RU2826221C1 - Method of determining complex value of technical losses of full power in power three-phase two-winding transformers used in urban and industrial power supply systems - Google Patents

Method of determining complex value of technical losses of full power in power three-phase two-winding transformers used in urban and industrial power supply systems Download PDF

Info

Publication number
RU2826221C1
RU2826221C1 RU2024112518A RU2024112518A RU2826221C1 RU 2826221 C1 RU2826221 C1 RU 2826221C1 RU 2024112518 A RU2024112518 A RU 2024112518A RU 2024112518 A RU2024112518 A RU 2024112518A RU 2826221 C1 RU2826221 C1 RU 2826221C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
winding
power
active
load
Prior art date
Application number
RU2024112518A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Сергеевич Костинский
Анатолий Иванович Троицкий
Original Assignee
Сергей Сергеевич Костинский
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Сергеевич Костинский filed Critical Сергей Сергеевич Костинский
Application granted granted Critical
Publication of RU2826221C1 publication Critical patent/RU2826221C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: power supply systems.
SUBSTANCE: invention relates to power supply systems, in particular to a method of determining a complex value of technical losses of full power in power three-phase two-winding transformers. Based on the transformer nameplate data, the rated current in the high voltage (HV) winding is calculated, active, total and inductive resistance of windings of power three-phase double-winding transformer, active and inductive resistance of HV winding and reduced active and inductive resistance of dissipation of winding of low voltage (LV), rated current of idle run (IR) are calculated. Using the value of rated current of IR, the total active, total and inductive resistance of the magnetization branch and the scattering branch of the HV winding of the transformer are calculated. Further, knowing the values of active and inductive resistances of the dispersion branch of the HV winding, the active and inductive resistances of the magnetization branch are found. Using the measuring instruments installed in the input cell, the LV supply bus of the transformer substation (TS), to which the final consumer of electrical energy (load) is connected, for each of three phases and for each harmonic component, starting from 1st to 40th, values of active power consumed by the load connected to the transformer, current strength in the LV winding of the transformer and the load and voltage at the terminals of the LV winding of the power three-phase two-winding transformer and the load, active, total and reactive (inductive) resistances from 1st to 40th harmonic components of the load are calculated for each phase connected to the terminals of the low-voltage transformer winding. Given the transformation ratio, the reduced active, reactive and complex impedances are found for each harmonic component of the load of each phase connected to the terminals of the low-voltage transformer. Knowing the previously calculated parameters of the T-shaped equivalent circuit of the transformer phases, for each harmonic component of each phase conditionally constant coefficients are calculated A 1 ν, A 2 ν, A 3 ν, B 1 ν, B 2 ν, B 3 ν, C 1 ν, C 2 ν, C 3 ν, D 1 ν, D 2 ν, D 3 ν. Using their values, as well as the values of the reduced active, total and reactive resistances for each harmonic component of the load of each phase, complex values of total power losses in transformer phases are calculated for each νharmonic component. By summing them, the complex value of total losses of full power in each phase of the transformer is found taking into account additional losses from higher harmonic components. By adding complex values of total losses of full power, calculated for each phase, complex value of technical losses of full power in power three-phase two-winding transformer is calculated taking into account additional losses from higher harmonic components.
EFFECT: higher accuracy.
1 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к системам электроснабжения, а именно к городским и промышленным системам электроснабжения, в частности к способу определения комплексного значения технических потерь полной мощности в силовых трехфазных двухобмоточных трансформаторах, используемых для транспортировки электрической энергии конечному потребителю.The invention relates to power supply systems, namely to urban and industrial power supply systems, in particular to a method for determining the complex value of technical losses of total power in three-phase two-winding power transformers used for transporting electrical energy to the end consumer.

Изобретение позволяет определить комплексное значения технических потерь полной мощности в силовых трехфазных двухобмоточных трансформаторах, используемых для транспортировки электрической энергии конечному потребителю, для оценки эффективности их работы.The invention makes it possible to determine the complex value of technical losses of total power in three-phase two-winding power transformers used for transporting electrical energy to the end consumer, in order to assess the efficiency of their operation.

Изобретение может быть использовано для достоверного и оперативного выявления силовых трехфазных двухобмоточных трансформаторов с повышенным уровнем комплексного значения технических потерь полной мощности, что позволяет оперативно принимать технические и организационные меры по устранению причин возникновения потерь. Изобретение может быть применено при построении автоматизированных информационно-измерительных систем технического учета электроэнергии в качестве их дополнительной функции.The invention can be used for reliable and prompt detection of three-phase two-winding power transformers with an increased level of complex value of technical losses of total power, which allows promptly taking technical and organizational measures to eliminate the causes of losses. The invention can be used in the construction of automated information and measuring systems for technical metering of electricity as their additional function.

Потребление электроэнергии связано с использованием широкого спектра различных бытовых и промышленных электроприемников, которые для своей работы используют напряжение постоянного тока, получаемое путем выпрямления напряжения переменного тока и его сглаживания при помощи емкостного фильтра [Чернышева Д.В. Влияние несинусоидальности напряжения и тока на элементы системы электроснабжения // Известия Юго-Западного государственного университета. Техника и технологии. 2012. № 2-1. С. 100-105]. Для системы электроснабжения указанная аппаратура представляет собой нелинейную электрическую нагрузку и потребляет ток несинусоидальной формы. Это создает искажения в питающей сети и искажение напряжения, которое воздействует на иное оборудование, получающее электроэнергию от общего источника [Прищепа Д.Н., Загрутдинов Ю.А. Негативное воздействие нелинейной нагрузки на систему электроснабжения // Труды Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского. 2014. № 644. С. 199-203]. В последние годы отмечается значительное ухудшение качества электрической энергии в сетях промышленных и непромышленных потребителей [Боярская Н.П., Темербаев С.А., Довгун В.П., Кабак А.Л., Колмаков В.О. Анализ спектрального состава токов и напряжений светодиодных и газоразрядных источников света // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2013. № 8. С. 180-184]. Ухудшение качества электроэнергии в распределительных сетях характерно для большинства развитых стран, т.к. остается все меньше электроприемников с линейными вольт-амперными характеристиками [Лещинская Т.Б., Таранов М.М. Исследование токов эмиссии бытовых электроприемников // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина». 2009. № 2. С. 54-61.].Electricity consumption is associated with the use of a wide range of different household and industrial electrical appliances that use direct current voltage for their operation, obtained by rectifying alternating current voltage and smoothing it using a capacitive filter [Chernysheva D.V. Influence of non-sinusoidality of voltage and current on elements of the power supply system // Bulletin of the South-West State University. Engineering and Technology. 2012. No. 2-1. Pp. 100-105]. For the power supply system, the specified equipment represents a non-linear electrical load and consumes non-sinusoidal current. This creates distortions in the power supply network and voltage distortion, which affects other equipment receiving electricity from a common source [Prischepa D.N., Zagrutdinov Yu.A. Negative impact of non-linear load on the power supply system // Proceedings of the A.F. Mozhaisky Military Space Academy. [2014. No. 644. P. 199-203]. In recent years, there has been a significant deterioration in the quality of electrical energy in the networks of industrial and non-industrial consumers [Boyarskaya N.P., Temerbaev S.A., Dovgun V.P., Kabak A.L., Kolmakov V.O. Analysis of the spectral composition of currents and voltages of LED and gas-discharge light sources // Bulletin of the Krasnoyarsk State Agrarian University. 2013. No. 8. P. 180-184]. Deterioration in the quality of electricity in distribution networks is typical for most developed countries, since there are fewer and fewer electrical receivers with linear volt-ampere characteristics [Leshchinskaya T.B., Taranov M.M. Study of emission currents of household electrical receivers // Bulletin of the Federal State Educational Institution of Higher Professional Education "Moscow State Agroengineering University named after V.P. Goryachkina". 2009. No. 2. P. 54-61.].

Электроснабжение невозможно осуществить без применения трансформаторов, с помощью которых электроэнергия экономно передается на расстояние и рационально распределяется между потребителями. Трансформаторы, будучи неотъемлемой частью энергосистемы, имеются на всех ступенях напряжения и играют роль согласующего элемента между сетью и потребителем. Высшие гармонические составляющие тока создают дополнительные потери в обмотках трансформаторов и дополнительные потери на вихревые токи в магнитопроводе. Все это приводит к снижению эффективности процессов передачи электроэнергии и сокращению расчетного срока службы электрооборудования и электрических сетей из-за ускоренного теплового и электрического старения изоляции [Гужов С., Полищук А., Туркин А. Сети уличного освещения с полупроводниковыми управляющими устройствами и источниками света: управление и расчет режимов // Полупроводниковая светотехника. 2009. № 1. С. 42-46].Power supply cannot be implemented without the use of transformers, with the help of which electric power is economically transmitted over a distance and rationally distributed between consumers. Transformers, being an integral part of the power system, are present at all voltage levels and play the role of a matching element between the network and the consumer. Higher harmonic components of current create additional losses in the transformer windings and additional losses due to eddy currents in the magnetic circuit. All this leads to a decrease in the efficiency of electric power transmission processes and a reduction in the estimated service life of electrical equipment and electrical networks due to accelerated thermal and electrical aging of the insulation [Guzhov S., Polischuk A., Turkin A. Street lighting networks with semiconductor control devices and light sources: control and calculation of modes // Semiconductor lighting technology. 2009. No. 1. P. 42-46].

Известен способ определения технологических потерь электроэнергии в оборудовании тяговых подстанций, входящих в систему тягового электроснабжения [Патент RU 2573098, МПК В60М 3/00, G01R 21/133, опубл. 20.01.2016], заключающийся в измерениях на тяговой подстанции постоянного тока напряжения и тока на уровне напряжения 3,3 кВ, отличающийся тем, что измерения на вводе преобразователей тяговых подстанций и дополнительно к ним устройствах усиления осуществляются синхронно с измерениями на стороне высокого напряжения переменного тока преобразовательного трансформатора, результаты измерений передаются на сервер обработки данных через корпоративную сеть передачи данных с тяговых подстанций, на основе которых определяются технологические потери электроэнергии на тягу в оборудовании тяговой подстанции за анализируемый период времени как разность между расходом электроэнергии, определяемым по данным автоматизированной системы коммерческого учета, и расходом электроэнергии по данным измерительных систем, установленных на вводах преобразовательных агрегатов тяговых подстанций постоянного тока, а также устройств усиления системы тягового электроснабжения.A method is known for determining technological losses of electrical energy in the equipment of traction substations included in the traction power supply system [Patent RU 2573098, IPC B60M 3/00, G01R 21/133, published. 20.01.2016], consisting of measurements at a DC traction substation of voltage and current at a voltage level of 3.3 kV, characterized in that measurements at the input of the traction substation converters and, in addition to them, amplification devices are carried out synchronously with measurements on the high-voltage side of the AC converter transformer, the measurement results are transmitted to the data processing server via a corporate data transmission network from traction substations, on the basis of which technological losses of electric power for traction in the equipment of the traction substation for the analyzed period of time are determined as the difference between the consumption of electric power determined according to the data of the automated commercial metering system and the consumption of electric power according to the data of the measuring systems installed at the inputs of the converter units of DC traction substations, as well as the amplification devices of the traction power supply system.

Основным недостатком описанного способа является тот факт, что фиксируются и анализируются только показатели расхода электроэнергии, на основании разности которых технологические потери определяются по интервалам измерений, что не позволяет применять указанный способ для произвольного момента времени при различных величинах нагрузки.The main disadvantage of the described method is the fact that only the energy consumption indicators are recorded and analyzed, based on the difference of which the process losses are determined by measurement intervals, which does not allow the use of the specified method for an arbitrary point in time at different load values.

Указанный способ также содержит в себе недостаток, связанный с высокой погрешностью определения технических потерь, поскольку при оценке потерь в системе электроснабжения на основании разности расхода электроэнергии, отсутствует возможность выделить технические потери, ввиду наличия коммерческих и инструментальных потерь, а также расхода электроэнергии на собственные нужды подстанции.The specified method also contains a drawback associated with a high error in determining technical losses, since when assessing losses in the power supply system based on the difference in electricity consumption, it is not possible to isolate technical losses, due to the presence of commercial and instrumental losses, as well as electricity consumption for the substation's own needs.

Известен способ определения комплексного значения совокупных технических потерь полной мощности в городских и промышленных системах электроснабжения [Патент RU 2815674, МПК G01R 21/133, СПК G01R 21/133, опубл. 19.03.2024], принятый в качестве прототипа, заключающийся в том, что выполняют расчет номинального тока в обмотке высшего напряжения, далее вычисляют активное, полное и индуктивное сопротивления обмоток, после чего вычисляют активное и индуктивное сопротивления рассеяния обмотки высшего напряжения и приведенные активное и индуктивное сопротивления рассеяния обмотки нижнего напряжения, затем определяют величины комплексного полного сопротивления рассеяния обмотки высшего напряжения и приведенного комплексного полного сопротивления рассеяния обмотки нижнего напряжения, после чего выполняют расчет номинального тока холостого хода силового трехфазного двухобмоточного трансформатора и, используя его значение, рассчитывают совокупные активное, полное и индуктивное сопротивления ветви намагничивания и ветви рассеяния обмотки высшего напряжения, после чего, зная величины активного и индуктивного сопротивлений ветви рассеяния обмотки высшего напряжения, находят активное и индуктивное сопротивления ветви намагничивания и определяют комплексное полное сопротивление ветви намагничивания, на основании погонных параметров линии электропередачи, входящей в состав системы электроснабжения, находят активное и индуктивное сопротивления, а также комплексное полное сопротивление линии электропередачи, после чего вычисляют совокупное комплексное полное сопротивление линии электропередачи и рассеяния обмотки высшего напряжения, на основании данных синхронно измеряемых с помощью измерительных приборов или заданных произвольно определяют напряжение питающей сети в точке подключения линии электропередачи системы электроснабжения, активную мощность, потребляемую нагрузкой, подключенной к силовому трехфазному двухобмоточному трансформатору, силу тока в обмотке нижнего напряжения и нагрузке и напряжение на зажимах обмотки нижнего напряжения, после чего вычисляют активное, полное и индуктивное сопротивления нагрузки, подключенной к выводам обмотки нижнего напряжения, после чего вычисляют значение коэффициента трансформации силового трехфазного двухобмоточного трансформатора, и, используя это значение, находят значение приведенного активного и индуктивного сопротивлений нагрузки, а также комплексного полного сопротивления нагрузки, подключенной к выводам обмотки нижнего напряжения, затем вычисляют приведенное комплексное полное сопротивление рассеяния обмотки нижнего напряжения и нагрузки и выполняют расчет комплексного значения совокупных технических потерь полной мощности в одной фазе системы электроснабжения.A method is known for determining the complex value of total technical losses of total power in urban and industrial power supply systems [Patent RU 2815674, IPC G01R 21/133, SPC G01R 21/133, published. 19.03.2024], adopted as a prototype, consisting in the fact that the nominal current in the high-voltage winding is calculated, then the active, total and inductive resistances of the windings are calculated, after which the active and inductive leakage resistances of the high-voltage winding and the reduced active and inductive leakage resistances of the low-voltage winding are calculated, then the values of the complex total leakage resistance of the high-voltage winding and the reduced complex total leakage resistance of the low-voltage winding are determined, after which the nominal no-load current of the three-phase two-winding power transformer is calculated and, using its value, the total active, total and inductive resistances of the magnetization branch and the leakage branch of the high-voltage winding are calculated, after which, knowing the values of the active and inductive resistances of the leakage branch of the high-voltage winding, the active and inductive resistances of the magnetization branch are found and the complex total resistance of the magnetization branch is determined, based on the linear parameters of the power transmission line, included in the power supply system, find the active and inductive resistances, as well as the complex full impedance of the power transmission line, after which calculate the total complex full impedance of the power transmission line and the leakage of the high-voltage winding, based on the data synchronously measured using measuring instruments or specified arbitrarily, determine the voltage of the supply network at the connection point of the power transmission line of the power supply system, the active power consumed by the load connected to the three-phase two-winding power transformer, the current in the lower voltage winding and the load and the voltage at the terminals of the lower voltage winding, after which calculate the active, full and inductive resistances of the load connected to the terminals of the lower voltage winding, after which calculate the value of the transformation ratio of the three-phase two-winding power transformer, and, using this value, find the value of the reduced active and inductive resistances of the load, as well as the complex full impedance of the load connected to the terminals of the lower voltage winding, then calculate the reduced complex full leakage impedance of the lower voltage winding and the load and perform calculation of the complex value of total technical losses of total power in one phase of the power supply system.

