Влияние геомагнитных бурь на режимы работы силовых трансформаторов систем электроснабжения

• Автор: Кретов, Дмитрий Алексеевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Тольятти
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 НАРУШЕНИЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ГЕОИНДУЦИРОВАННЫХ ТОКОВ
1.1 Солнечные геомагнитные бури и анализ их интенсивности в различных широтах
1.2 Анализ воздействия геомагнитных бурь на режимы работы силовых трансформаторов электротехнических комплексов
1.3 Постановка целей и задач исследования
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА С УЧЕТОМ НАСЫЩЕНИЯ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ПРОТЕКАНИИ ГИТ, ВЫЗВАННЫХ ГЕОМАГНИТНЫМИ БУРЯМИ
2.1 Модель обмотки с бесконечным ферромагнитным сердечником при одновременном намагничивании переменным и постоянным магнитными полями
2.2 Модель обмотки с бесконечным сердечником и цилиндрической магнитной оболочкой при одновременном намагничивании переменным и постоянным магнитными полями
2.3 Модель ветви намагничивания силового трансформатора при геомагнитных бурях
2.4 Математическая модель силового трансформатора при протекании
геоиндуцированных токов
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
3 РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРАХ
ПРИ ГЕОМАГНИТНЫХ БУРЯХ
3.1 Разработка методики расчета дополнительных потерь активной мощности в баке силового трансформатора при геомагнитных бурях
3.2 Расчет дополнительных потерь активной мощности в баке силового трансформатора при геомагнитных бурях
3.3 Расчет дополнительных потерь активной мощности от вихревых токов в
обмотках силового трансформатора при геомагнитных бурях
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИК ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ГЕОМАГНИТНЫХ БУРЬ НА РЕЖИМЫ РАБОТЫ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
4.1 Программная реализация расчетов влияния геоиндуцированных токов на работоспособность силовых трансформаторов при геомагнитных бурях. Выбор среды моделирования
4.2 Разработка модели силового трансформатора с учетом насыщения магнитной системы
4.3 Анализ влияния геоиндуцированных токов на режимы работы силовых трансформаторов в системах электроснабжения
4.4 Определение зависимости допустимого уровня геоиндуцированного тока
при геомагнитных бурях от нагрузки силового трансформатора
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
Аварийные ситуации в системах электроснабжения (СЭС) непредсказуемы и могут быть вызваны многими факторами: отказом
оборудования, неправильными и несогласованными действиями обслуживающего персонала, а также различными природными воздействиями, к которым относятся и геомагнитные бури (ГМБ). Во время ГМБ вариации геомагнитного поля индуцируют на поверхности Земли медленно меняющееся электрическое поле. Горизонтальная компонента геоэлектрического поля характеризуются напряженностью 1 -20 В/км и временем изменения от 10 с до 30 минут, вектор напряженности этого поля преимущественно ориентирован по меридиану. В связи с этим, во время ГМБ между заземленными нейтралями силовых трансформаторов (СТ) СЭС возникает ЭДС. На протяженных линиях электропередач (ЛЭП) ЭДС может достигать нескольких киловольт, и в ЛЭП появляется квазипостоянный ток, который принято называть геоиндуцированным током (ГИТ).
Основное воздействие ГИТ на СЭС заключается в насыщении магнитопроводов силовых трансформаторов, сдвигая рабочий линейный режим СТ в нелинейную часть кривой намагничивания. При этом часть магнитного потока вытесняется из магнитопровода, увеличивается поток рассеяния, что вызывает дополнительные потери и нагрев конструктивных элементов силовых трансформаторов. Дополнительный нагрев твердой изоляции и масла вызывает газообразование, что может привести к срабатыванию газовой защиты и отключению СТ, а так же приводит к снижению срока эксплуатации силовых трансформаторов.
В связи с этим учет влияния геоиндуцированных токов при геомагнитных бурях на режимы работы силовых трансформаторов в системах электроснабжения является актуальным.
Рисунок 2.7 - Силовые линии для магнитной проницаемости сердечника Ці
Рисунок 2.8 - Силовые линии для магнитной проницаемости сердечника Ці
Рисунок 2.9 - Силовые линии для магнитной проницаемости сердечника pj

Если рассматривать контуры в виде окружностей радиуса г, лежащих в плоскости z - const и не нарушающих симметрии системы, то выражение (2.18) можно переписать:
Ф = 2лг Av(r,z). (2.20)
Для контура на поверхности ленты с током в плоскости z = 0: