„Villamos forgógépek és transzformátorok”Szakmai Nap · transzformátor korlátozási tulajdonságai határozhatók meg. Köszönöm megtisztelő

VILLAMOS ENERGETIKA TANSZÉKBUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM

„Villamos forgógépek és transzformátorok” Szakmai Nap

Györe Attila

Szupravezetős ÖnkorlátozóTranszformátor

Közreműködők

Erdélyi IstvánGyöre Attila Horvát Máté

Dr. Semperger SándorTihanyi ViktorDr. Vajda István

Tartalom

� Szupravezető anyagok� Szupravezetős zárlati áramkorlátozók� Önkorlátozó Transzformátor felépítése, működése� Önkorlátozó Transzformátor mérőrendszere� Szupravezető gyűrű mérése

� Légmagos tekercs� Transzformátoros állapot� Hirtelen rövidzárlat

� Elért eredmények

Szupravezető anyagok

Szupravezető anyag B-T-J felülete

Hőmérséklet

Indukció

Áramsűrűség

Krit ikus J-B-T felület

MHS MHS

A felületen belül:

szupravezetési állapotA felületen kívül:

normál állapot

Szupravezető anyagok

Szupravezetős zárlati áramkorlátozók

Főbb követelmények

� Normál, üzemi áramokkal szemben megfelelően kicsi (elhanyagolható) impedanciát képviseljen. Normál üzemmódban a ZÁK vesztesége a védendő kör teljesítményének néhány tized százaléka illetve feszültségesése a hálózat névleges feszültségének maximum néhány százaléka legyen.

� A zárlati áramokkal szemben meghatározott nagy impedanciát képviseljen, tehát hatásosan korlátozza a tranziens áramokat, és az előírt (névlegesnél nagyobb) értékre az állandósult zárlati áramot.

� Működése gyors legyen, hogy a zárlati áramnak már az elsőamplitúdó-csúcsát is hatásosan csökkentse.

� A zárlati áramot meghatározott ideig (amíg a megfelelőmegszakító azt meg nem szakítja) hatékonyan csökkentse, valamint korlátozza a zárlati áramok által okozott termikus igénybevételeket.

Szupravezetős ZÁK fajtái

� Rezisztív típusú � Induktív típusú

Induktív áramkorlátozó felépítése

ΦΦΦΦ2

ΦΦΦΦ1

I1

I2

RSC=0

ΦΦΦΦ2

ΦΦΦΦ1

I1

I2

RSC=0

ΦΦΦΦ1

I1

RSC>>ω>>ω>>ω>>ωLm

ΦΦΦΦ1

I1

RSC>>ω>>ω>>ω>>ωLm

b) ΦΦΦΦ2≈≈≈≈0; Rsc» ωωωωLm, Zω≈ω≈ω≈ω≈Lma) ΦΦΦΦ1 ≈≈≈≈ –ΦΦΦΦ2; Rsc≈≈≈≈0, Z≈≈≈≈Zrz

Az induktív MHS ZÁK normál üzemű (a) és korlátozó üzemű (b) működése

1 Fázisú Önkorlátozó Transzformátor felépítése, működése

Cél

Egy olyan magashőmérsékletű szupravezetőt használó eszköz elkészítése, amely magában foglalja az áramkorlátozás és a transzformátor funkcióját.

1 Fázisú Önkorlátozó transzformátor

Önkorlátozó transzformátor

• Induktív MHS ZÁK bővített, tovább fejlesztett változata:

• Normál állapot = Transzformátoros üzem• Normál üzemben MHS gyűrű ellengerjeszt, így a kiegészítőoszlop fluxusa ≈ 0

• Korlátozó állapotban a szekunder oldali eredő feszültséget csökkenti le a szembe kapcsolt, osztott szekunder tekercselés, ezzel korlátozza a szekunder áramot

• Előny:• Fajlagos költsége kisebb, mint egy független induktív ZÁK-é és egy transzformátoré

• Alacsony- és szobahőmérsékletű hálózatok összekapcsolását teszi lehetővé

Egyfázisú transzformátor + Induktív ZÁK

Önkorlátozó transzformátor működése #1

Flux distribution at normal mode of the Slimformer

0,E+00

5,E-05

1,E-04

2,E-04

2,E-04

3,E-04

3,E-04

4,E-04

4,E-04

050100150200

Load resistance [Ohm]

Fluxes [W

b]

Fi1 Fi2 Fi3


Flux distribution in the limbs of the Slimformer at limitation mode

0,0E+00

5,0E-05

1,0E-04

1,5E-04

2,0E-04

2,5E-04

3,0E-04

3,5E-04

4,0E-04

050100150200250300350

Load resistance [Ohm]

Fluxes [Wb]

Fi1 Fi2 Fi3


Voltages on the Secondary at normal mode of the Slimformer

0

10

20

30

40

50

60

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6

Secondary Current [A]

Voltage [V]

Secondary Auxiliary Sum of Sec&Aux


Secondary voltages of the Slimformer at limitation mode

0

10

20

30

40

50

60

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35

Secondary current [A]

Voltage [V]

Sum of Sec&Aux Secondary Auxiliary

20 kVA-es Önkorlátozó Transzformátor

10-14-20-28Kiegészítő szekunder tekercs menetszáma(i)

10-14-20-28Fő szekunder tekercs menetszáma(i)

184,7 ASzekunder áram

108,3 VSzekunder feszültség

364Primer menetszám

826 mmOszlop magassága14,3 APrimer áram

1148 mmJárom hossza1400 VPrimer feszültség

134 mmVasmag átmérője20 kVALátszólagos teljesítmény

ÉrtékParaméterÉrtékParaméter

• Tervezett értékek:

Az elkészült elő-prototípus önkorlátozó transzformátor

Az elkészült elő-prototípus önkorlátozó transzformátor

MHS gyűrűk gyári/mért adatai

31170FRP+sönt / FRP35.012A

5,53360FRP / FRP35.013

31200FRP+sönt / FRP43.023A

63660FRP / FRP35.006

5,653000FRP / FRP35.009

5,33480FRP / CFK35.019

5,883780FRP / CFK35.016

5,453000FRP / CFK35.007

Fal vastagság [mm]

Maximális gerjesztés5 percig

[Amenet]Stabilizáló réteg a külső/belső falon

Gyűrűsorszáma

MHS gyűrűk, Ø200 mm

Mérőrendszer

Transzformátoros üzemállapot

Állandósult állapot, # 43.023-as gyűrű, Upri=400V, 28-20, Rt=444 mOhms + teljes rövidzár

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Idő [s]

Primer Voltage

Secondary Main Voltage

Secondary Voltage

Primary Current

Secondary Current

Secondary Aux Voltage

Transzformátoros üzemállapot

0

100

200

300

400

500

600

0 10 20 30 40 50 60 70

Szekunder áram [A]

Működési idő [s]

28-20

28-28

14-28

A 43.023A gyűrű különböző szekunder menetszám kombinációknál

A 10 perces működés utáni zárlat

Hirtelen rövidzár 10 perces működés után, 20 kVA Önkorlátozó Tr., # 43.023 gyűrű, Upri=500V, 14-28, Rt=444 mOhms + teljes rövidzár

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

800

0,36 0,41 0,46 0,51 0,56

Idő [s]

Primer Voltage


Secondary Voltage

Primary Current

Secondary Current


A szekunder áramok csúcsértékei különböző szekunder menetszám

kombinációnál1

3

5

7

9

299.3 V

395.8 V

502.9 V

599.9 V

697.8 V

802.2 V

894.8 V

999.7 V

1096.5 V

1197.7 V

1299.4 V

1349.2 V

1407.5 V

1448.4 V

0

100

200

300

400

500

600

700

Absolute value of the peak of the

secondary currents [A]

Number of halfperiods

Primary Voltage [V]

299.3 V

395.8 V

502.9 V 599.9 V

697.8 V

802.2 V 894.8 V

999.7 V

1096.5 V 1197.7 V

1299.4 V

1349.2 V

1407.5 V1448.4 V

1

3

5

7

9

297.5 V

396.4 V

499.2 V

596.6 V

695.7 V

744.8 V

789.8 V

888.2 V

998.9 V ser1

1050.8 V

0

200

400

600

800

1000

1200

Absolute value of the peak of the

secondary currents [A]

Number of halfperiods

Primary Voltage [V]

297.5 V

396.4 V

499.2 V

596.6 V

695.7 V

744.8 V

789.8 V

888.2 V

998.9 V ser1

1050.8 V

Hirtelen rövidzárlat

Hirtelen rövidzár, 20 kVA Önkorlátozó Tr., #43.023 gyűrű, U=1400V, 28-28, teljes rövidzár

-2500

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

0,33 0,35 0,37 0,39 0,41 0,43 0,45 0,47 0,49 0,51

Idő [s]

Primer Voltage


Secondary Voltage

Primary Current

Secondary Current


Eredmények

� A transzformátoros üzemállapotban mért 10 perces működési áramok alapján lehet meghatározni a gyűrű névleges áramát és így az önkorlátozó transzformátor állandósult állapotát

� A hirtelen rövidzárlati mérésekből meghatározható a gyűrű zárlat alatti viselkedése, aktiválása, ebből az önkorlátozótranszformátor korlátozási tulajdonságai határozhatók meg

Köszönöm megtisztelőfigyelmüket!

Documents

„Villamos forgógépek és transzformátorok”Szakmai Nap · transzformátor korlátozási tulajdonságai határozhatók meg. Köszönöm megtisztelő