پروژه مدل سازي و شبيه سازي اثر اتصالات ترانسفورماتور بر چگونگي انتشار تغييرات ولتاژ در شبکه با در نظر گرفتن اثر اشباع. doc نوع فایل: word قابل ویرایش 143 صفحه چکیده: در سالهاي اخير، مسايل جدي كيفيت توان در ارتباط با افت ولتاژهاي ايجاد شده توسط تجهيزات و مشتريان، مطرح شده است، كه بدليل شدت استفاده از تجهيزات الكترونيكي حساس در فرآيند اتوماسيون است. وقتي كه دامنه و مدت افت ولتاژ، از آستانه حساسيت تجهيزات مشتريان فراتر رود ، ممكن است اين تجهيزات درست كار نكند، و موجب توقف توليد و هزينه ي قابل توجه مربوطه گردد. بنابراين فهم ويژگيهاي افت ولتاژها در پايانه هاي تجهيزات لازم است. افت ولتاژها عمدتاً بوسيله خطاهاي متقارن يا نامتقارن در سيستمهاي انتقال يا توزيع ايجاد مي شود. خطاها در سيستمهاي توزيع معمولاً تنها باعث افت ولتاژهايي در باسهاي مشتريان محلي مي شود. تعداد و ويژگيهاي افت ولتاژها كه بعنوان عملكرد افت ولتاژها در باسهاي مشتريان شناخته مي شود، ممكن است با يكديگر و با توجه به مكان اصلي خطاها فرق كند. تفاوت در عملكرد افت ولتاژها يعني، دامنه و بويژه نسبت زاويه فاز، نتيجه انتشار افت ولتاژها از مكانهاي اصلي خطا به باسهاي ديگر است. انتشار افت ولتاژها از طريق اتصالات متنوع ترانسفورماتورها، منجر به عملكرد متفاوت افت ولتاژها در طرف ثانويه ترانسفورماتورها مي شود. معمولاً، انتشار افت ولتاژ بصورت جريان يافتن افت ولتاژها از سطح ولتاژ بالاتر به سطح ولتاژ پايين تر تعريف مي شود. بواسطه امپدانس ترانسفورماتور كاهنده، انتشار در جهت معكوس، چشمگير نخواهد بود. عملكرد افت ولتاژها در باسهاي مشتريان را با مونيتورينگ يا اطلاعات آماري مي توان ارزيابي كرد. هر چند ممكن است اين عملكرد در پايانه هاي تجهيزات، بواسطه اتصالات سيم پيچهاي ترانسفورماتور مورد استفاده در ورودي كارخانه، دوباره تغيير كند. بنابراين، لازم است بصورت ويژه انتشار افت ولتاژ از باسها به تاسيسات كارخانه از طريق اتصالات متفاوت ترانسفورماتور سرويس دهنده، مورد مطالعه قرار گيرد. اين پايان نامه با طبقه بندی انواع گروههای برداری ترانسفورماتور و اتصالات آن و همچنین دسته بندی خطاهای متقارن و نامتقارن به هفت گروه، نحوه انتشار این گروهها را از طریق ترانسفورماتورها با مدلسازي و شبيه سازي انواع اتصالات سیم پیچها بررسی می کند و در نهایت نتایج را ارایه می نماید و این بررسی در شبکه تست چهارده باس IEEE برای چند مورد تایید می شود. مقدمه: يکی از ضعيفترين عناصر نرم افزارهای مدرن شبيه سازی، مدل ترانسفورماتور است و فرصتهای زيادی برای بهبود شبيه سازی رفتارهای پيچيده ترانسفورماتور وجود دارد، که شامل اشباع هسته مغناطيسی، وابستگی فرکانسی، تزويج خازنی، و تصحيح ساختاری هسته و ساختار سيم پيچی است. مدل ترانسفورماتور بواسطه فراوانی طراحيهای هسته و همچنين به دليل اينکه برخی از پارامترهای ترانسفورماتور هم غير خطی و هم به فرکانس وابسته اند، می تواند بسيار پيچيده باشد. ويژگيهای فيزيکی رفتاری که، با در نظر گرفتن فرکانس، لازم است برای يک مدل ترانسفورماتور بدرستی ارائه شود عبارتند از: پيکربنديهای هسته و سيم پيچی، اندوکتانسهای خودی و متقابل بين سيم پيچها، شارهای نشتی، اثر پوستی و اثر مجاورت در سيم پيچها، اشباع هسته مغناطيسی، هيسترزيس و تلفات جريان گردابی در هسته، و اثرات خازنی. مدلهايی با پيچيدگيهای مختلف در نرم افزارهای گذرا برای شبيه سازي رفتار گذرای ترانسفورماتورها، پياده سازی شده است. اين فصل يک مرور بر مدلهای ترانسفورماتور، برای شبيه سازی پديده های گذرا که کمتر از رزونانس سيم پيچ اوليه (چند کيلو هرتز) است، می باشد، که شامل فرورزونانس، اکثر گذراهای کليدزنی، و اثر متقابل هارمونيکها است. فهرست مطالب: 1-1 مقدمه 1-2 مدلهای ترانسفورماتور 1-2-1 معرفی مدل ماتریسي Matrix Representation (BCTRAN Model) 1-2-2 مدل ترانسفورماتور قابل اشباع Saturable Transformer Component (STC Model) 1-2-3 مدلهای بر مبنای توپولوژی Topology-Based Models 2- مدلسازی ترانسفورماتور 2-1 مقدمه 2-2 ترانسفورماتور ايده آل 2-3 معادلات شار نشتی 2-4 معادلات