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三相可飽和変圧器

この例では、変圧器の飽和現象を示します。

G. Sybille (Hydro-Quebec)

説明

三相変圧器は 500 kV ネットワークで励磁されます。定格が 450 MVA, 500 kV/230 kV/60 kV の変圧器は、Y/Y/デルタに接続されている 3 本の巻線で構成されています。

電力システムは、誘導性電源 (短絡電力 3000 MVA) および Parallel RLC Load で構成される同等の回路によりシミュレートされます。コンデンサの無効電力は、240 Hz (4th harmonic) で共振を生成するために選択されています。

変圧器の飽和特性は、0.32 pu の単一スロープ Xsat により近似され、一次側から見られる空心リアクタンス Xac = 0.40 pu (Xac = Xsat+Xh = 0.32+0.08 = 0.40 pu.) に対応します。3 つの残留磁束 (-0.8 - 0.4 0.4 pu) は A、B、および C 相に指定されます。

Multimeter ブロックおよび Scope2 ブロックは、計測ブロックを使用せずに追加の信号を監視するのに使用されます。Multimeter の出力で得られる 6 つの信号は、回路ブレーカーの 3 つの回路および飽和変圧器の鉄心内部の 3 本の磁束です。A 相の磁束も、A 相の電圧を巻線 2 の無負荷出力で統合することで得られます。電圧および磁束は、適切なスケーリングを使用して、ゲイン ブロックの付いた p.u. に変換されます。Fourier ブロックは、A 相の一次電圧の第 4 次高調波成分を測定します。

さらに信号処理を進めるため、Scope1 に表示された信号は 1/60/333 秒 (333 サンプル/サイクル) でサンプリングされ、'psbtransfosat_str' (時間付き構造体) という変数に保存されます。

シミュレーション

シミュレーションを開始し、Scope1 および Scope2 で電圧、電流、磁束の波形を観察します。

ブレーカーが閉じたら、変圧器の突入電流および過電圧を観察します。A 相の 0.8 pu 残留磁束は、最大磁束オフセットを生じる瞬間に閉じるブレーカーのため、磁束は A 相で 2 pu を超えます。マルチメーターで測定した A 相の磁束を、2 次電圧 (Scope2 の最初のトレース) の積分で得られた磁束と比較してください。

特定の周波数 (0.32 秒後に最大 0.23 pu) で残留する回路ネットワークに印加される電流の第 4 次高調波成分のため、電圧 Va には高レベルの第 4 次高調波 (Scope1 の 3 次トレースで表示) が含まれています。シミュレーションが完了したら、Powergui を開き、[FFT Analysis] を選択して、'psbtransfosat_str' 構造体に保存された信号の 0 ~ 1,000 Hz の周波数スペクトルを表示します。FFT は、0.32 秒後に開始する 2 サイクル ウィンドウで実行されます (第 4 次高調波が最大となる瞬間)。'Va (pu)' と名付けられた入力を選択し、[表示] をクリックして Va 電圧スペクトルを表示します。主に第 2 ~ 6 次高調波 (Fourier ブロックから得られるように、最大成分 = 第 4 次高調波の 23%) により歪みが発生することに注目してください。