Name: transformer sequence networks in per unit
Uploaded: 2024-11-21T14:54:31.000Z
Duration: 1 min 26 s
Channel: JoVE

Идеальный Y-Y трансформатор, заземленный с помощью импеданса нейтрали, имеет последовательные сети на единицу, аналогичные однофазному трансформатору, когда протекают переменные токи положительной или отрицательной последовательности, сводя на нет нейтральные токи и падения напряжения.
Токи нулевой последовательности от всех трех фаз объединяются в нейтральный ток, вызывая падение напряжения на импедансе нейтрали и влияя на напряжение обмотки низкого напряжения.
Практичные Y-Y трансформаторы включают внешние импедансы в своих цепях последовательности на единицу. Каждая фаза представляет собой резистор потерь в сердечнике, параллельный намагничивающей индуктивности.
Эти трансформаторы имеют одинаковые импедансы положительной и отрицательной последовательности на единицу, в то время как цепь нулевой последовательности зависит от нейтральных импедансов.
Дельта-дельта трансформаторы имеют идентичные сети положительной и отрицательной последовательности, при этом импедансы на единицу не зависят от обмоточных соединений.
Для моделирования поединочной последовательности для трехфазных трансформаторов создаются трехобмоточные трансформаторы путем подключения трех сопоставимых однофазных трансформаторов с использованием общей базы S и пропорциональных баз напряжения.
В сети с нулевой последовательностью высоковольтное соединение зависит от конфигурации высоковольтных обмоток.

Модели последовательности на единицу

Per-Unit Sequence Models

Идеальный трансформатор Y-Y, заземлённый через нейтральные импедансы, демонстрирует последовательности на единицу, сходные с последовательностями однофазного идеального трансформатора, когда подвергается сбалансированным токам прямой или обратной последовательности. Эти токи не создают токов нейтрали и связанных с ними падений напряжения.

Токи нулевой последовательности, которые идентичны по величине и фазе, генерируют ток нейтрали, что приводит к падению напряжения на сопротивлении нейтрали и обмотке низкого напряжения. Если нейтраль трансформатора не заземлена, токи нулевой последовательности не могут течь в землю, но все ещё могут циркулировать внутри обмоток.

Практические сети последовательностей Y-Y трансформаторов включают внешние импедансы. Их шунтирующие ветви представляют собой сбалансированную нагрузку импеданса Y, где каждая фаза соответствует резистору потерь в сердечнике, параллельному индуктивности намагничивания. Эти трансформаторы обладают идентичными импедансами положительной и отрицательной последовательности на единицу, тогда как нейтральные импедансы влияют на сеть нулевой последовательности.

Трансформаторы Delta-delta характеризуются сетями последовательности на единицу с идентичными сопротивлениями прямой и обратной последовательности. Однако различные соединения обмоток могут влиять на эти сопротивления в реальных трансформаторах. Модели последовательности на единицу трёхфазных трёхобмоточных трансформаторов могут быть построены путем соединения трёх идентичных однофазных трансформаторов, используя общую S-базу для клемм и пропорциональные базы напряжения.

В общей сети нулевой последовательности конфигурация обмоток высокого напряжения диктует соединение высокого напряжения. Удельные сопротивления сети отрицательной последовательности всегда соответствуют сопротивлениям сети прямой последовательности.

Идеальный Y-Y трансформатор, заземленный с помощью нейтрального импеданса, имеет последовательные сети на единицу, аналогичные однофазному трансформатору при балансном положительном или ...

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

Электротехника

Unit 1

Раздел 1

Symmetrical and Unsymmetrical Faults

Симметричные и несимметричные повреждения

KEY TERMS AND CONCEPTS

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ

transformer sequence networks in per unit

Transformer sequence networks in per unit show how three-phase transformers respond to positive-, negative-, and zero-sequence currents. For an ideal Y-Y transformer grounded through neutral impedances, the per-unit sequence networks act much like those of a single-phase ideal transformer when the current is balanced. Balanced positive-sequence and negative-sequence currents do not create neutral current, so they do not cause voltage drops across the neutral path.

Zero-sequence current behaves differently because all three phase currents have the same magnitude and phase. This creates a neutral current and produces voltage drops across both the neutral impedance and the low-voltage winding. If the neutral is not grounded, zero-sequence current cannot flow to ground, but it can still circulate inside the windings.

Practical Y-Y transformers add external impedances to the per-unit sequence network. Their shunt branches represent a balanced-Y impedance load, with each phase modeled by a core loss resistor in parallel with the magnetizing inductance. In these transformers, the per-unit positive-sequence and negative-sequence impedances are the same, while the neutral impedances affect the zero-sequence network.

Delta-delta transformers also have identical per-unit positive-sequence and negative-sequence impedances. In practical transformers, however, the winding connection can change these impedances. Three-phase, three-winding transformer models can be built by connecting three identical single-phase transformers with a common S-base for the terminals and proportional voltage bases. In the general zero-sequence network, the high-voltage winding configuration sets the high-voltage connection, and the negative-sequence network impedance always matches the positive-sequence network impedance.

Transformer Sequence Networks in Per Unit

series r&#8212;l circuit transients

Fault Current in a Series R-L Circuit

A series resistor-inductor, or R-L, circuit can model a three-phase short circuit when the switch closes at the start of the time period. In this fault condition, all three phases of an unloaded synchronous machine are short-circuited. With no fault impedance and no initial current, the starting voltage depends on the source voltage phase angle. Kirchhoff's Voltage Law, or KVL, is used to analyze the circuit and find the total asymmetrical fault current. This current has two parts. The AC...

three-phase short circuit&#8212;unloaded synchronous machine

three-phase-short-circuitunloaded-synchronous-machine

Synchronous Machine Fault Current Decay

A three-phase short circuit on an unloaded synchronous machine shows how fault current changes over time. The AC fault current, with the DC offset removed, starts at a high value and then falls to a steady-state level in one phase of the machine. This change happens because of the magnetic flux created by the short-circuit armature currents. At first, these currents flow through high-reluctance paths. They later shift to lower-reluctance paths, which increases the armature inductance. This...

power system three-phase short circuits

Subtransient Fault Current in Power Systems

Subtransient fault current analysis in a power system uses simplified models for the main equipment. Transformers are represented by their leakage reactances. Transmission lines are modeled with equivalent series reactances, and synchronous machines are treated as constant voltage sources behind their subtransient reactances. Several elements are left out of the calculation because their effect on the immediate fault current is small or they make the model harder without changing the result...

bus impedance matrix

Three-Phase Fault Current Analysis

Three-phase fault current analysis in an N-bus power system uses the positive-sequence network and the bus impedance matrix. It helps estimate subtransient fault currents when a short circuit occurs at one bus. The method uses superposition, which means the problem is split into two circuits that are studied separately. In the first circuit, all machine voltage sources are short-circuited. Only the prefault voltage source at the faulted bus remains. The positive-sequence bus impedance matrix...

circuit breaker and fuse selection

Protective Devices in Power Systems

Circuit breakers and fuses protect electrical systems from fault current and overcurrent. They help stop damage when current rises above safe limits. Both devices are chosen based on the needs of the electrical system. A circuit breaker interrupts fault current by separating its contacts. This creates an arc, which must be extinguished by elongation, cooling, or splitting, depending on the breaker design. Breakers are grouped by operating voltage and by the arc-extinguishing medium, such as...

sequence networks of rotating machines

Generator Sequence Currents and Impedances

Generator sequence currents and impedances explain how a Y-connected synchronous generator behaves under balanced and unbalanced conditions. When the generator is grounded through a neutral impedance, it is set up to produce balanced internal phase voltages with only positive-sequence components. The source voltage therefore appears only in the positive-sequence network, and the line-to-ground voltages at the generator terminals show the sequence components of this setup. Zero-sequence current...

per-unit sequence models

Transformer sequence networks in per unit show how three-phase transformers respond to positive-, negative-, and zero-sequence currents. For an ideal Y-Y transformer grounded through neutral impedances, the per-unit sequence networks act much like those of a single-phase ideal transformer when the current is balanced. Balanced positive-sequence and negative-sequence currents do not create neutral current, so they do not cause voltage drops across the neutral path. Zero-sequence current behaves...

fault types

Power System Faults in Sequence Networks

Power system faults can be analyzed by moving between the phase domain and the sequence domain. This approach helps relate fault currents and voltages for three-phase bus faults and keeps the fault impedance in the model. Fault impedance is zero for a bolted fault, equal to the arc impedance for an arcing fault, and it represents the total fault impedance for a transmission-line insulator flashover. For a single line-to-ground fault from phase A to ground, the phase-domain conditions are...

key terms and concepts

Learn how Y-Y, delta-delta, and three-winding transformers use per-unit sequence networks to model positive, negative, and zero-sequence currents.

Transformer Sequence Networks in Per Unit | JoVE K12

JoVE Core Electrical Engineering offers easy-to-understand animated videos that cover fundamental concepts of electric circuits along with circuit analysis techniques. It incorporates first-order and second-order circuits using operational amplifiers and circuit transformation concepts. The inclusion of practical design examples and real-world applications through scientist-in-action videos adds significant educational value, making complex concepts accessible.

electrical engineering

Transformer Sequence Networks in Per Unit

Description

Transcript

Tags