ولتاژ 2-5 ارائه مدار معادل 2-6 مدلسازی ترانسفورماتور دو سيم پيچه 2-7 شرايط پايانه ها (ترمينالها) 2-8 وارد کردن اشباع هسته به شبيه سازی 2-8-1 روشهاي وارد کردن اثرات اشباع هسته 2-8-2 شبيه سازي رابطه بين و 2-9 منحنی اشباع با مقادير لحظهای 2-9-1 استخراج منحنی مغناطيس کنندگی مدار باز با مقادير لحظهای 2-9-2 بدست آوردن ضرايب معادله انتگرالي 2-10 خطاي استفاده از منحني مدار باز با مقادير RMS 2-11 شبيه سازي ترانسفورماتور پنج ستوني در حوزه زمان 2-11-1 حل عددي معادلات ديفرانسيل 2-12 روشهاي آزموده شده براي حل همزمان معادلات ديفرانسيل 3- انواع خطاهاي نامتقارن و اثر اتصالات ترانسفورماتور روي آن 3-1 مقدمه 3-2 دامنه افت ولتاژ 3-3 مدت افت ولتاژ 3-4 اتصالات سيم پيچی ترانس 3-5 انتقال افت ولتاژها از طريق ترانسفورماتور 3-5-1- خطاي تكفاز، بار با اتصال ستاره، بدون ترانسفورماتور 3-5-2- خطاي تكفاز، بار با اتصال مثلث، بدون ترانسفورماتور 3-5-3- خطاي تكفاز، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع دوم 3-5-4- خطاي تكفاز، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع دوم 3-5-5- خطاي تكفاز، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع سوم 3-5-6- خطاي تكفاز، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع سوم 3-5-7- خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، بدون ترانسفورماتور 3-5-8- خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، بدون ترانسفورماتور 3-5-9- خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع دوم 3-5-10- خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع دوم 3-5-11- خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع سوم 3-5-12- خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع سوم 3-5-13- خطاهاي دو فاز به زمين 3-6 جمعبندي انواع خطاها 3-7 خطاي TYPE A ، ترانسفورماتور DD 3-8 خطاي TYPE B ، ترانسفورماتور DD 3-9 خطاي TYPE C ، ترانسفورماتور DD 3-10 خطاهاي TYPE D و TYPE F و TYPE G ، ترانسفورماتور DD 3-11 خطاي TYPE E ، ترانسفورماتور DD 3-12 خطاهاي نامتقارن ، ترانسفورماتور YY 3-13 خطاهاي نامتقارن ، ترانسفورماتور YGYG 3-14 خطاي TYPE A ، ترانسفورماتور DY 3-15 خطاي TYPE B ، ترانسفورماتور DY 3-16 خطاي TYPE C ، ترانسفورماتور DY 3-17 خطاي TYPE D ، ترانسفورماتور DY 3-18 خطاي TYPE E ، ترانسفورماتور DY 3-19 خطاي TYPE F ، ترانسفورماتور DY 3-20 خطاي TYPE G ، ترانسفورماتور DY 3-21 شكل موجهاي ولتاژ ndash; جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE A شبيه سازي با PSCA شبيه سازي با برنامه نوشته شده 3-22 شكل موجهاي ولتاژ ndash; جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE B شبيه سازي با PSCA شبيه سازي با برنامه نوشته شده 3-23 شكل موجهاي ولتاژ ndash; جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE C شبيه سازي با PSCA شبيه سازي با برنامه نوشته شده 3-24 شكل موجهاي ولتاژ ndash; جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE D شبيه سازي با PSCA شبيه سازي با برنامه نوشته شده 3-25 شكل موجهاي ولتاژ ndash; جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE E شبيه سازي با PSCA شبيه سازي با برنامه نوشته شده 3-26 شكل موجهاي ولتاژ ndash; جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE F شبيه سازي با PSCAD شبيه سازي با برنامه نوشته شده 3-27 شكل موجهاي ولتاژ ndash; جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE G شبيه سازي با PSCA شبيه سازي با برنامه نوشته شده 3-28 شكل موجهاي ولتاژ ndash; جريان چند باس شبكه 14 باس IEEE براي خطاي TYPE D در باس 5 3-29 شكل موجهاي ولتاژ ndash; جريان چند باس شبكه 14 باس IEEE براي خطاي TYPE G در باس 5 3-30 شكل موجهاي ولتاژ ndash; جريان چند باس شبكه 14 باس IEEE براي خطاي TYPE A در باس 5 4- نتيجه گيري و پيشنهادات مراجع فهرست شکل ها: شكل (1-1) مدل ماتريسي ترانسفورماتور با اضافه كردن اثر هسته شكل (1-2) ) مدار