Недостатком описанного способа является тот факт, что при его использовании нет возможности выделить из комплексного значения совокупных технических потерь полной мощности в системе электроснабжения величину потерь отдельно в силовом трехфазном двухобмоточном трансформаторе.The disadvantage of the described method is the fact that when using it, it is not possible to isolate from the complex value of the total technical losses of total power in the power supply system the amount of losses separately in the three-phase two-winding power transformer.

Указанный способ также содержит в себе недостаток, связанный с погрешностью определения технических потерь полной мощности, поскольку при оценке потерь не учитываются дополнительные потери, связанные с наличием высших гармонических составляющих в системе электроснабжения, обусловленных наличием нелинейной электрической нагрузки, потребляющей ток несинусоидальной формы.The specified method also contains a drawback associated with the error in determining the technical losses of total power, since when assessing losses, additional losses associated with the presence of higher harmonic components in the power supply system, caused by the presence of a non-linear electrical load consuming a non-sinusoidal current, are not taken into account.

Задача изобретения заключается в рассмотрении в целом совокупности силового трехфазного двухобмоточного трансформатора и нагрузки, связанных общим режимом работы, использовании при расчетах известных паспортных данных силовых трансформаторов и измеряемых на зажимах обмотки низшего напряжения силового трехфазного двухобмоточного трансформатора значениях активной мощности, силы тока и напряжения для каждой гармонической составляющей.The objective of the invention is to consider as a whole the combination of a three-phase two-winding power transformer and a load, connected by a common operating mode, using in calculations known passport data of power transformers and the values of active power, current and voltage measured at the terminals of the low-voltage winding of a three-phase two-winding power transformer for each harmonic component.

Технический результат заключается в повышении точности определения комплексного значения технических потерь полной мощности в силовых трехфазных двухобмоточных трансформаторах, эксплуатируемых в городских и промышленных системах электроснабжения.The technical result consists in increasing the accuracy of determining the complex value of technical losses of total power in three-phase two-winding power transformers used in urban and industrial power supply systems.

Технический результат достигается за счет того, что в соответствии со способом определения комплексного значения технических потерь полной мощности в силовых трехфазных двухобмоточных трансформаторах, эксплуатируемых в городских и промышленных системах электроснабжения на основании паспортных данных силового трехфазного двухобмоточного трансформатора, входящего в состав системы электроснабжения, выполняют расчет номинального тока в обмотке высшего напряжения (ВН), далее вычисляют активное, полное и индуктивное сопротивления обмоток силового трехфазного двухобмоточного трансформатора, после чего вычисляют активное и индуктивное сопротивления рассеяния обмотки ВН и приведенные активное и индуктивное сопротивления рассеяния обмотки низшего напряжения (НН) силового трехфазного двухобмоточного трансформатора. После чего выполняют расчет номинального тока холостого хода (ХХ) силового трехфазного двухобмоточного трансформатора и, используя его значение, рассчитывают совокупные активное, полное и индуктивное сопротивления ветви намагничивания и ветви рассеяния обмотки ВН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора. Далее, зная величины активного и индуктивного сопротивлений ветви рассеяния обмотки ВН, находят активное и индуктивное сопротивления ветви намагничивания. Используя измеренные с помощью измерительных приборов, установленных во вводной ячейке, питающей шины НН трансформаторной подстанции (ТП), к которой подключен конечный потребитель электрической энергии (нагрузка), для каждой из трех фаз и для каждой гармонической составляющей начиная от 1-ой до 40-ой, значения активной мощности, потребляемой нагрузкой, подключенной к силовому трехфазному двухобмоточному трансформатору, силы тока в обмотке НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора и нагрузке и напряжения на зажимах обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора и нагрузке, вычисляют активное, полное и реактивное (индуктивное) сопротивления основной гармонической составляющей нагрузки для одной фазы, подключенной к выводам обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора. Затем вычисляют активные, реактивные и полные сопротивления для остальных гармонических составляющих нагрузки этой фазы от 2-й до 40-й. Зная коэффициент трансформации силового трехфазного двухобмоточного трансформатора, находят приведенные активное, реактивное и комплексное полное сопротивления для каждой гармонической составляющей нагрузки одной фазы, подключенной к выводам обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора. Зная вычисленные ранее параметры Т-образной схемы замещения одной фазы силового трехфазного двухобмоточного трансформатора, для каждой гармонической составляющей рассчитывают следующие значения (αν, βν, γν, δν, θν, εν, τν и μν), используемые затем для расчета условно-постоянных коэффициентов (А 1 ν, А 2 ν, А 3 ν, B 1 ν, B 2 ν, B 3 ν, C 1 ν, C 2 ν, C 3 ν, D 1 ν, D 2 ν, D 3 ν) для каждой гармонической составляющей. Используя рассчитанные условно-постоянные коэффициенты для каждой гармонической составляющей, а так же величины приведенного активного, полного и реактивного сопротивлений для каждой гармонической составляющей нагрузки одной фазы, вычисляют комплексные значения потерь полной мощности в одной фазе силового трехфазного двухобмоточного трансформатора для каждой гармонической составляющей, и затем, суммируя их, находят комплексное значение суммарных потерь полной мощности в одной фазе силового трехфазного двухобмоточного трансформатора с учетом дополнительных потерь от высших гармонических составляющих. Для оставшихся двух фаз, используя в качестве исходных данных измеренные с помощью измерительных приборов, установленных во вводной ячейке, питающей шины НН ТП, значения активной мощности, потребляемой нагрузкой, подключенной к силовому двухобмоточному трансформатору, силы тока в обмотке НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора и нагрузке и напряжения на зажимах обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора и нагрузке, для каждой гармонической составляющей начиная от 1-ой до 40-ой, проводят аналогичные описанным ранее для одной фазы расчетные действия, с целью получить комплексные значения суммарных потерь полной мощности в каждой из этих фаз с учетом дополнительных потерь от высших гармонических составляющих. Сложив комплексные значения суммарных потерь полной мощности рассчитанные для каждой фазы силового трехфазного двухобмоточного трансформатора с учетом дополнительных потерь от высших гармонических составляющих, рассчитывают комплексное значение технических потерь полной мощности в силовом трехфазном двухобмоточном трансформаторе с учетом дополнительных потерь от высших гармонических составляющих.The technical result is achieved due to the fact that in accordance with the method for determining the complex value of technical losses of total power in three-phase two-winding power transformers used in urban and industrial power supply systems based on the passport data of the three-phase two-winding power transformer included in the power supply system, the nominal current in the high-voltage (HV) winding is calculated, then the active, total and inductive resistances of the windings of the three-phase two-winding power transformer are calculated, after which the active and inductive leakage resistances of the HV winding and the reduced active and inductive leakage resistances of the low-voltage (LV) winding of the three-phase two-winding power transformer are calculated. After that, the nominal no-load current (NLC) of the three-phase two-winding power transformer is calculated and, using its value, the total active, total and inductive resistances of the magnetization branch and the leakage branch of the high-voltage winding of the three-phase two-winding power transformer are calculated. Next, knowing the values of the active and inductive resistances of the leakage branch of the high-voltage winding, the active and inductive resistances of the magnetization branch are found. Using the values of active power consumed by the load connected to the three-phase two-winding power transformer, the current in the LV winding of the three-phase two-winding power transformer and the load, and the voltage at the terminals of the LV winding of the three-phase two-winding power transformer and the load, measured by measuring instruments installed in the input cell, the LV supply bus of the transformer substation (TS), to which the end consumer of electric energy (load) is connected, for each of the three phases and for each harmonic component starting from the 1st to the 40th, the voltage at the terminals of the LV winding of the three-phase two-winding power transformer, the active, total, and reactive (inductive) resistances of the fundamental harmonic component of the load for one phase connected to the terminals of the LV winding of the three-phase two-winding power transformer are calculated. Then the active, reactive, and total resistances are calculated for the remaining harmonic components of the load of this phase from the 2nd to the 40th. Knowing the transformation ratio of a three-phase two-winding power transformer, we find the reduced active, reactive and complex total impedance for each harmonic component of the load of one phase connected to the terminals of the LV winding of a three-phase two-winding power transformer. Knowing the previously calculated parameters of the T-shaped equivalent circuit of one phase of a three-phase two-winding power transformer, the following values (α ν , β ν , γ ν , δ ν , θ ν , ε ν , τ ν and μ ν ) are calculated for each harmonic component, which are then used to calculate the conditionally constant coefficients ( A 1 ν , A 2 ν , A 3 ν , B 1 ν , B 2 ν , B 3 ν , C 1 ν , C 2 ν , C 3 ν , D 1 ν , D 2 ν , D 3 ν ) for each harmonic component. Using the calculated conditionally constant coefficients for each harmonic component, as well as the values of the reduced active, total and reactive resistances for each harmonic component of the load of one phase, the complex values of the total power losses in one phase of the three-phase two-winding power transformer are calculated for each harmonic component, and then, summing them up, the complex value of the total total power losses in one phase of the three-phase two-winding power transformer is found, taking into account additional losses from higher harmonic components. For the remaining two phases, using as initial data the values of active power consumed by the load connected to the two-winding power transformer, the current in the LV winding of the three-phase two-winding power transformer and the load, and the voltage at the terminals of the LV winding of the three-phase two-winding power transformer and the load, measured with the measuring devices installed in the input cell, the LV TP supply bus, for each harmonic component starting from the 1st to the 40th, similar calculation actions are carried out to those described earlier for one phase, in order to obtain complex values of the total losses of apparent power in each of these phases, taking into account additional losses from higher harmonic components. Having added the complex values of the total losses of apparent power calculated for each phase of the three-phase two-winding power transformer taking into account additional losses from higher harmonic components, the complex value of technical losses of apparent power in the three-phase two-winding power transformer is calculated taking into account additional losses from higher harmonic components.

