Zarko - Tronamotni_transformator

SveuiliteuZagrebu,Fakultetelektrotehnikeiraunarstva

TRONAMOTNI ONA O NI TRANSFORMATOR

Prof.dr.sc.Damir arko

Poslijediplomskidoktorskistudij,kolegijTRANSFORMATORI

OsnovneprimjenetronamotnihtransformatoraTronamotni transformator osim primarnog i sekundarnog ima i tercijarni namot ija namjena moe biti za: povezivanje tri sustava razliitih naponskih razina, napajanje pomone opreme u trafostanici koja radi na naponu niem od napona VN ili SN strane strane, prikljuak sinkronih ili statikih kompenzatora za regulaciju jalove snage i napona u sustavu. Ako je tercijarni namot spojen u trokut bez prikljuka vanjskih troila, onda se on naziva stabilizacijskim namotom i njegove osnovne namjene su: j j g j omoguavanje toka struje treeg harmonika ime se postie gotovo sinusni valni oblik induciranog napona, stabilizacija neutralne toke u sluaju nesimetrinog optereenja transformatora.

Tronamotnitransformator

1

OsnovnizakonitronamotnihtransformatoraBudui da tercijarni namot ulanuje isti magnetski tok kao primarni i sekundarni namoti, inducirani napon po zavoju je jednak za sve namote pa za tronamotni transformator vrijedi: i f ij di

I2 I1 Z1 U1 E1 w1 Z2 E2 w2 I3 U3 U2E1 w1 = E 2 w2 E 2 w2 = E 3 w3 E1 w1 = E 3 w3E1 E2 E3 = = w1 w2 w3

Z3 E3 w3


2

OsnovnizakonitronamotnihtransformatoraU normalnom pogonu sume protjecanja sva tri namota su jednake protjecanju za magnetiziranje jezgre, tj. vrijedi

I1w1 + I2w2 + I3w3 = 0 Budui da je

E1 E2 E3 = = , w1 w2 w3

E3 E1 E2 vrijedi I1w1 + I2w2 + I3w3 = I1E1 + I2E2 + I3E3 0. w1 w2 w3Napisana jednadba predstavlja zakon ouvanja energije prema kojemu ukupna snaga koja ulazi u transformator u sva tri namota je jednaka nuli. U dvonamotnom transformatoru nazivne snage primarnog i sekundarnog namota su jednake, no u tronamotnom transformatoru se snaga u sva tri namota moe preraspodijeliti na beskonano mnogo naina, ovisno o optereenju sekundarnog i t ij t j k d tercijarnog namota. tTronamotnitransformator 3

Nadomjesnashematronamotnog transformatoraTronamotni transformatori se najee prikazuju T nadosmjesnom shemom u kojoj se zanemaruje poprena grana, tj. struja magnetiziranja. Svaki namot ulanuje dio rasipnog toka preostala dva namota stoga optereenje namota, jednog namota utjee na napone u druga dva namota.

Z1 = R1 + jX1 Z2 = R2 + jX2 Z3 = R3 + jX 3Rasipne reaktancije pojedinanih namota mogu imati i negativne vrijednosti ovisno o tome kako je rasipni tok jednog namota ulanen drugim namotom kada je transformator optereen Negativna impedancija je virtualna vrijednost kojom se optereen. korektno uzimaju u obzir prilike na stezaljkama transformatora, no ona nije nuno primjenjiva za analizu pojedinanih namota. Rasipni tok utjee i na iznose ekvivalentnih otpora namota zbog poveanih gubitaka nastalih induciranjem vrtlonih struja od rasipnih polja susjednih namota.Tronamotnitransformator 4

Nadomjesnashematronamotnog transformatoraZa odreivanje impedancija kratkog spoja pojedinih namota potrebno je izvriti pokuse kratkog spoja u kojima se jedan namot napaja, drugi namot je kratko spojen, a stezaljke preostalog namota su otvorene. Na taj nain se odreuju impedancije parova namota Z12, Z13 i Z23.

Z2

I2

I1 U1

Z1 Z3 I3 U2

2 w1 S 12 Z12 = Z1 + Z2 uk 12% = Z12 n2 100% w2 U1n 2 w1 S 13 Z13 = Z1 + Z3 uk 13% = Z13 n2 100% U1n w3 2 w2 uk 23% = Z23 Sn23 100% 2 Z23 = Z2 + Z3 U2n w3


5

Nadomjesnashematronamotnog transformatoraUvodi se bazni napon i za njega se definira

Z12b

2 uk 12% Ub = 100 Sn12

Z13b =Z23b

uk 13% U 100 Sn13

2 b

Z12 b = Z1 + Z2 Z13b = Z1 + Z3 Z23b = Z2 + Z3

2 uk 23% Ub = 100 Sn23

Impedancije kratkog spoja pojedinanih namota onda iznose

1 ( Z12b + Z13b Z23b ) 2 1 Z2 = ( Z12b + Z23b Z13b ) 2 1 Z3 = ( Z13b + Z23b Z12b ) 2 Z1 =Tronamotnitransformator 6

Proraunimpedancija tronamotnog transformatora (primjer)Nazivni podaci: 100/100/30 MVA, 220/66/11 kV Pokus kratkog spoja: ur12%=0,3 %, u12%=15 % za Sn12=100 MVA, , , , ur13%=0,11 %, u13%=7,8 % za Sn13=30 MVA, ur23%=0,1 %, u23%=3,15 % za Sn23=30 MVA, j p p p Reaktancije iotpori u proraunatizabazninaponUb=220kV:2 u 12% Ub 15 2202 = = 72,6 X12 = 100 Sn12 100 100 2 u 13% Ub 7,8 7 8 2202 X13 = = = 125,84 100 Sn13 100 30 2 u 23% Ub 3,15 2202 = = 50,82 X23 = 100 Sn23 100 30 2 ur 12% Ub 0,3 2202 = = 1,452 R12 = 100 Sn12 100 100 2 ur 13% Ub 0 11 2202 0,11 R13 = = = 1,7747 100 Sn13 100 30 2 ur 23% Ub 0,1 2202 = = 1,613 R23 = 100 Sn23 100 30

Reaktancijeiotporiujedininimvrijednostima proraunatizaUb=220kV iSb=100 MVA:x12 = X12 Sb 100 = 72,6 = 0,15 2 Ub 2202 S 100 x13 = X13 b = 125,84 = 0,26 2 Ub 2202 S 100 x23 = X23 b = 50,82 = 0,105 2 Ub 2202 r12 = R12 Sb 100 = 1 452 1,452 = 0,003 0 003 2 Ub 2202 S 100 r13 = R13 b = 1,7747 = 0,00367 2 Ub 2202 S 100 r23 = R23 b = 1,613 = 0,00333 2 Ub 22027


Proraunimpedancija tronamotnog transformatora (primjer)Parametrinadomjesnesheme1 1 0,15 0 26 0 105 0 1525 ( x12 + x13 x23 ) = ( 0 15 + 0,26 0,105) = 0,1525 2 2 1 1 x2 = ( x12 + x23 x13 ) = ( 0,15 + 0,105 0,26 ) = 0,0025 2 2 1 1 x3 = ( x13 + x23 x12 ) = ( 0,26 + 0,105 0,15) = 0,1075 2 2 x1 = 1 1 0,003 0,00367 0,00333 0 00167 ( r12 + r13 r23 ) = ( 0 003 + 0 00367 0 00333) = 0,00167 2 2 1 1 r2 = ( r12 + r23 r13 ) = ( 0,003 + 0,00333 0,00367 ) = 0,00133 2 2 1 1 r3 = ( r13 + r23 r12 ) = ( 0,00367 + 0,00333 0,003) = 0,002 2 2 r1 =jx j0,1525 z1 = r1 + j 1 = 0,00167 + j z2 = r2 + jx2 = 0,00133 j0,0025 z3 = r3 + jx3 = 0,002 + j0,1075


8

Padnaponau tronamotnom transformatoru (primjer)Optereenjetransformatora SNnamot:S2 =70MVA,cos2=0,8ind. NNnamot:S3 30 MVA, cos3 0,6 ind. NN namot: S3 =30MVA,cos3 =0,6ind.

u% = 100 ( rpu cos + x pu sin )

relativno optereenje u relativnooptereenjeuodnosunabaznusnaguSb

2 =

u2% = 100 2 ( r2 cos 2 + x2 sin2 ) = 100 0,7 ( 0,00133 0,8 0,0025 0,6 ) = 0,0305 % u3% = 100 3 ( r3 cos 3 + x3 sin3 ) = 100 0,3 ( 0,002 0,6 + 0,1075 0,8 ) = 2,616 %Efektivni faktor snage i relativno optereenje VN namota se raunaju rjeavanjem jednadbi koje slijede iz jednakosti radne i jalove snage koja se prenosi sa VN namota na SN i NN namote.

S 30 S2 70 = = 0,7, 3 = 3 = = 0,3 Sb 100 Sb 100

1 cos 1 = 2 cos2 + 3 cos3 = 0,7 0,8 + 0,3 0,6 = 0,74 1 cos 1 = 2 sin2 + 3 sin3 = 0 7 0,6 + 0,3 0,8 = 0,66 i i 0,7 0 6 0 3 0 8 0 66Izjednadbislijedi

1 = 0,99, cos1 = 0,75, sin1 = 0,67 , , , , ,Tronamotnitransformator 9

Padnaponau tronamotnom transformatoru (primjer)PadnaponauVNnamotuiznosi

u1% = 100 1 ( r1 cos 1 + x1 sin1 ) = 100 0,99 ( 0,00167 0,75 + 0,1525 0,67 ) = 10,24 %Padovinaponazasvekombinacijenamotaiznose

u12% = u1% + u2% = 10,24 0,0305 = 10,20 % u13% = u1% + u3% = 10,24 + 2,616 = 12,86 % u23% = u2% + u3% = 0 0305 + 2 616 = 2 65 % 0,0305 2,616 2,65U proraunu pada napona u23% napon u2% je uzet u obzir s negativnim predznakom zato to se taj napon sumira u smjeru suprotnom od smjera struje kroz SN namot. Vano je primijetiti da je doprinos SN namota padu napona u12% negativan, tj. unato induktivnom karakteru tereta prikljuenog na stezaljke SN namota utjecaj negativne namota, (kapacitivne) rasipne reaktancije tog namota je takav da ona doprinosi poveanju napona VN i NN namota.


10

Stabilizacijskinamot tronamotnogtransformatora (utjecajnavalnioblikinduciranognapona)Strujamagnetiziranja(bezgubitakaueljezu)

Zbog nelinearnosti krivulje magnetiziranja jezgre, za postizanje sinusnog valnog oblika magnetskog toka i induciranog napona, struja magnetiziranja e imati znaajan udio treeg harmonika koji je istofazan u sve tri faze. Ta komponenta struje moe tei u namotu spojenom u zvijezdu s nul vodom ili unutar namota spojenog u trokut.Autotransformator 11

Strujamagnetiziranjatrofaznogtransformatoras izvedenimnulvodomu u Magnetskitokjesinusnog g j g valnogoblikajersemoenul vodomzatvorititrei harmonikstrujepotrebanza harmonik struje potreban za stvaranjesinusnogtokazbog nelinearnekrivulje magnetiziranja. magnetiziranja

t

Autotransformator

12

Strujamagnetiziranjatrofaznogtransformatorabez nulvodau iZbognemogunostiprotoka treegharmonikastruje treeg harmonika struje magnetiziranjajavljasetrei harmonikmagnetskogtokau jezgrizbogkojegsedeformira jezgri zbog kojeg se deformira krivuljamagnetskogtokaivalni oblikinduciranognapona. Iznostoka ovisitipujezgre I nos toka 3 o isi tip je gre transformatora.

u

i t

1

3

t

Autotransformator

13

Magnetskitokiinduciraninapontrostupnogtransformatora (namotispojeniuzvijezdubeznulvoda)Treiharmonikmagnetskogtokajemalen,jersemoezatvoritisamo rasipnimputovimasvrlovelikimmagnetskimotporom. rasipnim putovima s vrlo velikim magnetskim otporom

Autotransformator

14

Magnetskitokiinduciraninaponpeterostupnogtransformatorailitri jednofaznatransformatora(namotispojeniuzvijezdubeznulvoda)

Treiharmonikmagnetskogtokasemoezatvoritikrozjezgrupaje njegovutjecajnavalnioblikinduciranognaponaznaajan.

e

e

t

Autotransformator

15

Transformatorsnamotimaspojenimauzvijezdubeznulvodai tercijarnimnamotomspojenimutrokut Tercijar je kratkospojeni namot malog otpora, jednoliko j j p p j j razdijeljen na sva tri stupa tako da su svi svici spojeni u seriju spoj trokut. Redovito je smjeten prvi do jezgre. Trei harmonik toka u jezgri e u tercijaru inducirati istofazne napone koji e kroz taj namot protjerati struju treeg harmonika. Ta struja e kompenzirati djelovanje toka koji ju je inducirao na nain d u j i da e jezgri preostati samo mala k i t ti l komponenta t k t t toka treeg harmonika potrebna za induciranje struje u tercijaru. Svi drugi namoti namotani oko istih stupova stoga vie nee ulaniti trei harmonik toka, tj. nee doi do deformacije napona u njima. j

Autotransformator

16

Primjernesimetrinogoptereenjadvonamotnog transformatoraAnalizirajmo dvonamotni peterostupni transformator u spoju Yyn na ijem sekundaru je optereena samo jedna faza. U tom sluaju e doi do znaajne deformacije primarnog napona zbog nemogunosti zatvaranja nulte komponente struje kroz primarni namot.

1U

Nadomjesna shema za nultu komponentu struje

1W

2U

1V

ZT=1,0 pu

2W

2V

X0 45Xd 1015 Xd X0

Documents

Zarko - Tronamotni_transformator