ستاره ي مدل ترانسفورماتور قابل اشباع شكل (1-3) ترانسفورماتور زرهی تک فاز شكل (1-4) مدار الکتريکی معادل شكل (1-3) شكل (2-1) ترانسفورماتور شكل (2-2) ترانسفورماتور ايده ال شكل (2-3) ترانسفورماتور ايده ال بل بار شكل (2-4) ترانسفورماتور با مولفه های شار پيوندی و نشتي شكل (2-5) مدرا معادل ترانسفورماتور شكل (2-6) دياگرام شبيه سازی يک ترانسفورماتور دو سيم پيچه شكل (2-7) ترکيب RL موازی شکل (2-8) ترکيب RC موازی شكل (2-9) منحنی مغناطيس کنندگی مدار باز ترانسفورماتور شكل (2-10) رابطه بين و شكل (2-11) دياگرام شبيه سازی يک ترانسفورماتور دو سيم پيچه با اثر اشباع شكل (2-12) رابطه بين و شكل (2-13) رابطه بين و شكل (2-14) منحنی مدار باز با مقادير rms شكل (2-15) شار پيوندی متناظر شكل (2-14) سينوسی شکل (2-16) جريان لحظه ای متناظر با تحريک ولتاژ سينوسی شكل (2-17) منحني مدار باز با مقادير لحظه اي شكل (2-18) منحني مدار باز با مقادير rms شكل (2-19) ميزان خطاي استفاده از منحني rms شكل (2-20) ميزان خطاي استفاده از منحني لحظه اي شكل (2-21) مدار معادل مغناطيسي ترانسفورماتور سه فاز سه ستونه شكل (2-22) مدار معادل الكتريكي ترانسفورماتور سه فاز سه ستونه شكل (2-23) مدار معادل مغناطيسي ترانسفورماتور سه فاز پنج ستونه شكل (2-24) ترانسفورماتور پنج ستونه شكل (2-25) انتگرالگيري در يك استپ زماني به روش اولر شكل (2-26) انتگرالگيري در يك استپ زماني به روش trapezoidal شكل (3-1) دياگرام فازوري خطاها شكل (3-2) شكل موج ولتاژ Vab شكل (3-3) شكل موج ولتاژ Vbc شكل (3-4) شكل موج ولتاژ Vca شكل (3-5) شكل موج ولتاژ Vab شكل (3-6) شكل موج جريان iA شكل (3-7) شكل موج جريان iB شكل (3-8) شكل موج جريان iA شكل (3-9) شكل موج جريان iA شكل (3-10) شكل موجهاي ولتاژ Va , Vb , Vc شكل (3-11) شكل موجهاي ولتاژ Va , Vb , Vc شكل (3-12) شكل موجهاي جريان ia , ib , ic شكل (3-13) شكل موجهاي ولتاژ Va , Vb , Vc شكل (3-14) شكل موجهاي ولتاژ Va , Vb , Vc شكل (3-15) شكل موجهاي جريان , iB iA شكل (3-16) شكل موج جريان iA شكل (3-16) شكل موج جريان iB شكل (3-17) شكل موج جريان iC شكل (3-18) شكل موجهاي ولتاژ Va , Vb , Vc شكل (3-19) شكل موجهاي جريان ia , ib , ic شكل (3-20) شكل موجهاي ولتاژ Va , Vb , Vc شكل (3-21) شكل موجهاي جريان ia , ib , ic شكل (3-22) شكل موجهاي جريان ia , ib , ic شكل (3-23) شكل موج ولتاژ Va شكل (3-24) شكل موج ولتاژ Vb شكل (3-25) شكل موج ولتاژ Vc شكل (3-26) شكل موج جريانiA شكل (3-27) شكل موج جريان iB شكل (3-28) شكل موج جريان iC شكل (3-29) شكل موج جريانiA شكل (3-30) شكل موج جريان iB شكل (3-31) موج جريان iC شكل (3-32) شكل موج جريانiA شكل (3-33) شكل موج جريان iB شكل (3-34) شكل موج جريان iC شكل (3-35) شكل موج ولتاژ Va شكل (3-36) شكل موج ولتاژ Vb شكل (3-37) شكل موج ولتاژ Vc شكل (3-38) شكل موج جريانiA شكل (3-39) شكل موج جريان iB شكل (3-40) شكل موج جريان iC شكل (3-41) شكل موج جريانiA شكل (3-42) شكل موج جريان iB شكل (3-43) شكل موج جريان iC شكل (3-44) شكل موج ولتاژ Va شكل (3-45) شكل موج ولتاژ Vb شكل (3-46) شكل موج ولتاژ Vc شكل (3-47) شكل موج جريانiA شكل (3-48) شكل موج جريان iB شكل (3-49) شكل موج جريان iC شكل (3-50) شكل موج جريانiA شكل (3-51) شكل موج جريان iB شكل (3-52) شكل موج جريان iC شكل (3-53) شكل موج ولتاژ Va شكل (3-54) شكل موج ولتاژ Vb شكل (3-55) شكل موج ولتاژ Vc شكل (3-56) شكل موج جريانiA شكل (3-57) شكل موج جريان iB شكل (3-58) شكل موج جريان iC شكل (3-59) شكل موج جريانiA شكل (3-60) شكل موج جريان iB شكل (3-61) شكل موج جريان iC شكل (3-62) شكل موج ولتاژ Va شكل (3-63) شكل موج ولتاژ Vb شكل (3-64) شكل موج ولتاژ Vc شكل (3-65) شكل موج جريانiA شكل (3-66) شكل موج جريان iB شكل (3-67) شكل موج جريان iC شكل (3-68) شكل موج جريانiA شكل (3-69) شكل موج جريان iB شكل (3-70) شكل موج جريان iC شكل (3-71) شكل موج ولتاژ Va شكل (3-72) شكل موج ولتاژ Vb شكل (3-73) شكل موج ولتاژ Vc شكل (3-74) شكل موج جريانiA شكل (3-75) شكل