بخشی از مقاله
چکیده
برای مدلسازی دقیق ترانسفورماتور ولتاژ خازنی - CVT - ، نرم افزار EMTP-RV که یک نرم افزار تحلیل حالت گذرا است به کار گرفته شده است. تاثیر پارامترهای طراحی CVT نظیر تغییرات راکتانس پراکندگی ترانسفورماتور ولتاژ میانی، ظرفیت خازنی مقسم ولتاژ خازنی، نسبت تبدیل ترانسفورماتور ولتاژ میانی و سیم پیچی تخلیه بر پاسخ فرکانسی CVT بررسی شده است و تاثیر آنها در خطای CVT بیان شده است. سپس مدارات مختلف تضعیف فرورزنانس در CVT و تاثیر آنها بر پاسخ فرکانسی بررسی گردیده است و با استفاده از آنالیز حوزه فرکانس برای بهره دامنه و شیفت فاز، مدار تضعیف فرورزنانس مناسب مشخص می گردد.
.1 مقدمه
ترانسفورماتورهای اندازه گیری اجزای مجتمع حفاظت و اندازه گیری در سیستم قدرت می باشند. هدف ترانسفورماتورهای اندازهگیری تبدیل ولتاژ و جریان فشار قوی سیستم قدرت به یک مقیاس کوچک است. در مورد شبکه انتقال ولتاژ بالا - بیشتر از 132 کیلوولت - ، ترانسفورماتورهای ولتاژ خازنی به علت مزیت اقتصادی آنها به طور گسترده به عنوان جایگزین ترانسفورماتورهای ولتاژ الکترومغناطیسی استفاده میشوند. CVT، ولتاژ بالاتر را به مقادیر پایینتر تبدیل میکند که براحتی قابل اندازهگیری بوده و بطور مستقیم میتوانند برای کاربردهای اندازهگیری، حفاظت و کنترل استفاده شوند. [1 ]
در طی حالت ماندگار ولتاژ ثانویه در یک ترانسفورماتور ولتاژ خازنی، ولتاژاولیه را در مقیاس پایین با نسبت از پیش تعریف شده نشان میدهد.[2] درطی شرایط گذاری سیستم، چون در ترانسفورماتور ولتاژ خازنی عناصر ذخیره کننده انرژی وجود دارند بنابراین سیگنال خروجی کپی دقیقی از ولتاژ اولیه نیست[3] و تحت شرایط گذرای سیستم قدرت نظیر اتصال کوتاه اعوجاج در سیگنال خروجی ترانسفورماتور ولتاژ خازنی حاوی مولفههای فرکانسی مختلف و گوناگون است که برای مدت زمان کوتاهی دوام دارند.[5] پاسخ فرکانسی ایده آل نشانگر عملکرد مطلوب و رضایتبخش ترانسفورماتور ولتاژ خازنی میباشد. این مقاله پاسخ فرکانسی ترانسفورماتور ولتاژ خازنی را با تغییرات پارامترهای مدارات تضعیف فرورزنانس بررسی میکند و اثر پارامترهای مختلف طراحی CVT را بر روی عدم صحت در فرکانسهای غیر اساسی نشان میدهد. همچنین با در نظر گرفتن راکتور هیسترزیس در مشخصه مغناطیسی هسته ترانسفورماتور ولتاژ میانی اثر آن بر پاسخ فرکانسی CVT نشان داده شده است.
.2 مدلسازی ترانسفورماتور ولتاژ خازنی
برای به دست آوردن پاسخ فرکانسی CVT که برای تمامی حالت های گذرای به وجود آمده در سیستم قدرت نتایج آن قابل اطمینان و معتبر باشد از مدل ترانسفورماتور ولتاژ خازنی TEHMP161A در این مقاله استفاده شده است. در مدل مورد استفاده در این مقاله مدار میراساز حالات گذرا و فرورزنانس به صورت کامل مدل شده است و مدار معادل القاگر ولتاژ میانی نیز کامل بررسی شده است.
.3 پاسخ فرکانسی ترانسفورماتور ولتاژ خازنی
پاسخ فرکانسی CVT توسط بهره و زاویه فاز بیان میگردد که برحسب فرکانس ترسیم میشوند. این نمودارها به ترتیب به عنوان پاسخ دامنه و پاسخ زاویه فاز شناخته شدهاند. به طور کلی برای گستره وسیعی از فرکانسها بهره دامنه واحد و جابجایی زاویه فاز صفر درجه یک پاسخ فرکانسی ایده آل است.[4] برای CVT به دست آوردن پاسخ فرکانسی ایدهآل مشکل است. »شکل «2 پاسخ CVT را بدون مدارات تضعیف فرورزنانس نشان میدهد. همان طور که مشاهده می شود در فرکانس نامی، منحنی بهره صاف بوده و به عبارتی دقیقتر سیگنال خروجی کوچک شده سیگنال ورودی است. برای فرکانس های کوچکتر از مقدار فرکانس نامی بهره از مقدار واحد کوچکتر است، به عبارتی دقیقتر سیگنال خروجی از نظر دامنه از سیگنال ورودی کوچکتر است. برای فرکانس های کوچکتر از فرکانس قدرت وفرکانس صفر هرتز - DC - میرایی وجود دارد اما برای فرکانسهای مرتبه بالاتر میرایی بیشتر است.
.4 اثر مشخصه هیسترزیس در پاسخ فرکانسی
از این شبیه سازی می توان - ب - که مشخصه هیسترزیس ترانسفورماتور ولتاژ میانی باعث بهبود منحنی بهره در فرکانس های زیر شکل -3 پاسخ فرکانسی CVT با درنظر گیری مشخصه هسترزیس
هارمونیک و کاهش در جابجایی زاویه فاز برای فرکانسهای زیر هارمونیک
الف- بهره دامنه
ب- شیفت فازو بهتر شدن پاسخ شیفت فاز میگردد.
.5 اثرپارامترهای طراحی CVT در پاسخ فرکانسی
1؛:5ظرفیت خازنی مقسم ولتاژ
از این شبیه سازی می توان نتیجه گرفت که برای فرکانسهای زیر هارمونیک پاسخ بهره دامنه با افزایش مقدار خازن بهتر میشود. افزایش در مقدار خازن برای فرکانسهای زیر هارمونیک در پاسخ شیفت فاز تغییری ایجاد نمیکند اما در فرکانسهای مرتبه بالاتر پاسخ شیفت فاز اصلاح میگردد. با افزایش ظرفیت خازنی، راکتور جبرانگر سری کوچک شده و ساخت آن راحتتر میشود.
2؛:5 سیم پیچی تخلیه
در این قسمت از شبیه سازی اثر سیم پیچی تخلیه بر روی پاسخ فرکانسی CVT بررسی گردیده است. »شکل «5 نتایج شبیه سازی را نشان میدهد.
