Энергосистема с трёхфазным трёхобмоточным трансформатором#
В данном уроке приведено описание простых шагов по созданию энергосистемы с трёхфазным трёхобмоточным трансформатором.
В данном уроке рассматривается задача, в которой осуществляется моделирование энергосистемы с номинальными напряжениями 220, 35 и 10 [кВ]. Данный энергорайон представлен нагрузками на напряжениях 35 [кВ] и 10 [кВ], питание нагрузок осуществляется от энергосистемы 220 [кВ] через понижающий трёхфазный трёхобмоточный трансформатор. В результате расчета требуется определить величину напряжения в начале и конце каждой ЛЭП.
1. Создание и настройка проекта#
Для начала требуется создать новый проект и присвоить ему название, например, Энергосистема с трёхфазным трёхобмоточным трансформатором.
На следующем шаге нужно произвести следующие настройки, рис. 1:
Настройка |
Значение |
|---|---|
Отключить |
|
2. Время моделирования |
0.2 [с] |
3. Шаг интегрирования |
0.05 [мс] |
4. Шаг дискретизации |
Рис. 1 Настройка проекта#
Примечание
Отключаем параметр , чтобы была возможность устанавливать время моделирования < 1[с]
Важно
В REPEAT VISION десятичные числа задаются через точку.
Приступим к выполнению основных шагов по созданию цепи, открыв библиотеку Электроника.
2. Создание трёхфазного источника напряжения#
Добавим блок №1 нашей цепи, для этого перенесем на рабочую область блок Трёхфазный источник напряжения.
Примечание
Этот блок представляет собой эквивалент энергосистемы, питающей данный энергорайон.
В свойствах блока №1 укажем, (см. рис. 2 ниже):
Свойство |
Значение |
|---|---|
1. Номинальное линейное напряжение источника |
230000 [В] |
2. Внутреннее сопротивление фазы источника |
1 [Ом] |
3. Внутренняя индуктивность фазы источника |
Рис. 2 Свойства блока №1#
3. Создание трёхфазного трёхобмоточного трансформатора#
Добавим на рабочую область блок №2 Трёхфазный трёхобмоточный трансформатор, который необходим для трансформации напряжения питающей сети из 220 [кВ] в 35 [кВ] и 10 [кВ].
В свойствах блока №2 задаем следующие свойства (см. рис. 3 ниже):
Свойство |
Значение |
|---|---|
1. Вид задания параметров модели |
Каталожные данные |
2. Конфигурация соединения третичных обмоток |
D11 |
3. Номинальная мощность трансформатора |
40e6 [ВА] |
4. Номинальное напряжение вторичной обмотки |
38500 [В] |
5. Номинальное напряжение третичной обмотки |
11000 [В] |
6. Номинальные потери короткого замыкания при закороченных обмотках ВН и НН |
1e-3 [Вт] |
7. Номинальные потери короткого замыкания при закороченных обмотках ВН и СН |
220000 [Вт] |
8. Номинальные потери короткого замыкания при закороченных обмотках СН и НН |
1e-3 [Вт] |
9. Номинальное напряжение короткого замыкания при закороченных обмотках ВН и НН |
22 [%] |
10. Номинальное напряжение короткого замыкания при закороченных обмотках ВН и СН |
11 [%] |
11. Номинальное напряжение короткого замыкания при закороченных обмотках СН и НН |
9.5 [%] |
12. Номинальное потери холостого хода |
54000 [Вт] |
13. Номинальный ток холостого хода |
Рис. 3 Свойства блока №2#
Примечание
Остальные свойства блока оставляем без изменения.
Важно
Приведенные свойства заданы на основе каталожных параметров трансформатора ТДТН-40000/220/38.5/11 [1].
4. Создание ЛЭП 220 [кВ]#
Для моделирования ЛЭП 220 [кВ], которая предназначена для передачи электрической энергии и мощности к трансформатору, переносим блок №3 Трёхфазное последовательное сопротивление на рабочую область, зададим ему следующие свойства, а затем размещаем и соединяем блоки в соответствии с рис. 4 ниже:
Свойство |
Значение |
|---|---|
1. Используемые элементы |
RL |
2. Активное сопротивление фазы |
18.15 [Ом] |
3. Индуктивность фазы |
Рис. 4 Свойства блока №3 и его подключение в схему#
5. Создание ЛЭП 35 [кВ]#
Для моделирования ЛЭП 35 [кВ], которая предназначена для питания нагрузки на данном напряжении, переносим блок блок №4 Трёхфазное последовательное сопротивление на рабочую область, зададим ему следующие свойства, а затем размещаем и соединяем блоки в соответствии с рис. 5 ниже:
Свойство |
Значение |
|---|---|
1. Используемые элементы |
RL |
2. Активное сопротивление фазы |
10.7 [Ом] |
3. Индуктивность фазы |
Рис. 5 Свойства блока №4 и его подключение в схему#
6. Создание ЛЭП 10 [кВ]#
Для моделирования ЛЭП 10 [кВ], которая предназначена для питания нагрузки на данном напряжении, переносим блок блок №5 Трёхфазное последовательное сопротивление на рабочую область, зададим ему следующие свойства, а затем размещаем и соединяем блоки в соответствии с рис. 6 ниже:
Свойство |
Значение |
|---|---|
1. Используемые элементы |
RL |
2. Активное сопротивление фазы |
2.94 [Ом] |
3. Индуктивность фазы |
Рис. 6 Свойства блока №5 и его подключение в схему#
7. Создание нагрузки на напряжении 35 [кВ]#
Для задания нагрузки со схемой соединения «звезда» на напряжении 35 [кВ] добавим блок блок №6 Трёхфазная последовательная нагрузка, соединённая звездой. Переносим одноимённый блок №6 на рабочую поверхность и указываем необходимые свойства, а затем размещаем и соединяем блок в соответствии с рис. 7 ниже.
Значение |
|
|---|---|
1. Используемые элементы |
RL |
2. Номинальное линейное напряжение |
35e3 [В] |
3. Трехфазная активная мощность |
12e6 [Вт] |
4. Индуктивная мощность |
9e6 [ВАр] |
Рис. 7 Свойства блока №6 и его подключение в схему#
8. Создание нагрузки на напряжении 10 [кВ]#
Для задания нагрузки со схемой соединения «треугольник» на напряжении 10 [кВ] добавим блок блок №7 Трёхфазная последовательная нагрузка, соединённая треугольником. Переносим одноимённый блок №7 на рабочую поверхность и указываем необходимые свойства, а затем размещаем и соединяем блок в соответствии с рис. 8 ниже.
Значение |
|
|---|---|
1. Используемые элементы |
RL |
2. Трехфазная активная мощность |
4e6 [Вт] |
3. Индуктивная мощность |
3e6 [ВАр] |
Рис. 8 Свойства блока №7 и его подключение в схему#
9. Добавление узла#
Для возможности подключения нулевого потенциала источника напряжения добавим блок №8 Узел, для этого необходимо перенести одноимённый блок №8 на рабочую поверхность и указать следующее свойство, а затем расположить и соединить блок в соответствии с рис. 9 ниже.
Значение |
|
|---|---|
Количество выходных портов |
Рис. 9 Свойства блока №8 и его подключение в схему#
10. Добавление нулевого потенциала#
Переносим одноимённый блок №9 Нулевой потенциал на рабочую область для заземления нулевых выводов источника напряжения и нагрузки на напряжении 35 [кВ].
Нам понадобится два таких блока, для этого воспользуемся одним из способов.
Для этого необходимо перетащить блок №10 на рабочую область.
Для этого необходимо:
Выделить блок №9 ЛКМ;
Нажать сочетания кнопок
CTRL+CиCTRL+V.
Подключаем их к выходам блока №8 и блока №6. Размещаем и соединяем блоки в соответствии с рис. 10 ниже:
Рис. 10 Присоединение блока №9 и блока №10#
11. Добавление датчиков#
Для отображения сигналов напряжения фаз источника напряжения, трансформатора и нагрузок добавим на рабочую область блок №11 Датчик. В свойствах блока №11 укажем (см. рис. 11 ниже):
Свойство |
Значение |
|---|---|
1. Блок |
Трёхфазный источник напряжения |
2. Параметр |
Напряжение фазы А, В |
3. Коэффициент усиления |
Рис. 11 Свойства блока №11#
Примечание
Задание коэффициент усиления 1e-3 позволит получить на графиках напряжение в [кВ], что упростит восприятие результатов и ускорит их анализ.
Аналогично добавим и укажем свойства ещё для 5 блоков Датчик (см. рис. 12 ниже):
Блок - Трёхфазный трёхобмоточный трансформатор;
Параметр -
Напряжение первичной обмотки фазы А, В;Коэффициент усиления -
1e-3.
Блок - Трёхфазный трёхобмоточный трансформатор;
Параметр -
Напряжение вторичной обмотки фазы А, В;Коэффициент усиления -
1e-3.
Блок - Трёхфазный трёхобмоточный трансформатор;
Параметр -
Напряжение между третичными обмотками фаз А и В, В;Коэффициент усиления -
1e-3.
Блок - Трёхфазная последовательная нагрузка, соединенная звездой;
Параметр -
Напряжение фазы А, В;Коэффициент усиления -
1e-3.
Блок - Трёхфазная последовательная нагрузка, соединенная треугольником;
Параметр -
Напряжение между фазами А и В, В;Коэффициент усиления -
1e-3.
Рис. 12 Свойства блоков №12-16#
Размещаем блоки в соответствии с рис. 13:
Рис. 13 Подключение датчиков#
12. Добавляем графики для визуализации#
Переходим во вкладку
Визуализация(см. рис. 14 ниже);Добавляем три графика, трижды нажав на кнопку Добавить, расположенную в правом нижнем углу.
Рис. 14 Визуализация#
Затем необходимо выполнить по три шага для добавления каждого графика (см. рис. 15 ниже):
Добавляем один график для вывода сигнала блоков №11 и №12;
Добавим второй график для вывода сигнала блоков №13 и №15;
Добавим третий график для вывода сигнала блоков №14 и №16.
Рис. 15 Добавление графиков#
Запустите расчёт кнопкой «Запустить моделирование» 
Расчёт должен успешно завершиться следующим сообщением:
Расчет остановлен со стороны решателя. Достигнут лимит модельного времени.
На созданных ранее графиках теперь должны отобразиться результаты расчётов, которые приведены на рис. 16, рис. 17, рис. 18.
Рис. 16 График 1#
Рис. 17 График 2#
Рис. 18 График 3#
13. Анализ результатов расчёта#
Результаты моделирования соответствуют теоретическим зависимостям – при передаче электрической энергии от источника питания к потребителям имеют место потери напряжения в ЛЭП и трансформаторах. Это видно из различий в амплитудах синусоид для напряжений по концам ЛЭП – в конце линии напряжение меньше, чем в начале. Так, для ЛЭП 220 [кВ] потери напряжения в фазе A равны приблизительно 2.8 [кВ], для ЛЭП 35 [кВ] – 3.3 [кВ]. Потери линейного напряжения AB в ЛЭП 10 [кВ] составляют примерно 1.7 [кВ].
14. Выводы#
В результате выполнения данного урока вы получили базовые знания для создания энергосистемы с трёхфазным трёхобмоточным трансформатором.
Вы научились:
задавать параметры блоков Трёхфазный источник напряжения; Трёхфазный трёхобмоточный трансформатор; Трёхфазное последовательное сопротивление;Трёхфазная последовательная нагрузка, соединенная звездой;{bdg-info-line}``Трёхфазная последовательная нагрузка, соединенная треугольником`.
использовать блок Датчик для отображения сигналов блоков.