موج جريان iB شكل (3-76) شكل موج جريان iC شكل (3-77) شكل موج جريانiA شكل (3-78) شكل موج جريان iB شكل (3-79) شكل موج جريان iC شكل (3-80) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD شكل (3-81) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD شكل (3-82) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD شكل (3-83) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD شكل (3-84) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده شكل (3-85) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده شكل (3-86) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده شكل (3-87) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده شكل (3-88) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD شكل (3-89) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD شكل (3-90) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD شكل (3-91) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD شكل (3-92) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده شكل (3-93) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده شكل (3-94) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده شكل (3-95) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده شكل (3-96) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD شكل (3-97) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD شكل (3-98) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD شكل (3-99) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD شكل (3-100) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده شكل (3-101) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده شكل (3-102) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده شكل (3-103) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده شكل (3-104) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD شكل (3-105) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD شكل (3-106) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD شكل (3-107) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD شكل (3-108) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده شكل (3-109) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده شكل (3-110) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده شكل (3-111) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده شكل (3-112) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD شكل (3-113) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD شكل (3-114) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD شكل (3-115) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD شكل (3-116) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده شكل (3-117) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده شكل (3-118) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده شكل (3-119) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده شكل (3-120) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD شكل (3-121) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD شكل (3-122) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD شكل (3-123) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD شكل (3-124) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده شكل (3-125) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده شكل (3-126) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده شكل (3-127) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده شكل (3-128) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD شكل (3-129) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD شكل (3-130) شكل موجهاي جريان) (span style= color: