Антирезонансное трансформаторное измерительное устройство. Какие трансформаторы напряжения являются антирезонансныеАнтирезонансные трансформаторы напряженияСтандартные трансформаторы не имеют антирезонансных свойств, из-за чего у них очень часто случаются различные повреждения. Особенности антирезонансных трансформаторовТрансформаторы рассчитанные на напряжение от 3-х до 35-ти киловольт, как правило, имеют изолированную нейтраль. Процессы феррорезонансов в таких случаях развиваются исключительно в нулевом канале. Одновременно происходит и резонирование всей сети. Напряжения между фазами остаются неизменными, происходит искажение только фазных напряжений. Повреждения, получаемые от феррорезонансов, характерны для заземляемых трансформаторов, осуществляющих контроль изоляции относительно земли.Решить проблему можно с помощью антирезонансных трансформаторов напряжения, которые появились сравнительно недавно.
Виды антирезонансных трансформаторовТрансформаторы работающие при 110-ти киловольтахФункционируют при нейтрали с глухим заземлением. В таком положении, в нулевом канале не могут возникнуть феррорезонансные процессы. Тем не менее, при потере нейтрали каким-либо отдельным участком сети, такой процесс вполне может иметь место. На этих участках, как правило, пропадает заземление, и это приводит к повышению резонансного напряжения по сравнению с номиналом, примерно в 2,5 раза. В таких случаях рекомендуется увеличение активного сопротивления в первичной обмотке. Антирезонансные трансформаторы напряжения рассчитанные на 220, 330 и 500 киловольтИмеют нейтраль с глухим заземлением. Они наиболее защищены от резонансных процессов, которые крайне редки и возникают на коротких участках, где могут быть установлены электромагнитные трансформаторы. Таким образом, этот новый тип еще не до конца обеспечивает надежную работу электрических сетей. Их конструкции постоянно совершенствуются и в перспективе антирезонансные трансформаторы полностью заменят существующие электромагнитные. electric-220.ru Антирезонансные трансформаторы напряжения
Мероприятием, исключающим повреждения трансформаторов напряжения в сетях 6-35 кВ, является применение "антирезонансных" трансформаторов напряжения типов НАМИ-6, НАМИ-10 и НАМИ-35. Антирезонансный трансформатор НАМИ не вступает в резонанс с емкостью ненагруженных шин и линий любой протяженности, а также выдерживает без ограничения длительности как любые виды однофазных замыканий в сети, в том числе через перемежающуюся дугу, так и повышения напряжения, вызванные феррорезонансом емкости сети с другими трансформаторами (силовыми или напряжения). Трансформаторы НАМИ имеют специальную схему соединения обмоток и пониженную номинальную индукцию (см. рис. П11.1). В баке антирезонансного трансформатора размещаются два трансформатора (трехфазный и однофазный), имеющие отдельные магнитопроводы. В нейтраль высоковольтной обмотки трехфазного трансформатора, имеющего вторичную (компенсационную) обмотку, соединенную треугольником, включен однофазный трансформатор, который измеряет напряжение нулевой последовательности. Предотвращению феррорезонанса способствует то, что в контур нулевой последовательности входит только одна индуктивность намагничивания однофазного трансформатора, и этот феррорезонансный контур лишен источника э.д.с. Все антирезонансные свойства трансформаторов НАМИ экспериментально проверены в действующих сетях.
Рис. П11.1. Схема соединения обмоток трансформатора напряжения НАМИ
ПРИЛОЖЕНИЕ 12
Пример выбора параметров RC-цепочки
Требуется защитить электродвигатель 6 кВ мощностью 400 кВт с помощью RC-цепочки у его зажимов. Длина соединительного кабеля lк = 100 м, сечение 70 мм2. 1. Емкость фазы двигателя:
2. Эквивалентная емкость коммутируемого присоединения
Сэ = Ск.пог×lк + Сд = 0,39×0,1 + 0,008 = 0,047 мкФ,
где Ск.пог = 0,39 мкФ/км - погонная емкость кабеля по прямой последовательности. 3. Емкость RC-цепочки
С = 5Сэ = 5 × 0,047 = 0,23 мкФ.
4. Индуктивность схемы
L = Lш+ Lк.пог × lк = 25 × 10-6 + 0,1 × 10-3 × 0,1 = 35 × 10-6 Гн,
где Lш = 25×10-6 Гн - индуктивность ошиновки, Lк.пог = 0,1 мГн/км - погонная индуктивность кабеля при высоких частотах (см. п. 5.6.2). 5. Сопротивление защитной RC-цепочки
Таким образом, оптимальные параметры защитной RC-цепочки будут С = 0,23 мкФ и R = 22 Ом.
