами электротехники.
На фиг.1 изображена схема замещения трансформатора со схемой соединения обмоток «звезда/звезда-с-нулем».
На фиг.2 изображена проверка сходимости вещественной и мнимой части рассчитанных первичных токов трансформатора.
Расчет проводится на основе расчетной схемы, представленной на фиг. 1, и ее системы уравнений, составленных по законам Кирхгофа:
Y
Y
Z
U
11
,
12
Fe
.
a
После определения параметров а также , начальная фаза напряжения  принимается равной нулю:
a,
b,
c
ab,
bc,
ca
b
c
U
U
Анализируя треугольники фазных UUU и линейных напряжений UUU, по теореме косинусов определяются начальные фазы напряжений и
и записываем комплексные значения фазных напряжений на выходе трансформатора:
a,
b,
c
модули UUU- значения фазных напряжений, зарегистрированных измерительным комплексом в текущий момент времени.
a,
b,
c,
a,
b,
c
На основании экспериментальных для каждого промежутка времени значений PPPQQQзапишем комплексные значения мощностей на выходе трансформатора:
Также, основываясь на данных измерительного комплекса и значении фазовых углов, для выбранного промежутка времени, запишем комплексные значения вторичных токов трансформатора:
Выполним проверку произведенных вычислений с данными полученными с помощью измерительного комплекса, результаты проверки приведены в таблице 1
Таблица 1. Сравнение опытных и расчетных значений модуля I<sub>N</sub>
<b>IN опыт</b>
51,6
40,86
43,19
43,67
39,24
56,72
39,1
50,59
52,48
53,03
<b>IN расчет</b>
51,6
40,86
43,19
43,67
39,24
56,72
39,1
50,59
52,48
53,03
По второму закону Кирхгофа определяются ЭДС вторичных обмоток трансформатора (уравнения 8-10):
Z
Z
Z
a
,
b
,
c
где  - эквивалентные комплексные сопротивления фазных нагрузок трансформатора:
Так как расчеты выполняются с электрическими величинами, приведенными ко вторичным напряжениям, то ЭДС первичных обмоток трансформатора равны:
На основании уравнений магнитной системы трансформатора, связывающей первичные и вторичные токи трансформатора, определяются величины первичных токов (уравнения 5-7).
Результаты проверки полученных значений по первому закону Кирхгофа приведены на фиг. 2.
Массив значений фазных напряжений источника позволит оценить колебания напряжений в сети 10 кВ на уровне напряжений в сети 0,4 кВ, и может быть использован в расчетах суточных и недельных режимов, что позволяет получить более достоверную информацию о реакции сети на запрашиваемые мощности потребителей.
Используя массивы UAи, UBи, UСи, Za, Zb, Zc, суточных графиков нагрузки, математическое описание сети 10 кВ и трансформатора, позволяет получить массивы расчетных значений Ua, Ub, Uc, Iat, Ibt, Ict, Int, Pa, Pb, Pc, Qa, Qb, Qc, сравнение которых с исходными данными подобных массивов позволит сделать вывод об адекватности математической модели сети 10 кВ и трансформатора.