На Фиг. 1 представлена схема замещения одной фазы системы электроснабжения, представляющей собой совокупность силового трехфазного двухобмоточного трансформатора и несинусоидальной нагрузки.Fig. 1 shows the equivalent circuit of one phase of the power supply system, which is a combination of a three-phase two-winding power transformer and a non-sinusoidal load.

На Фиг. 2 представлена Таблица 1, в которой приведены паспортные данные силового трехфазного двухобмоточного трансформатора.Fig. 2 shows Table 1, which contains the passport data of a three-phase two-winding power transformer.

На Фиг. 3 представлена Таблица 2, в которой приведены расчетные параметры схемы замещения для фазы силового трехфазного двухобмоточного трансформатора.Fig. 3 shows Table 2, which provides the calculated parameters of the equivalent circuit for the phase of a three-phase two-winding power transformer.

На Фиг. 4 представлена Таблица 3, в которой приведены данные измеренные для фазы L1 для гармонических составляющих нагрузки от 1-ой до 40-ой с помощью анализатора качества электрической энергии, установленного во вводной ячейке, питающей шины НН трансформаторной подстанции.Fig. 4 shows Table 3, which contains data measured for phase L1 for harmonic components of the load from 1st to 40th using an electric power quality analyzer installed in the input cell of the LV power supply busbar of the transformer substation.

На Фиг. 5 представлена Таблица 4, в которой приведены расчетные значения приведенного активного и реактивного сопротивлений для фазы L1 для гармонических составляющих нагрузки от 1-ой до 40-ой, подключенной к выводам обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора.Fig. 5 shows Table 4, which provides the calculated values of the reduced active and reactive resistance for phase L1 for harmonic components of the load from the 1st to the 40th, connected to the terminals of the LV winding of a three-phase two-winding power transformer.

На Фиг. 6 представлена Таблица 5, в которой приведены расчетные значения условно постоянных коэффициентов для каждой гармонической составляющей от 1-ой до 40-ой, рассчитанные для фазы силового трехфазного двухобмоочного трансформатора.Fig. 6 shows Table 5, which provides the calculated values of the conditionally constant coefficients for each harmonic component from the 1st to the 40th, calculated for the phase of a three-phase two-winding power transformer.

На Фиг. 7 представлена Таблица 6, в которой приведены комплексные значения потерь полной мощности в одной фазе силового трехфазного двухобмоточного трансформатора для каждой гармонической составляющей от 1-ой до 40-ой.Fig. 7 shows Table 6, which provides complex values of total power losses in one phase of a three-phase two-winding power transformer for each harmonic component from the 1st to the 40th.

На Фиг. 8 представлена Таблица 7, в которой приведены данные измеренные для фазы L2 для гармонических составляющих нагрузки от 1-ой до 40-ой с помощью анализатора качества электрической энергии, установленного во вводной ячейке, питающей шины НН трансформаторной подстанции.Fig. 8 shows Table 7, which contains data measured for phase L2 for harmonic components of the load from 1st to 40th using an electric power quality analyzer installed in the input cell of the LV supply busbar of the transformer substation.

На Фиг. 9 представлена Таблица 8, в которой приведены данные измеренные для фазы L3 для гармонических составляющих нагрузки от 1-ой до 40-ой с помощью анализатора качества электрической энергии, установленного во вводной ячейке, питающей шины НН трансформаторной подстанции.Fig. 9 shows Table 8, which contains data measured for phase L3 for harmonic components of the load from 1st to 40th using an electric power quality analyzer installed in the input cell of the LV power supply busbar of the transformer substation.

Рассмотрим пример реализации способа.Let's consider an example of implementing the method.

На основании паспортных данных силового трехфазного двухобмоточного трансформатора: потери ХХ (ΔР ХХ, кВт), потери короткого замыкания (КЗ) (ΔР КЗ, кВт), номинальная мощность (S н, кВ·А), напряжение КЗ (u КЗ, %), ток ХХ (I ХХ, %), номинальное напряжение обмотки ВН (U ВН, кВ), номинальное напряжение обмотки НН (U НН, кВ), входящего в состав системы электроснабжения, выполняют расчет номинального тока в обмотке ВН:Based on the passport data of a three-phase two-winding power transformer: no-load losses (Δ Р XX, kW), short-circuit (SC) losses (Δ Р KS , kW), rated power ( S н , kVA), short-circuit voltage ( u KS , %), no-load current ( I XX , %), rated voltage of the high-voltage winding ( U HV , kV), rated voltage of the low-voltage winding ( U LV , kV), which is part of the power supply system, the rated current in the high-voltage winding is calculated:

, А. (1) , A. (1)

Далее вычисляют активное сопротивление обмоток силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:Next, the active resistance of the windings of a three-phase two-winding power transformer is calculated:

, Ом, (2) , Ohm, (2)

полное сопротивление обмоток силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:total resistance of windings of a three-phase two-winding power transformer:

, Ом, (3) , Ohm, (3)

и индуктивное сопротивление обмоток силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:and the inductive resistance of the windings of a three-phase two-winding power transformer:

, Ом. (4) , Ohm. (4)

Для реализации способа применяется Т-образная схема замещения силового трехфазного двухобмоточного трансформатора (Фиг. 1), которая принимается симметричной, полагая комплексное значение полного сопротивления обмотки ВН, равным приведенному комплексному значению полного сопротивления обмотки НН. Это допущение близко к действительности и не вносит ощутимых погрешностей в расчеты [Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины: В 2-х ч. Ч. 1: Учеб. для электротехн. спец. вузов. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1987, стр. 78].To implement the method, a T-shaped equivalent circuit of a three-phase two-winding power transformer is used (Fig. 1), which is assumed to be symmetrical, assuming that the complex value of the total resistance of the high-voltage winding is equal to the reduced complex value of the total resistance of the low-voltage winding. This assumption is close to reality and does not introduce significant errors into the calculations [Bruskin D.E., Zorokhovich A.E., Khvostov V.S. Electrical Machines: In 2 parts. Part 1: Textbook for electrical engineering specialty universities. - 2nd ed. revised and enlarged - Moscow: Higher. school, 1987, p. 78].

Далее вычисляют активное сопротивление рассеяния обмотки ВН и приведенное активное сопротивление рассеяния обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:Next, the active leakage resistance of the high-voltage winding and the reduced active leakage resistance of the low-voltage winding of a three-phase two-winding power transformer are calculated:

, Ом, (5) , Ohm, (5)

индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ВН и приведенное индуктивное сопротивление рассеяния обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:inductive leakage reactance of the high voltage winding and reduced inductive leakage reactance of the low voltage winding of a three-phase two-winding power transformer:

, Ом. (6) , Ohm. (6)

После этого выполняют расчет номинального тока ХХ силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:After this, the nominal current of the idle three-phase two-winding power transformer is calculated:

, А. (7) , A. (7)

Далее, используя полученное значение номинального тока ХХ, рассчитывают совокупное активное сопротивление ветви намагничивания и ветви рассеяния обмотки ВН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:Next, using the obtained value of the nominal current XX, the total active resistance of the magnetization branch and the leakage branch of the high-voltage winding of a three-phase two-winding power transformer is calculated:

, Ом, (8) , Ohm, (8)

совокупное полное сопротивление ветви намагничивания и ветви рассеяния обмотки ВН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:the total impedance of the magnetization branch and the leakage branch of the high-voltage winding of a three-phase two-winding power transformer:

, Ом, (9) , Ohm, (9)

и совокупное индуктивное сопротивление ветви намагничивания и ветви рассеяния обмотки ВН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:and the total inductive resistance of the magnetization branch and the leakage branch of the high-voltage winding of a three-phase two-winding power transformer:

, Ом. (10) , Ohm. (10)

Зная величины активного и индуктивного сопротивлений ветви рассеяния обмотки ВН находят активное сопротивление ветви намагничивания силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:Knowing the values of the active and inductive resistances of the leakage branch of the high-voltage winding, we find the active resistance of the magnetization branch of a three-phase two-winding power transformer:

, Ом, (11) , Ohm, (11)

и индуктивное сопротивление ветви намагничивания силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:and the inductive resistance of the magnetization branch of a three-phase two-winding power transformer:

, Ом. (12) , Ohm. (12)

На основании данных (активная мощность, потребляемая нагрузкой, подключенной к силовому техфазному двухобмоточному трансформатору (P н ν, Вт), сила тока в обмотке НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора и нагрузке (I н ν, А); напряжение на зажимах обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора и нагрузке (U н ν, В), где ν - порядковый номер гармонической составляющей) измеряемых для каждой из трех фаз и для каждой гармонической составляющей начиная от 1-ой до 40-ой с помощью измерительных приборов (анализаторы качества электрической энергии, измерители параметров электрической сети), установленных во вводной ячейке, питающей шины НН трансформаторной подстанции (ТП), к которой подключен конечный потребитель электрической энергии (нагрузка), вычисляют активное сопротивление основной (ν = 1) гармонической составляющей нагрузки для одной фазы, подключенной к выводам обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:Based on the data (active power consumed by the load connected to the power technical phase two-winding transformer ( P n ν , W), current in the LV winding of the three-phase two-winding power transformer and the load ( I n ν , A); voltage at the terminals of the LV winding of the three-phase two-winding power transformer and the load ( U n ν , V), where ν is the ordinal number of the harmonic component) measured for each of the three phases and for each harmonic component starting from the 1st to the 40th using measuring devices (electrical energy quality analyzers, electrical network parameter meters) installed in the input cell, the LV supply bus of the transformer substation (TS) to which the end consumer of electrical energy (load) is connected, the active resistance of the fundamental (ν = 1) harmonic component of the load is calculated for one phase connected to the terminals of the LV winding of the power three-phase two-winding transformer:

, Ом, (13) , Ohm, (13)

полное сопротивление основной гармонической составляющей нагрузки одной фазы, подключенной к выводам обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:the total resistance of the fundamental harmonic component of the load of one phase connected to the terminals of the LV winding of a three-phase two-winding power transformer:

, Ом, (14) , Ohm, (14)

и реактивное (индуктивное) сопротивление основной гармонической составляющей нагрузки одной фазы, подключенной к выводам обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:and the reactive (inductive) resistance of the fundamental harmonic component of the load of one phase, connected to the terminals of the LV winding of a three-phase two-winding power transformer:

, Ом. (15) , Ohm. (15)

Вычисления активного, полного и реактивного сопротивлений, аналогичные выполненным ранее для основной гармонической составляющей нагрузки одной фазы, проводят для остальных гармонических составляющих нагрузки этой фазы от 2-й до 40-й, получая значения r н 2…40, Z н 2…40 и x н 2…40.Calculations of active, total and reactive resistances, similar to those performed earlier for the fundamental harmonic component of the load of one phase, are carried out for the remaining harmonic components of the load of this phase from the 2nd to the 40th, obtaining the values r н 2…40 , Z н 2…40 and x н 2…40 .

Зная коэффициент трансформации силового техфазного двухобмоточного трансформатора равныйKnowing the transformation ratio of a power two-phase two-winding transformer equal to

о.е., (16) o.e., (16)

находят приведенное активное сопротивление для каждой гармонической составляющей нагрузки одной фазы, подключенной к выводам обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:find the reduced active resistance for each harmonic component of the load of one phase connected to the terminals of the LV winding of a three-phase two-winding power transformer:

, Ом, (17) , Ohm, (17)

и приведенное реактивное сопротивление для каждой гармонической составляющей нагрузки одной фазы, подключенной к выводам обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:and the reduced reactance for each harmonic component of the load of one phase connected to the terminals of the LV winding of a three-phase two-winding power transformer:

, Ом, (18) , Ohm, (18)

а также приведенное комплексное полное сопротивление для каждой гармонической составляющей нагрузки одной фазы, подключенной к выводам обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора:and also the reduced complex impedance for each harmonic component of the load of one phase connected to the terminals of the LV winding of a three-phase two-winding power transformer:

. (19) . (19)

Зная вычисленные ранее параметры Т-образной схемы замещения одной фазы силового трехфазного двухобмоточного трансформатора (Фиг. 1), для каждой гармонической составляющей рассчитывают следующие значения:Knowing the previously calculated parameters of the T-shaped equivalent circuit of one phase of a three-phase two-winding power transformer (Fig. 1), the following values are calculated for each harmonic component:

; ; ; ; ; ;

; ; ; ; ; ;

; . ; .

С использованием вычисленных значений (αν, βν, γν, δν, θν, εν, τν и μν) для каждой гармонической составляющей, с целью расчета потерь в силовом трехфазном двухобмоточном трансформаторе с учетом дополнительных потерь от высших гармонических составляющих, вычисляют условно постоянные коэффициенты для каждой гармонической составляющей:Using the calculated values (α ν , β ν , γ ν , δ ν , θ ν , ε ν , τ ν and μ ν ) for each harmonic component, in order to calculate the losses in a three-phase two-winding power transformer taking into account additional losses from higher harmonic components, conditionally constant coefficients are calculated for each harmonic component:

; ;

; ; ; ; ; ;

; ;

; ; ; ;

; ;

; ;

; ;. ; ; .

Используя рассчитанные условно-постоянные коэффициенты для каждой гармонической составляющей, а так же величины приведенных активного, полного и реактивного сопротивлений для каждой гармонической составляющей нагрузки одной фазы, вычисляют комплексные значения потерь полной мощности в одной фазе силового трехфазного двухобмоточного трансформатора для каждой гармонической составляющей:Using the calculated conditionally constant coefficients for each harmonic component, as well as the values of the reduced active, total and reactive resistances for each harmonic component of the load of one phase, the complex values of the total power losses in one phase of a three-phase two-winding power transformer are calculated for each harmonic component:

. (20) . (20)

Суммируя комплексные значения потерь полной мощности в силовом трехфазном двухобмоточном трансформаторе, рассчитанные для каждой гармонической составляющей, находят комплексное значение суммарных потерь полной мощности в одной фазе силового трехфазного двухобмоточного трансформатора с учетом дополнительных потерь от высших гармонических составляющихBy summing up the complex values of the total power losses in a three-phase two-winding power transformer, calculated for each harmonic component, we find the complex value of the total total power losses in one phase of a three-phase two-winding power transformer, taking into account additional losses from higher harmonic components

. (21) . (21)

Для оставшихся двух фаз (L2 и L3), используя в качестве исходных данных измеренные активную мощность, потребляемую нагрузкой, подключенной к силовому двухобмоточному трансформатору, силу тока в обмотке НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора и нагрузке и напряжение на зажимах обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора и нагрузке, для каждой гармонической составляющей начиная от 1-ой до 40-ой, проводят аналогичные описанным ранее для фазы L1 расчетные действия, с целью получить значения и .For the remaining two phases ( L 2 and L 3), using as initial data the measured active power consumed by the load connected to the two-winding power transformer, the current in the LV winding of the three-phase two-winding power transformer and the load, and the voltage at the terminals of the LV winding of the three-phase two-winding power transformer and the load, for each harmonic component starting from the 1st to the 40th, calculation actions similar to those described earlier for phase L 1 are carried out in order to obtain the values And .

Сложив комплексные значения суммарных потерь полной мощности рассчитанные для каждой фазы силового трехфазного двухобмоточного трансформатора с учетом дополнительных потерь от высших гармонических составляющих, рассчитывают комплексное значение технических потерь полной мощности в силовом трехфазном двухобмоточном трансформаторе с учетом дополнительных потерь от высших гармонических составляющих:By adding up the complex values of the total losses of total power calculated for each phase of a three-phase two-winding power transformer taking into account additional losses from higher harmonic components, the complex value of technical losses of total power in a three-phase two-winding power transformer is calculated taking into account additional losses from higher harmonic components:

. .

Параметры (P н ν, I н ν, U н ν), измеряемые с помощью измерительных приборов для каждой фазы, могут быть заданы произвольно, что позволит рассчитать потери полной мощности в силовом трехфазном двухобмоточном трансформаторе, с учетом дополнительных потерь от высших гармонических составляющих, для произвольного момента времени при различных величинах нагрузки.The parameters ( P n ν , I n ν , U n ν ), measured using measuring instruments for each phase, can be set arbitrarily, which will allow calculating the total power losses in a three-phase two-winding power transformer, taking into account additional losses from higher harmonic components, for an arbitrary moment in time at different load values.

Рассмотрим пример реализации способа определения комплексного значения технических потерь полной мощности в силовых трехфазных двухобмоточных трансформаторах, эксплуатируемых в городских и промышленных системах электроснабжения, на примере системы электроснабжения, для которой приняты: Let us consider an example of the implementation of the method for determining the complex value of technical losses of total power in three-phase two-winding power transformers used in urban and industrial power supply systems, using the example of a power supply system for which the following are adopted:

- силовой трехфазный двухобмоточный трансформатор марки ТМЗ номинальной мощностью 1000 кВА, с номинальными напряжениями обмоток ВН - 10 кВ и НН - 0,4 кВ;- three-phase two-winding power transformer of the TMZ brand with a rated power of 1000 kVA, with rated winding voltages of HV - 10 kV and LV - 0.4 kV;

- несинусоидальная нагрузка.- non-sinusoidal load.

Однолинейная принципиальная электрическая схема рассматриваемой системы электроснабжения приведена на (фиг. 1), а номинальные параметры силового трехфазного двухобмоточного трансформатора, используемого для транспортировки электрической энергии конечному потребителю, эксплуатируемого в рассматриваемой системе электроснабжения, приведены в табл. 1The single-line electrical circuit diagram of the power supply system under consideration is shown in (Fig. 1), and the nominal parameters of the three-phase two-winding power transformer used to transport electrical energy to the end consumer, operated in the power supply system under consideration, are given in Table 1.

Используя номинальные параметры силового трехфазного двухобмоточного трансформатора приведенные в табл. 1 в соответствии с выражением (1) рассчитывается значение номинального тока в обмотке ВН. Используя формулы (2-4) вычисляют активное, полное и индуктивное сопротивления обмоток силового трехфазного двухобмоточного трансформатора. По формулам (5) и (6) вычисляют активное и индуктивное сопротивления рассеяния обмотки ВН и приведенные активное и индуктивное сопротивления рассеяния обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора. Используя выражение (7) выполняют расчет номинального тока ХХ силового трехфазного двухобмоточного трансформатора. Используя формулы (8 - 10) рассчитывают совокупные активное, полное и индуктивное сопротивления ветви намагничивания и ветви рассеяния обмотки ВН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора. По формулам (11) и (12), зная величины активного и индуктивного сопротивлений ветви рассеяния обмотки ВН, вычисляют активное и индуктивное сопротивления ветви намагничивания силового трехфазного двухобмоточного трансформатора.Using the nominal parameters of the three-phase two-winding power transformer given in Table 1 in accordance with expression (1), the value of the nominal current in the HV winding is calculated. Using formulas (2-4), the active, total and inductive resistances of the windings of the three-phase two-winding power transformer are calculated. Using formulas (5) and (6), the active and inductive leakage resistances of the HV winding and the reduced active and inductive leakage resistances of the LV winding of the three-phase two-winding power transformer are calculated. Using expression (7), the nominal no-load current of the three-phase two-winding power transformer is calculated. Using formulas (8-10), the total active, total and inductive resistances of the magnetization branch and the leakage branch of the HV winding of the three-phase two-winding power transformer are calculated. Using formulas (11) and (12), knowing the values of the active and inductive resistances of the leakage branch of the high-voltage winding, we calculate the active and inductive resistances of the magnetization branch of a three-phase two-winding power transformer.

Расчетные параметры схемы замещения для одной фазы силового трехфазного двухобмоточного трансформатора, представленной на Фиг. 1 приведены в табл. 2.The calculated parameters of the equivalent circuit for one phase of a three-phase two-winding power transformer, shown in Fig. 1, are given in Table 2.

Измеренные данные, полученные с помощью анализатора качества электрической энергии, установленного во вводной ячейке, питающей шины НН трансформаторной подстанции, для фазы L1 для гармонических составляющих нагрузки от 1-ой до 40-ой приведены в табл. 3.The measured data obtained using the power quality analyzer installed in the input cell of the LV power supply busbar of the transformer substation for phase L 1 for harmonic components of the load from 1st to 40th are given in Table 3.

Используя измеренные данные, приведенные в табл. 3, в соответствии с выражениями (13-15) рассчитываются активное, полное и реактивное сопротивления основной гармонической составляющей нагрузки одной фазы, подключенной к выводам обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора. Аналогично, используя выражения (13-15) и результаты измерений для остальных гармонических составляющих, приведенные в табл. 3, выполняют расчет активных, полных и реактивных сопротивлений гармонических составляющих нагрузки от 2-й до 40-й одной фазы, подключенной к выводам обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора.Using the measured data given in Table 3, in accordance with expressions (13-15), the active, full and reactive resistances of the fundamental harmonic component of the load of one phase connected to the terminals of the LV winding of a three-phase two-winding power transformer are calculated. Similarly, using expressions (13-15) and the measurement results for the remaining harmonic components given in Table 3, the active, full and reactive resistances of the harmonic components of the load from the 2nd to the 40th of one phase connected to the terminals of the LV winding of a three-phase two-winding power transformer are calculated.

Используя значения номинальных напряжений обмоток ВН и НН, приведенные в табл. 1, вычисляют значение коэффициента трансформации силового техфазного двухобмоточного трансформатора по формуле (16), которое составит 25. Используя значение коэффициента трансформации и выражения (17) - (19) рассчитывают приведенные активное, реактивное и полное сопротивления для каждой гармонической составляющей нагрузки одной фазы, подключенной к выводам обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора.Using the values of the nominal voltages of the HV and LV windings given in Table 1, the value of the transformation ratio of the power three-phase two-winding transformer is calculated using formula (16), which will be 25. Using the value of the transformation ratio and expressions (17) - (19), the reduced active, reactive and total resistance are calculated for each harmonic component of the load of one phase connected to the terminals of the LV winding of the power three-phase two-winding transformer.

Расчетные значения приведенного активного и реактивного сопротивлений для фазы L1 для гармонических составляющих нагрузки от 1-ой до 40-ой, подключенной к выводам обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора приведены в табл. 4.The calculated values of the reduced active and reactive resistance for phase L 1 for harmonic components of the load from the 1st to the 40th, connected to the terminals of the LV winding of a three-phase two-winding power transformer are given in Table 4.

Зная вычисленные ранее параметры схемы замещения одной фазы силового трехфазного двухобмоточного трансформатора, представленные в табл. 2, для каждой гармонической составляющей рассчитывают значения (αν, βν, γν, δν, θν, εν, τν и μν), и, используя эти значения, вычисляют условно постоянные коэффициенты для каждой гармонической составляющей (A 1 ν, A 2 ν, A 3 ν, B 1 ν, B 2 ν, B 3 ν, С 1 ν, С 2 ν, С 3 ν, D 1 ν, D 2 ν, D 3 ν). Расчетные значения условно постоянных коэффициентов для каждой гармонической составляющей от 1-ой до 40-ой, рассчитанные для фазы силового трехфазного двухобмоочного трансформатора, приведены в табл. 5.Knowing the previously calculated parameters of the equivalent circuit of one phase of a three-phase two-winding power transformer, presented in Table 2, the values (α ν , β ν , γ ν , δ ν , θ ν , ε ν , τ ν and μ ν ) are calculated for each harmonic component, and, using these values, the conditionally constant coefficients are calculated for each harmonic component ( A 1 ν , A 2 ν , A 3 ν , B 1 ν , B 2 ν , B 3 ν , C 1 ν , C 2 ν , C 3 ν , D 1 ν , D 2 ν , D 3 ν ). The calculated values of the conditionally constant coefficients for each harmonic component from the 1st to the 40th, calculated for the phase of a three-phase two-winding power transformer, are given in Table 5.

Используя рассчитанные условно-постоянные коэффициенты для каждой гармонической составляющей, приведенные в табл. 5, а так же величины приведенных активного, полного и реактивного сопротивлений для каждой гармонической составляющей нагрузки одной фазы, приведенные в табл. 4, в соответствии с формулой (20) вычисляют комплексные значения потерь полной мощности в одной фазе силового трехфазного двухобмоточного трансформатора для каждой гармонической составляющей. Комплексные значения потерь полной мощности в одной фазе силового трехфазного двухобмоточного трансформатора для каждой гармонической составляющей от 1-ой до 40-ой приведены в табл. 6.Using the calculated conditionally constant coefficients for each harmonic component given in Table 5, as well as the values of the reduced active, total and reactive resistances for each harmonic component of the load of one phase given in Table 4, in accordance with formula (20), the complex values of the total power losses in one phase of the three-phase two-winding power transformer are calculated for each harmonic component. The complex values of the total power losses in one phase of the three-phase two-winding power transformer for each harmonic component from the 1st to the 40th are given in Table 6.

Суммируя комплексные значения потерь полной мощности в силовом трехфазном двухобмоточном трансформаторе, рассчитанные для каждой гармонической составляющей от 1-ой до 40-ой, приведенные в табл. 6, в соответствии с формулой (21) находят комплексное значение суммарных потерь полной мощности в одной фазе силового трехфазного двухобмоточного трансформатора с учетом дополнительных потерь от высших гармонических составляющих которые составят:By summing up the complex values of the total power losses in a three-phase two-winding power transformer, calculated for each harmonic component from the 1st to the 40th, given in Table 6, in accordance with formula (21), we find the complex value of the total total power losses in one phase of a three-phase two-winding power transformer, taking into account additional losses from higher harmonic components, which will be:

В·А. V·A.

Для оставшихся двух фаз (L2 и L3), используя в качестве исходных данных измеренные активную мощность, потребляемую нагрузкой, подключенной к силовому двухобмоточному трансформатору, силу тока в обмотке НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора и нагрузке и напряжение на зажимах обмотки НН силового трехфазного двухобмоточного трансформатора и нагрузке, для каждой гармонической составляющей начиная от 1-ой до 40-ой, приведенные в табл. 7 и табл. 8, проводят аналогичные описанным ранее для фазы L1 расчетные действия. По итогам выполненных расчетов For the remaining two phases ( L 2 and L 3), using as initial data the measured active power consumed by the load connected to the two-winding power transformer, the current in the LV winding of the three-phase two-winding power transformer and the load, and the voltage at the terminals of the LV winding of the three-phase two-winding power transformer and the load, for each harmonic component starting from the 1st to the 40th, given in Table 7 and Table 8, calculation actions similar to those described earlier for phase L 1 are carried out. Based on the results of the calculations performed

В·А. V·A.

В·А. V·A.

Сложив комплексные значения суммарных потерь полной мощности рассчитанные для каждой фазы силового трехфазного двухобмоточного трансформатора с учетом дополнительных потерь от высших гармонических составляющих, рассчитывают комплексное значение технических потерь полной мощности в силовом трехфазном двухобмоточном трансформаторе с учетом дополнительных потерь от высших гармонических составляющих:By adding up the complex values of the total losses of total power calculated for each phase of a three-phase two-winding power transformer taking into account additional losses from higher harmonic components, the complex value of technical losses of total power in a three-phase two-winding power transformer is calculated taking into account additional losses from higher harmonic components:

В·А. V·A.

Приведенное описание реализации подтверждает достижение технического результата - возможность применять указанный способ в частности для произвольного момента времени при различных величинах нагрузки и выделить технические потери в силовом трехфазном двухобмоточном трансформаторе, а так же повысить точность определения комплексного значения технических потерь полной мощности в силовых трехфазных двухобмоточных трансформаторах, эксплуатируемых в городских и промышленных системах электроснабжения, за счет учета дополнительных потерь, связанных с наличием высших гармонических составляющих в системе электроснабжения, обусловленных наличием нелинейной электрической нагрузки, потребляющей ток несинусоидальной формы.The given description of the implementation confirms the achievement of the technical result - the possibility of using the specified method, in particular, for an arbitrary moment in time at different load values and to isolate technical losses in a three-phase two-winding power transformer, as well as to increase the accuracy of determining the complex value of technical losses of total power in three-phase two-winding power transformers operated in urban and industrial power supply systems, due to the consideration of additional losses associated with the presence of higher harmonic components in the power supply system, caused by the presence of a non-linear electrical load consuming a non-sinusoidal current.

Claims (1)

Способ определения комплексного значения технических потерь полной мощности в силовых трехфазных двухобмоточных трансформаторах, эксплуатируемых в городских и промышленных системах электроснабжения, заключающийся в том, что на основании паспортных данных силового трехфазного двухобмоточного трансформатора, входящего в состав системы электроснабжения, выполняют расчет номинального тока в обмотке высшего напряжения, далее вычисляют активное, полное и индуктивное сопротивления обмоток, после чего вычисляют активное и индуктивное сопротивления рассеяния обмотки высшего напряжения и приведенные активное и индуктивное сопротивления рассеяния обмотки низшего напряжения, после чего выполняют расчет номинального тока холостого хода и, используя его значение, рассчитывают совокупные активное, полное и индуктивное сопротивления ветви намагничивания и ветви рассеяния обмотки высшего напряжения, далее, зная величины активного и индуктивного сопротивлений ветви рассеяния обмотки высшего напряжения, находят активное и индуктивное сопротивления ветви намагничивания, после чего, используя измеряемые с помощью измерительных приборов, установленных во вводной ячейке, питающей шины низшего напряжения трансформаторной подстанции, к которой подключен конечный потребитель электрической энергии - нагрузка, для каждой из трех фаз и для каждой гармонической составляющей, начиная от 1-й до 40-й, значения активной мощности, потребляемой нагрузкой, подключенной к силовому трехфазному двухобмоточному трансформатору, силы тока в обмотке низшего напряжения и нагрузке и напряжения на зажимах обмотки низшего напряжения и нагрузке, вычисляют активное, полное и реактивное индуктивное сопротивления основной гармонической составляющей нагрузки для одной фазы, подключенной к выводам обмотки низшего напряжения, затем вычисляют активные, реактивные и полные сопротивления для остальных гармонических составляющих нагрузки этой фазы от 2-й до 40-й, зная коэффициент трансформации силового трехфазного двухобмоточного трансформатора, находят приведенные активное, реактивное и комплексное полное сопротивления для каждой гармонической составляющей нагрузки одной фазы, подключенной к выводам обмотки низшего напряжения, и, зная вычисленные ранее параметры Т-образной схемы замещения одной фазы силового трехфазного двухобмоточного трансформатора, для каждой гармонической составляющей рассчитывают значения: αν, βν, γν, δν, θν, εν, τν и μν, используемые затем для расчета условно-постоянных коэффициентов А 1 ν, А 2 ν, А 3 ν, B 1 ν, B 2 ν, B 3 ν, C 1 ν, C 2 ν, C 3 ν, D 1 ν, D 2 ν, D 3 ν для каждой гармонической составляющей, используя их значения, а также величины приведенного активного, полного и реактивного сопротивлений для каждой гармонической составляющей нагрузки одной фазы, вычисляют комплексные значения потерь полной мощности в одной фазе силового трехфазного двухобмоточного трансформатора для каждой гармонической составляющей, и затем, суммируя их, находят комплексное значение суммарных потерь полной мощности в одной фазе с учетом дополнительных потерь от высших гармонических составляющих, затем для оставшихся двух фаз, используя измеряемые с помощью измерительных приборов, установленных во вводной ячейке, питающей шины низшего напряжения трансформаторной подстанции, значения активной мощности, потребляемой нагрузкой, подключенной к силовому двухобмоточному трансформатору, силы тока в обмотке низшего напряжения и нагрузке и напряжения на зажимах обмотки низшего напряжения и нагрузке, для каждой гармонической составляющей начиная от 1-й до 40-й, проводят аналогичные описанным ранее для одной фазы расчеты для получения комплексных значений суммарных потерь полной мощности в каждой из этих фаз с учетом дополнительных потерь от высших гармонических составляющих, после чего, сложив комплексные значения суммарных потерь полной мощности, рассчитанные для каждой фазы с учетом дополнительных потерь от высших гармонических составляющих, рассчитывают комплексное значение технических потерь полной мощности в силовом трехфазном двухобмоточном трансформаторе с учетом дополнительных потерь от высших гармонических составляющих.A method for determining the complex value of technical losses of apparent power in three-phase two-winding power transformers used in urban and industrial power supply systems, consisting in the fact that, based on the passport data of a three-phase two-winding power transformer included in the power supply system, the rated current in the high-voltage winding is calculated, then the active, total and inductive resistances of the windings are calculated, after which the active and inductive leakage resistances of the high-voltage winding and the reduced active and inductive leakage resistances of the low-voltage winding are calculated, after which the rated no-load current is calculated and, using its value, the total active, total and inductive resistances of the magnetization branch and the leakage branch of the high-voltage winding are calculated, then, knowing the values of the active and inductive resistances of the leakage branch of the high-voltage winding, the active and inductive resistances of the magnetization branch are found, after which, using the values measured by measuring instruments installed in the input cell, the low-voltage busbar supply of the transformer substation to which the end consumer of electric energy is connected - the load, for each of the three phases and for each harmonic component, starting from the 1st to the 40th, the values of the active power consumed by the load connected to the three-phase two-winding power transformer, the current in the low-voltage winding and the load and the voltage at the terminals of the low-voltage winding and the load, calculate the active, complete and reactive inductive resistance of the fundamental harmonic component of the load for one phase connected to the terminals of the low-voltage winding, then calculate the active, reactive and complete resistances for the remaining harmonic components of the load of this phase from the 2nd to the 40th, knowing the transformation ratio of the three-phase two-winding power transformer, find the reduced active, reactive and complex complete resistance for each harmonic component of the load of one phase connected to the terminals of the low-voltage winding, and, knowing the previously calculated parameters of the T-shaped equivalent circuits of one phase of a three-phase two-winding power transformer, for each harmonic component the following values are calculated: α ν , β ν , γ ν , δ ν , θ ν , ε ν , τ ν and μ ν , which are then used to calculate the conditionally constant coefficients A 1 ν , A 2 ν , A 3 ν , B 1 ν , B 2 ν , B 3 ν , C 1 ν , C 2 ν , C 3 ν , D 1 ν , D 2 ν , D 3 ν for each harmonic component, using their values, as well as the values of the reduced active, total and reactive resistances for each harmonic component of the load of one phase, the complex values of the apparent power losses are calculated in one phase of a three-phase two-winding power transformer for each harmonic component, and then, summing them up, find the complex value of the total losses of apparent power in one phase taking into account additional losses from higher harmonic components, then for the remaining two phases, using the values of active power consumed by the load connected to the two-winding power transformer, measured with the measuring instruments installed in the input cell, the low-voltage supply bus of the transformer substation, the current in the low-voltage winding and the load, and the voltage at the terminals of the low-voltage winding and the load, for each harmonic component starting from the 1st to the 40th, carry out calculations similar to those described earlier for one phase to obtain the complex values of the total losses of apparent power in each of these phases taking into account additional losses from higher harmonic components, after which, adding up the complex values of the total losses of apparent power, calculated for each phase taking into account additional losses from higher harmonic components, calculate the complex value of the technical losses of apparent power in the power three-phase two-winding transformer taking into account additional losses from higher harmonic components.
RU2024112518A 2024-05-07 Method of determining complex value of technical losses of full power in power three-phase two-winding transformers used in urban and industrial power supply systems RU2826221C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2826221C1 true RU2826221C1 (en) 2024-09-05

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104237673A (en) * 2014-08-08 2014-12-24 国家电网公司 Method for estimating harmonic loss of transformer
RU2638904C1 (en) * 2016-08-03 2017-12-18 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный аграрный университет" Method for measuring power losses from nonsinusoidal currents in three-phase transformers and four-wire power transmission lines
RO134712A0 (en) * 2020-06-23 2021-01-29 Nova Industrial S.A. Smart grid system, method and apparatus for measuring and monitoring online the power and electric energy losses in power transmission and distribution systems
RU2777017C1 (en) * 2021-11-22 2022-08-01 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Method for determining power losses in a power transformer without disconnecting the load connected to it

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104237673A (en) * 2014-08-08 2014-12-24 国家电网公司 Method for estimating harmonic loss of transformer
RU2638904C1 (en) * 2016-08-03 2017-12-18 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный аграрный университет" Method for measuring power losses from nonsinusoidal currents in three-phase transformers and four-wire power transmission lines
RO134712A0 (en) * 2020-06-23 2021-01-29 Nova Industrial S.A. Smart grid system, method and apparatus for measuring and monitoring online the power and electric energy losses in power transmission and distribution systems
RU2777017C1 (en) * 2021-11-22 2022-08-01 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Method for determining power losses in a power transformer without disconnecting the load connected to it
RU2815674C1 (en) * 2023-06-16 2024-03-19 Сергей Сергеевич Костинский Method of determining complex value of total technical losses of full power in urban and industrial power supply systems

Similar Documents

Publication Publication Date Title
GB2596478A (en) Fault location system using voltage or current measurement from diverse locations on a distribution network
CN102435858A (en) Online measurement method and system for short-circuit loss and open-circuit loss of transformer
Dao et al. Voltage harmonic effect on losses in distribution transformers
Sima et al. A novel approach to power loss calculation for power transformers supplying nonlinear loads
Lin et al. Real-time monitoring of iron-core and copper losses of transformers under (non) sinusoidal operation
CN104076226B (en) Device and method based on voltage difference and current differential measuring transformer efficiency
US8825419B2 (en) Method and device for determining an input voltage on a transforming station of a power network
RU2826221C1 (en) Method of determining complex value of technical losses of full power in power three-phase two-winding transformers used in urban and industrial power supply systems
Špelko et al. A voltage-only method for assessing harmonic contribution from a customer installation
KR100223976B1 (en) Evaluation device for harmonic wave emission quantity
CN119291591A (en) A DC bias test device for voltage transformer for photovoltaic power generation and control method thereof
RU2815674C1 (en) Method of determining complex value of total technical losses of full power in urban and industrial power supply systems
Skamyin et al. Method for determining the source of power quality deterioration
Kaczmarek et al. Simulation of the influence of conductive disturbances on accuracy of the voltage transformers during measurements of the power quality
Damnjanovic et al. The measurement and evaluation of distribution transformer losses under nonlinear loading
Kaczmarek et al. Voltage transformer operation in connection with the power quality
RU2803268C1 (en) Method for determining irregular loading of converter units operated in parallel
Zvada et al. Investigation of the influence of non-sinusoidal voltage and currents on electricity losses in a power transformer
Bukreev et al. A Method for Estimating Power Losses in Power Transformers without Disconnecting them from the Mains and with Ranking for Short-Circuit Losses, Load Losses and Idling Losses
Spencer et al. Artificial representation of power systems
RU2390034C1 (en) Method for operative control of short-circuit resistance in single-phase double-winding transformer in working mode
Damjanovic et al. Evaluation of power transformer loses measurements methods under nonlinear load conditions
RU2561410C1 (en) Method for determining location of unauthorised connection of load of unknown power to power transmission line
Baghzouz et al. Distortion of PV system-transformer excitation current under low power production
RU218476U1 (en) CONTROL DEVICE FOR STATIC REACTIVE POWER COMPENSATOR AT SECTIONALIZATION POST