По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621. 311.001.57

Конструкция трансформатора с аморфным магнитопроводом и сверхпроводниковыми обмотками в электрической сети

Юдин А. А. студент бакалавриата кафедры автоматизированных электроэнергетических систем, ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет», г. Самара, e-mail: roynastvel@mail.ru

В современных условиях потери электроэнергии и мощности можно снизить применением в конструкциях силовых трансформаторов следующих инновационных решений: использование эффекта сверхпроводимости низко- и высокотемпературной, внедрение новых эффективных способов формирования основного магнитного потока с помощью аморфных ферромагнитных материалов и применение комбинированных конструкций силовых трансформаторов, сочетающих в себе перечисленные выше решения.

Литература:

1. Энергосберегающие трансформаторы с магнитопроводами из аморфных сплавов // Энергосбережение в электроэнергетике и промышленности: материалы VI Международной конференции ТРАВЭК, г. Москва, 17–18 марта 2010 г. [Электронный ресурс]. – URL: http://ukrm.ru/content/view (дата обращения: 20.11.2017).

2. Хавроничев С.В., Сошинов А.Г., Галущак В.С., Копейкина Т.В. Современные тенденции применения аморфных сплавов вмагнитопроводах силовых трансформаторов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 12-4. – C. 607–610.

3. Lapthorn A.C. et al. HTS transformer: Construction details, test results, and noted failure mechanisms // IEEE Transactions on Power Delivery. – 2011. – Vоl. 26. – N 1. – P. 394–399.

4. Dai S. et al. Development of a 1250-kVA superconducting transformer and its demonstration at the superconducting substation // IEEE Transactions on Applied Su-perconductivity. – 2016. – Vоl. 26. – N 1. – P. 1–7.

5. Высоцкий В.С., Сытников В.Е. и др. Сверхпроводимость в электромеханике и электроэнергетике // Электричество. – 2005. – № 7.

6. Кузнецов Д.В. Совершенствование концепции и методов организации энергоснабжения мегаполисов / Д.В. Кузнецов, В.Г. Гольдштейн // Промышленная энергетика. – 2014. – № 2.

Многие исследовательские группы по всему миру разработали различные высокотемпературные сверхпроводящие трансформаторы [1, 2]. Эти конструкции, как правило, были довольно традиционными с точки зрения конструкции трансформатора, в которых стандартный набор медных обмоток был заменен сверхпроводящей катушкой. Одним из основных преимуществ использования сверхпроводников является чрезвычайно высокая возможная плотность тока в обмотке по сравнению с обычными материалами, такими как медь. Это позволяет сделать обмотку намного меньше, чем медную аналогичного номинала, что снижает размер и вес трансформатора [3].

Еще один способ больше уменьшить размер и вес трансформатора – использовать конструкцию с аморфным магнитопроводом [4]. Применение аморфного магнитопровода позволяет существенно снизить потери холостого хода (ХХ). Объединив концепцию аморфного магнитопровода с ВСТП, можно будет создать новый компактный трансформатор. При тщательном проектировании производительность этого типа трансформатора должна быть сравнима с обычными трансформаторами аналогичного номинала при уменьшенных размерах и весе [5, 6].

Для участка распределительной электрической сети «Смышляевка-Тяговая» АО «Самарская сетевая компания» с номинальным напряжением 10 и 20 кВ, представленного на рис. 1, был выполнен процесс моделирования работы с учетом реальных нагрузок трансформаторов с магнитопроводом из аморфного сплава (АФТ), с высокотемпературными сверхпроводниковыми обмотками (ВТСТ); совмещенный вариант с магнитопроводом из аморфного сплава и высокотемпературными сверхпроводниковыми обмотками (АВТСТ). Расчеты потерь выполнялись в ПК RastrWin3. Анализировались продольные и поперечные потери активной мощности в СТ на объектах.

Была оценена эффективность применения АФТ, ВТСТ и АВТСТ по сравнению с ТМ путем определения суммарных потерь в линиях электропередачи и в трансформаторах схемы на рис. 1. Данные представлены в табл. 1 и на рис. 2.

Основываясь на представленных графиках, можно сделать вывод о том, что у трансформаторов с магнитопроводом из аморфного ферримагнитного материала и трансформаторов с традиционной конструкцией по мере увеличения Кз наблюдается более активное снижение КПД, чем у трансформаторов, в обмотках которых используется материал, обладающий высокотемпературной сверхпроводимостью, ввиду больших потерь КЗ. Но у трансформаторов с аморфным магнитопроводом наибольший КПД достигается при меньшем коэффициенте загрузки, по сравнению с традиционным масляным трансформатором.

Для Цитирования:
Юдин А. А., Конструкция трансформатора с аморфным магнитопроводом и сверхпроводниковыми обмотками в электрической сети . Конструкторское Бюро. 2023;4.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: