Subscription request:

podpiska@panor.ru

For all questions:

+7 495 274-22-22

UDK: 621. 311.001.57

Transformer design with amorphous magnetic core and superconducting windings in the electrical network

Yudin A. А. undergraduate student of the department of automated electric power systems, Samara State Technical University, Samara

In modern conditions, the loss of electricity and power can be reduced by using the following innovative solutions in the designs of power transformers: the use of the effect of low- and high-temperature superconductivity, the introduction of new effective methods of forming the main magnetic flux using amorphous ferromagnetic materials and the use of combined designs of power transformers combining the above solutions.

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.

For citation:
Yudin A. А., Transformer design with amorphous magnetic core and superconducting windings in the electrical network. Электрооборудование: эксплуатация и ремонт №3 2023. 2023;3.
The full version of the article is available for subscribers of the journal
Article language:
Actions with selected: