Моделирование тепловых процессов в силовых трансформаторах трёхфазной тяговой сети

В статье представлены результаты исследований, направленных на изучение и моделирование тепловых процессов в силовых трансформаторах трёхфазной тяговой сети.

Для сравнения выполнено моделирование однофазной системы тягового электроснабжения (СТЭ) 25 кВ типовой конструкции. В связи с быстрыми вариациями тяговой нагрузки, диапазоны изменения которой сопоставимы с постоянной времени нагрева обмотки, при расчётах необходимо учитывать тепловые инерции масла и обмотки. В двухобмоточном трансформаторе первичная и вторичная обмотки должны нагреваться примерно одинаково, в трёхобмоточном в наиболее нагруженном режиме находится первичная обмотка. Поэтому при определении тепловых режимов необходимо контролировать её токи. При расчётах и моделировании использовался программный продукт Fazonord AC-DC.

Предложенная методика моделирования является универсальной и позволяет определять нагревы тяговых трансформаторов и износ изоляции для трёхфазных СТЭ любой сложности. Отличительными особенностями методики являются: определение тяговых нагрузок на основе моделирования движения поездов по участкам железной дороги с реальными планами и профилями пути; корректный учёт высоковольтной сети питающей ЭЭС.

По результатам компьютерного моделирования можно отметить следующие преимущества трёхфазной СТЭ: отсутствие асимметрии токов тяговых трансформаторов; меньшие температуры наиболее нагретых точек тяговых трансформаторов; пониженный уровень потерь в тяговых трансформаторах; менее интенсивный тепловой износ изоляции.