Badania transformatora energetycznego w środowiskach symulacyjnych Matlab/Simulink oraz EMTP-ATP

Research of transformer in two computer programs i.e. Matlab/Simulink and EMTP-ATP
Rys. redakcja EI

Transformator jest podstawowym elementem systemu elektroenergetycznego i służy do zmiany i regulacji wartości parametrów energii elektrycznej w obwodzie napięcia i prądu przemiennego przy niezmienionej częstotliwości. Związane jest to z różnymi poziomami napięć w systemie elektroenergetycznym. Energia elektryczna generowana w elektrowniach wytwarzana jest przy napięciu, które nie przekracza 25 kV i prądzie przekraczającym tysiące amperów. Przesył energii elektrycznej o takich parametrach powodowałby bardzo duże straty, których wielkość byłaby proporcjonalna do kwadratu natężenia prądu. Dlatego też zmiana wartości napięcia i prądu w energetyce jest szczególnie ważna, z punktu widzenia ograniczania strat przesyłowych.

W artykule:

• Wyznaczenie parametrów zastępczych transformatora na podstawie danych z tabliczki znamionowej

• Badanie transformatora w stanie zwarcia

• Badanie transformatora w stanie jałowym

Występują transformatory podwyższające napięcie przy równoczesnym obniżaniu prądu, jak również takie, które obniżają napięcie. Dodatkowo transformator ­tworzy galwaniczną przerwę pomiędzy obwodem pierwotnym i wtórnym [4, 5]. Transformatory odgrywają kluczową rolę w układzie przesyłowym. Dokładna analiza warunków ich pracy przekłada się m.in. na bezawaryjną pracę systemu, co prowadzi do zwiększenia ciągłości zasilania odbiorców energią elektryczną. W niniejszym artykule zostanie zaprezentowane porównanie parametrów poprzecznych oraz podłużnych transformatora, obliczonych na podstawie parametrów znamionowych, a także wyznaczonych przy użyciu wartości napięć i prądów otrzymanych w dwóch środowiskach symulacyjnych, tj. Matlab/Simulink oraz EMTP-ATP.Poprawne modelowanie urządzeń i całego systemu elektroeanergetycznego pozwala na analizę i symulację zjawisk w nim zachodzących bez konieczności wykonywania badań eksperymentalnych, które mogą być czasochłonne i kosztowne.

Proces modelowania transformatora w różnych środowiskach komputerowych można podzielić na trzy etapy:

  • wyznaczenie parametrów zastępczych na podstawie danych odczytanych z tabliczki znamionowej,
  • wykonanie modelu układu w wybranych środowiskach symulacyjnych,
  • weryfikacja modelu polegająca na przeprowadzeniu próby biegu jałowego i próby zwarcia transformatora.

Wyznaczenie parametrów zastępczych transformatora na podstawie danych z tabliczki znamionowej

Model wirtualnego stanowiska pomiarowego w programie Matlab/Simulink został wykonany przy użyciu biblioteki SimPowerSystems. W programie EMTP-ATP wykorzystany został gotowy model transformatora BCTRAN. BCTRAN pozwala na symulowanie transformatora przy użyciu danych odczytanych z tabliczki znamionowej [6]. Parametry transformatora trójfazowego odczytane z tabliczki znamionowej zostały zaprezentowane w tabeli 1.

Tab. 1. Parametry znamionowe badanego transformatora trójfazowego
Tab. 1. Parametry znamionowe badanego transformatora trójfazowego


Program Matlab/Simulink nie oferuje gotowego modelu transformatora wykorzystującego dane znamionowe, dlatego zasadne jest obliczenie parametrów zastępczych transformatora według poniższych zależności [3]:

 

rezystancja zastępcza transformatora, w [W]rezystencja zastępcza transformatora (1)

impedancja zastępcza transformatora, w [W]:  impedancja zastępcza transformatora(2)

reaktancja zastępcza transformatora, w [W]: reaktancja zastępcza transformatora(3)

konduktancja w obwodzie magnesującym transformatora, w [S]: ƒkonduktancja w obwodzie magnesującym transformatora (4)

rezystancja gałęzi poprzecznej transformatora, w [W]: rezystancja gałęzi poprzecznej transformatora, (5)

całkowity prąd magnesujący, w [A]: ƒcałkowity prąd magnesujący (6)

reaktancja gałęzi poprzecznej transformatora, w [W]: reaktancja gałęzi poprzecznej transformatora (7)

Obliczenia zostały wykonane na poziomie napięcia UTrI = 15,75 kV. W tabeli 2. przedstawiono wyniki obliczonych parametrów transformatora w jednostkach SI.

Tab. 2. Obliczone parametry zastępcze transformatora w jednostkach SI
Tab. 2. Obliczone parametry zastępcze transformatora w jednostkach SI

 

Czytaj też: Projekt modelu laboratoryjnego linii napowietrznej do badania zabezpieczeń sieci elektroenergetycznych WN
>>>

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!


[ sieci elektroenergetyczne, badanie transformatora, symulacja, transformator energetyczny, stan zwarcia, stan jałowy ]

Wybrane dla Ciebie


Jak czyścić i konserwować urządzenia elektryczne pod napięciem?

czyszczenie urządzeń pod napięciem Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można uniknąć poważnych awarii, nadmiernych strat energii i w najgorszym wypadku (...) czytam dalej »


Nowe wtykowe złącza silnoprądowe przystosowane do podłączania mobilnych zespołów prądotwórczych do rozdzielnic nn»

Systemy fotowoltaiczne. Jak zwiększyć efektywność energetyczną?

Złącza silnoprądowe wtykowe Rola miedzi w energetyce słonecznej
Wykonane z tworzywa sztucznego odpornego na wysokie temperatury z kolorowymi oznaczeniami i znacznikami kodowymi uniemożliwiającymi błędne połączenie(...) czytam dalej » Sektor energii słonecznej umacnia się coraz bardziej. Według Solar Power Europe, w roku 2017 została zainstalowana globalnie większa moc energii fotowoltaicznej niż (...) czytam dalej »

Przeciwpożarowa kontrola instalacji elektrycznej »

Kamera termowizyjna przy badaniu sieci elektrycznej Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można uniknąć poważnych awarii, nadmiernych strat energii i w najgorszym wypadku (...) czytam dalej »


Miejskie stacje ładowania pojazdów elektrycznych - jakie mogą mieć funkcjonalności»

Licznik zużycia energii elektrycznej - na jakie parametry zwrócić uwagę?

miejska stacja ładowania Liczniki energii elektrycznej
Samochody elektryczne stają się coraz bardziej popularne. Jednak ich żywot jest uzależniony od stacji ładowania. Stacja ładowania to urządzenie elektryczne, które(...) czytam dalej » Rozwój technologii przemysłowych oraz rozwój budownictwa powodują coraz większe zapotrzebowanie na moc (...) czytam dalej »

Rozwój odnawialnych źródeł energii w Polsce »
Magazyny energi w polsce

Aparatura łączeniową i sterownicza dla automatyki przemysłowej, techniki medycznej oraz automatyki budynków... czytam dalej »


Co się stało z tymi kablami?»

Jakie bezpieczniki wybrać do projektu?

Plątanina kabli  jak sobie z nią poradzić Bezpieczniki siba
Wszelkie błędy popełnione na etapie projektowania, wykonawstwa i eksploatacji nawarstwiają się latami, stopniowo pro­wadząc do wydłużenia czasu poświęcanego na administrację systemu, zmniejszając pewność jego działania i tym samym zwiększając koszty ... czytam dalej » "Okazało się, że bezpiecznik przegrzał się, ponieważ zamontowano go w miejscu gdzie nie miał wystarczającego chłodzenia. Byliśmy w stanie znaleźć rozwiązanie tego problemu - także (...) czytam dalej»

Bezpłatne ebooki dla elektryków i nie tylko !
Ebooki dla elektryków i nie tylko

Darmowe ebooki i poradniki: projektowanie, budowa, osprzęt... (...) czytam dalej »


9/2018

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2018
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowoczesne urządzenia rozdzielcze zwiększające bezpieczeństwo pracy
  • - Projekt zasilania osiedla domków jednorodzinnych w energię elektryczną
Zobacz szczegóły
Jak zwiększyć niezawodność instalacji elektrycznej?

Jak zwiększyć niezawodność instalacji elektrycznej?

Instalacja elektryczna znajduje się w każdym budynku i jest częścią układu niskiego napięcia. Powinna być wykonana z niezwykłą starannością oraz dokładnością. Co...
Essentra Components Essentra Components
Essentra plc jest spółką notowaną w indeksie FTSE 250 i wiodącym międzynarodowym dostawcą specjalistycznych produktów i rozwiązań ....
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl