Invloed overzetverhouding op gedrag transformatoren

Transcriptie

1 nvloed overzeverhouding op gedrag ransformaoren pmo 16 december 008 Phase o Phase B rechseweg 310 Posbus AC Arnhem T: F:

2 08-64 pmo Phase o Phase B, Arnhem, Nederland. Alle rechen voorbehouden. Di documen beva verrouwelijke informaie. Overdrach van de informaie aan derden zonder schrifelijke oesemming van of namens Phase o Phase B is verboden. Hezelfde geld voor he kopiëren van he documen of een gedeele daarvan. Phase o Phase B is nie aansprakelijk voor enige direce, indirece, bijkomsige of gevolgschade onsaan door of bij he gebruik van de informaie of gegevens ui di documen, of door de onmogelijkheid die informaie of gegevens e gebruiken.

3 pmo NHOD 1 nleiding nvoergegevens weewikkelingsransformaor / nvoergegevens driewikkelingsransformaor /TS/... 7 Soring Sequenieel EC EC Conclusie... 15

4 pmo 1 NLEDNG Nominale ransformaorspanningen kunnen afwijken van de inale knooppunspanningen waar de bereffende wikkelingen op zijn aangesloen. Bovendien is vaak een rappenschakelaar op de ransformaor aangebrach. Afwijkende inale spanningen en insellingen van de rappenschakelaar hebben invloed op de berekende resulaen. Di documen beschrijf de uiwerking op loadflow- en korsluiberekeningen, zoals die in ision zijn geïmplemeneerd. De beschrijving word oegelich aan de hand van een concree meerappor van een 150/10 k weewikkelingsransformaor en een 150/50/10 k driewikkelingsransfomaor. 1.1 nvoergegevens weewikkelingsransformaor / i he meerappor van een willekeurige /-ransformaor lezen we eers de algemene gegevens, zoals vermogen, spanning en wikkelingen. Figuur 1 Algemene gegevens weewikkelingsransformaor He vermogen is gegeven bij gedwongen luchcirculaie (ONAF) en bij nauurlijke koeling (ONAN). He inale vermogen (S ) waarmee word gerekend is da bij gedwongen koeling. De inale spanningen van de - en -wikkelingen zijn 145,5 k en 10,5 k. De rappenschakelaar bevind zich aan de -zijde. olgens he meerappor kom sand 1 van de rappenschakelaar overeen me de hoogse spanning van de -wikkeling. Sand 13 kom overeen me de inale spanning van de -wikkeling en sand 4 kom overeen me de laagse spanning. Hierom is de invoer van de rapsanden 'min' 4, '' 13 en 'max' 1. He meerappor geef ook informaie over de inale spanningen en sromen voor enkele sanden van de rappenschakelaar. Ter conrole lever he produc van inale sromen en spanningen, vermenigvuldigd me 3 bij elke rapsand seeds he inale vermogen bij geforceerde koeling op: primair, rapsand 1 : 17.5 k x 0.9 A x ka primair, rapsand 13 : k x 61.9 A x ka primair, rapsand 4 : k x A x ka secundair : k x 369 A x ka

5 pmo Ondersaande abel geef ook de gegarandeerde waarde voor he korsluiverlies. De waarde voor de middensand van de rappenschakelaar word gebruik voor de invoer van ision. Figuur Nominale spanningen, sromen en korsluiverliezen bij verschillende rapsanden De korsluispanning is gemeen voor verschillende rapsanden. oor de middensand van de rappenschakelaar is u k gelijk aan 4 %. Figuur 3 Korsluispanningen bij verschillende rapsanden

6 pmo De invoer voor ision is voor deze ransformaor samengeva in he invoerscherm. Figuur 4 nvoerscherm ision: ypegegevens weewikkelingsransformaor Ter conrole kan de korsluiproef worden nageboos door de ransformaor aan secundaire zijde kor e sluien door middel van een oneindig groe belasing (benaderd me een consane-impedaniebelasing van MW) en aan primaire zijde e voeden door middel van een verbinding me zodanige impedanie, da primair en secundair de inale sroom vloeien (zie abel in figuur ). De primaire spanning is dan de korsluispanning k k k 6 A 6 A 6 A 6 A 366 A rap: / k Figuur 5 Simulaie korsluiproef Trapsand mpedanie (Ohm) k (k) u k (%) De berekende korsluispanningen wijken af van de meingen in de werkelijke proef (zie figuur 3). Di kom doorda bij een wijziging van de rapsand he magneische veld in de ransformaor verander. Als gevolg wijzig de impedanie en dus de relaieve korsluispanning. Door deze consan e houden onsaa in di voorbeeld een maximale fou van 11% voor rapsand 1 en 6% voor rapsand 4. oor prakische berekeningen worden de relaieve korsluispanning en de korsluiverliezen van de ransformaor consan gehouden. n di geval zijn da 4% en 35 kw. ndien men de ransformaor

7 pmo nauwkeuriger wil modelleren, moeen voor elke rapsand de bijbehorende relaieve korsluispanning (volgens de abel in figuur 3) en de korsluiverliezen (volgens de abel in figuur ) worden aangepas. 1. nvoergegevens driewikkelingsransformaor /TS/ He beref in di voorbeeld een Yy0d11 ransformaor voor de inale spanningen: 150/5,5/10,5 k. De gegevens zijn afgeleid ui he meerappor van een besaande ransformaor. De ransformaor heef volgens he meerappor een inaal vermogen van 70 MA op he hoogspannings- en ussenspanningsniveau. Op he middenspanningsniveau heef de ransformaor een vermogen van 33 MA. De rappenschakelaar aan de -zijde is regelbaar in 1 sappen van,5 k van 1 o en me 1. De spoelen aan de -zijde zijn voorzien van een inselbare rappenschakelaar me drie sappen van 0,55 k me aanduiding -1, 0 en 1. n ondersaand invoerscherm zijn de algemene gegevens ingevuld. Figuur 6 nvoerscherm ision: ypegegevens driewikkelingsransformaor

8 pmo De rappenschakelaar en de inselbare afakkingen zijn als volg ingevoerd: Figuur 7 nvoerscherm ision: gegevens rappenschakelaars Figuur 8 i he meerappor van een driewikkelingsransformaor olgens he meerappor zijn korsluispanning en korsluiverlies bij verschillende rapsanden gemeen van - naar TS-zijde, van - naar -zijde en van TS- naar -zijde. Hierbij val op da, hoewel he vermogen van naar maximaal 33 MA kan zijn, de korsluispanning och bij he maximale vermogen van 70 MA is gedefinieerd (zie boven). Di resuleer in de waarden, ingevuld bij he berokken vermogen: "bij S". n ondersaand scherm zijn de invoergegevens ingevuld. Overigens kom de waarde van 7% bij 70 MA overeen me 1,7% bij 33 MA: 33 k, 33 k,70 70

9 pmo Figuur 9 nvoerscherm ision: impedaniegegevens driewikkelingsransformaor n ondersaand schema is de korsluiproef van naar nageboos, waarbij de inale sromen vloeien. De korsluispanning is gelijk aan k. Da kom overeen me een relaieve korsluispanning van u k 1,7 % bij een vermogen van 33 MA. Di is gesimuleerd me een verbinding me een impedanie van 595 Ohm k k k 17 A 17 A 17 A 17 A 1815 A raps: 11/0 150 / 5.5 / k Figuur 10 Simulaie korsluiproef - 0 A TS k

10 pmo STORNG SEQENTEEL De korsluiberekening volgens de mehode "Soring Sequenieel" is gebaseerd op de berekende loadflowsiuaie, ne vóór de korsluiing. Da beeken da de berekende korsluisroom afhang van de acuele spanningen in he ne. Daarmee zijn dus nevoeding, generaoren en belasingen van invloed op de korsluisroom. Di is overigens conform de werkelijkheid. 0: k 1: k : k 0: 0 A 1: 800 A : 0 A 0: k 1: k : k 0: 0 A 1: 115 A : 0 A 0: k 1: k : k 0: 0 A 1: 1633 A : 0 A rap: / k rap: / k rap: / k 0: 0 A 1: A : 0 A 0: 0 A 1: A : 0 A 0: 0 A 1: A : 0 A 0: k 1: k : k 0: 0.00 ka 1: ka : 0.00 ka 0: k 1: k : k 0: 0.00 ka 1: ka : 0.00 ka 0: k 1: k : k 0: 0.00 ka 1: ka : 0.00 ka Figuur 11 Resulaen Soring Sequenieel voor drie rapsanden Conroleberekening voor de middensand (rap 13): >> k >> k >> S 66 MA >> k 4 % >> P k 35 kw k 4 Z Ohm 100 S P k 35 R Ohm 1000 S S X Z R Ohm >> voeding150 k ( voeding / 3) ( 150 / 3) k, ka Z k, k, ka Doorda de ransformaorimpedanie aan de andere zijde () is gekozen dan de rappenschakelaar, is de waarde van deze impedanie nie afhankelijk van de sand van de rappenschakelaar. Wel is de

11 pmo naar de -zijde omgerekende voedingspanning afhankelijk van de overzeverhouding. Ook de berekende primaire sroom bij een korsluiing aan secundaire zijde is afhankelijk van de overzeverhouding. Di blijk ui de conroleberekeningen voor de laagse (1) en hoogse (4) sand van de rappenschakelaar. Conroleberekening voor de laagse sand (rap 1): >> 17.5 k >> k >> S 66 MA >> P k 35 kw >> k 4 % >> Z Ohm >> voeding150 k ( voeding / 3) ( 150/ 3) 17.5 k, ka Z k, k, ka 17.5 Conroleberekening voor de hoogse sand (rap 4): >> k >> k >> S 66 MA >> P k 35 kw >> k 4 % >> Z Ohm >> voeding150 k ( voeding / 3) ( 150/ 3) k, ka Z k, k, ka Trapsand k,primair (ka) k,secundair (ka) Conclusie: de sand van de rappenschakelaar is van invloed op de overzeverhouding van de ransformaor en heef invloed op de primaire en de secundaire sroom bij berekening van een korsluiing aan de secundaire zijde van de ransformaor.

12 pmo 3 EC 909 De korsluiberekening volgens de norm EC 909 gaa van heel andere principes ui dan de korsluiberekening volgens Soring Sequenieel. n de EC-benadering is he gehele newerk passief gemaak. Alle acieve elemenen zijn vervangen door de korsluiimpedanies van die machines. Op de fouplaas word dan een spanningsbron aangebrach, ongeveer er grooe van de inale spanning, gecorrigeerd me een in de norm gedefinieerde facor (1,1 voor -neen). Gevolg van deze mehode is da de inale spanning van he knooppun, waarvoor de korsluisroom berekend moe worden, van invloed is op de korsluisroom. De inale spanningen zijn dan ook genormeerd (EC 60038). De inale spanning van he primaire knooppun heef geen invloed op de korsluisroom in he secundaire circui van de ransformaor. De korsluiberekening volgens EC 909 is sandaard nie afhankelijk van de ransformaorrapsanden. n de berekening is de mogelijkheid ingebouwd om deze invloed och mee e nemen. n he voorbeeld is van deze opie gebruik gemaak. Ondersaande afbeelding geef de resulaen weer voor de drie rapsanden van de weewikkelingsransforaor. 964 A A rap: / k 1143 A A rap: / k 1377 A A rap: / k Figuur 1 Resulaen EC 909 voor drie rapsanden ka ka ka Conroleberekening voor de middensand (rap 13): >> k >> k >> S 66 MA >> k 4 % >> P k 35 kw k 4 Z Ohm 100 S P k 35 R Ohm 1000 S S X Z R Ohm De c-facor voor een korsluiing op -niveau is 1,1. De inale spanning van he -knooppun is 10 k. He val op da voor deze ransformaor de overzeverhouding nie erugkom in de berekening van de secundaire sroom bij een korsluiing aan de secundaire zijde.

13 pmo ( c b, / 3) ( / 3) k, ka Z k, k, ka Conroleberekening voor de laagse sand (rap 1): >> 17.5 k >> k >> S 66 MA >> P k 35 kw >> k 4 % >> Z Ohm >> voeding150 k ( c b, / 3) ( / 3) k, ka Z k, k, ka Conroleberekening voor de hoogse sand (rap 4): >> k >> k >> S 66 MA >> P k 35 kw >> k 4 % >> Z Ohm >> voeding150 k ( c b, / 3) ( / 3) k, ka Z k, k, ka Trapsand k,primair (ka) k,secundair (ka) Conclusie: de sand van de rappenschakelaar heef bij berekening van een korsluiing aan de secundaire zijde van de ransformaor alleen invloed op de primaire sroom en nie op de secundaire sroom.

14 pmo 4 EC De norm EC 909 is vernieuwd in de nieuwe norm EC Deze vernieuwde norm gaa van dezelfde principes ui als de oude norm, maar er zijn enkele wijzigingen. Één van de wijzigingen beref de impedanie van de ransformaor. Bij de berekening van de impedanie is een correciefacor K oegevoegd. Als gevolg is de korsluisroom voor de ransformaor van he voorgaande hoofdsuk in he geval van di voorbeeld volgens de nieuwe norm groer. De berekening gaa als volg: Conroleberekening voor de middensand (rap 13): >> k >> k >> S 66 MA >> k 4 % >> P k 35 kw >> c max 1.1 k 4 Z Ohm 100 S P k 35 R Ohm 1000 S S X Z X Ohm Berekening correciefacor: X / S / 66 x pu K T cmax x Berekening korsluisromen: ( cmax b, / 3) ( / 3) k, ka K Z T k, k, ka Berekening me ision lever op: 151 A 1734 A rap: / k ka Figuur 13 Resulaen EC voor rappenregelaar in de middensand

15 pmo 5 CONCLSE oor de loadflow geld da de secundaire spanning van ransformaoren voornamelijk bepaald word door de voedingsspanning en de overzeverhouding. De voedingsspanning word bepaald door de inselling van de voeding ( ref ) en de inale spanning van he knooppun waar de voedingsbron op is aangesloen. De berekende spanning word nie beïnvloed door de inale spanning van de secundaire knooppunen. De korsluiberekening volgens de mehode Soring Sequenieel gaa ui van de berekende loadflow siuaie. Da beeken da een hogere primaire spanning ook een groere korsluisroom o gevolg heef. De overzeverhouding van de ransformaor heef invloed op de sromen aan de primaire en secundaire zijde. De korsluiberekening volgens EC 909 en EC gaa ui van de inale spanning van he knooppun waar de korsluiing word aangebrach. Wanneer een korsluiberekening voor een knooppun aan de secundaire zijde van de ransformaor word uigevoerd, heef de inale spanning van he secundaire knooppun een groe invloed. De inale spanning van he primaire knooppun heef geen invloed. De overzeverhouding van de ransformaor (de sand van de rappenschakelaar) heef bij berekening van de korsluiing op een knooppun aan secundaire zijde geen invloed op de sromen aan de secundaire zijde, maar wel op de sromen aan de primaire zijde. oor een ransformaor me de rappenschakelaar aan de primaire zijde en bij een korsluiing aan de secundaire zijde geld: Bij de korsluiberekening volgens Soring Sequenieel is de spanning aan primaire zijde van de ransformaor consan. Di resuleer in een hogere korsluisroom aan primaire en secundaire zijde bij een lagere overzeverhouding ( / ). Bij de korsluiberekening volgens EC (60)909 is de spanning aan secundaire zijde van de ransformaor consan. Di resuleer in een hogere korsluisroom aan primaire zijde bij een lagere overzeverhouding. De korsluisroom aan secundaire zijde blijf consan.