РАЗДЕЛ 5. Защита от внутренних перенапряжений сетей 6-35 кВ 5.1. Исходные положения 5.2. Компенсация емкостного тока на землю 5.3. Защита от дуговых перенапряжений в сетях 6-35 кВ 5.4. Система защиты от однофазных замыканий и перенапряжений в сети собственных нужд с резистивным заземлением нейтрали и двумя типами ОПН 5.5. Защита от повреждений трансформаторов напряжения 6-35 кВ контроля изоляции 5.6. Защита от перенапряжений установок с вакуумными выключателями 5.7. Защита неиспользуемых обмоток трансформаторов
ПРИЛОЖЕНИЯ К ЧАСТИ 2 ПРИЛОЖЕНИЕ 10. Допустимые кратности внутренних перенапряжений ПРИЛОЖЕНИЕ 11. Антирезонансные трансформаторы напряжения ПРИЛОЖЕНИЕ 12 Пример выбора параметров RC-цепочки infopedia.su Современные антирезонансные трансформаторы напряженияПодготовил Валерий Журавлев, «Новости ЭлектроТехники»Юрий Лавров, к.т.н, зав. кафедройОлег Лаптев, к.т.н., доцентКафедра «Техника и электрофизика высоких напряжений» ГОУ ВПО «Новосибирский государственный технический университет» Одной из наиболее существенных проблем, связанных с эксплуатацией электромагнитных трансформаторов напряжения (ТН), является повреждение или нарушение их нормальной работы вследствие возникновения разного рода феррорезонансных процессов. В прошлом номере нашего журнала (www.news.elteh.ru – Ред.) Алексей Емельянцев поставил под сомнение эффективность работы так называемых антирезонансных ТН и привел примеры, когда ТН не только не предотвращают феррорезонансные процессы, но и сами вызывают их появление. В материале Юрия Анатольевича Лаврова и Олега Игоревича Лаптева приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований, проведенных на кафедре «Техника и электрофизика высоких напряжений» Новосибирского ГТУ, по анализу эффективности антирезонансных свойств некоторых конструкций ТН. Анализ эффективности работы Современные антирезонансные трансформаторы различных типов, их эффективность и особенности эксплуатации уже рассматривались в ряде публикаций [1–5]. В последние годы появилось много различных конструкций антирезонансных ТН, выпускаемых отечественными производителями. В частности, для сетей 6–35 кВ можно выделить: НАМИ (ОАО «Раменский электротехнический завод «Энергия»), НАМИТ (ОАО «Самарский трансформатор»), НАЛИ-СЭЩ (ГК «Электрощит-Самара»), трехфазные антирезонансные группы ЗНОЛ.06 и ЗНОЛП (ОАО «Свердловский завод трансформаторов тока»). Для сетей 110 кВ и выше (до 500 кВ включительно) антирезонансные ТН электромагнитного типа выпускает Раменский электротехнический завод «Энергия» (ТН типа НАМИ). В качестве воздействий, которые могут приводить к повреждениям или к нарушению нормальной эксплуатации ТН в сетях 6–35 кВ, в этой публикации рассматриваются: однократное появление земли («клевок» земли), отключение однофазных металлических замыканий на землю (ОЗЗ), горение перемежающейся дуги, коммутации в сетях с очень маленькой емкостью фазы на землю (приводящие к явлению «ложной земли») [2, 4, 5]. В сетях 110 кВ и выше основной причиной феррорезонанса являются коммутации холостых ошиновок многоразрывными выключателями. Трансформатор напряжения типа НА МИ-10-95 Принципиальная схема соединения обмоток ТН типа НАМИ-10-95 приведена на рис. 1а. Этот трансформатор напряжения имеет трехстержневой магнитопровод, в отличие от традиционных заземляемых ТН 6–35 кВ [3]. Для измерения 3U0 используется дополнительный трансформатор в нейтральной точке соединения обмоток ВН, так называемый трансформатор нулевой последовательности (ТНП). ТН также содержит замкнутую накоротко дополнительную компенсационную обмотку. Антирезонансные свойства ТН обусловлены трехстержневой конструкцией магнитопровода, при котором магнитный поток нулевой последовательности вынужден замыкаться по воздуху и корпусу ТН. При этом индуктивность нулевой последовательности ТН очень мала и практически линейна. Контур нулевой последовательности сети с НАМИ приведен на рис. 1б. ТНП также имеет особую конструкцию, характеризующуюся пониженной рабочей индукцией, вследствие чего его характеристика намагничивания практически линейна. Поскольку нелинейные элементы в контуре нулевой последовательности отсутствуют, в этом контуре невозможно существование устойчивого колебательного процесса (т.е. феррорезонанса). При однократном появлении земли или отключении ОЗЗ в схеме нулевой последовательности сети возникает затухающий колебательный процесс с частотой, обусловленной параметрами контура. Компьютерные осциллограммы напряжения и тока в одной из фаз ТН при однократном появлении земли приведены на рис. 1в. НАМИ является более стойким к перемежающимся дуговым замыканиям, чем другие типы трансформаторов, что обусловлено применением ненасыщающегося ТНП с большим реактивным сопротивлением (300–600 кОм). Коммутации в сетях с очень маленькой емкостью фазы на землю могут приводить к возникновению явления «ложной земли» в ТН [2, 4, 5]. При этом явлении за счет несимметрии фазных напряжений на вторичной обмотке ТН традиционной конструкции, соединенной в открытый треугольник, появляется напряжение, достигающее в зависимости от параметров сети 60–80 В. «Ложная земля» может возникнуть, например, при включении ненагруженных шин с ТН. Исследования показали, что НАМИ-10-95 подвержены явлению «ложной земли», при этом возникает напряжение на вторичной обмотке ТНП. Компьютерная осциллограмма напряжения на вторичной обмотке ТНП, соединенной в открытый треугольник, при коммутации в непротяженной сети, оснащенной ТН этого типа, приведена ниже (рис. 5а). О том, что случаи «ложной земли» в сетях с НАМИ имеют место в эксплуатации, говорится, в частности, в [1, 4, 5]. В [1] также отмечается существенный недостаток НАМИ-10-95 – укрытая в корпусе компенсационная обмотка, что противоречит нормам ГОСТ 1983-2001 в части контроля состояния этой обмотки. ТРЕХФАЗНАЯ АНТИРЕЗОНАНСНАЯ ГРУППА ТН ТИПА ЗНОЛ.06 И ЗНОЛП В конструкции этих трехфазных групп, для придания им антирезонансных свойств, используется дополнительное сопротивление величиной 800–1000 Ом, включаемое в нейтраль обмоток ВН (рис. 2а). Конструкция однофазных ТН типа ЗНОЛ.06 и ЗНОЛП отличается только наличием в цепи обмотки ВН у ЗНОЛП плавкого предохранителя. Контур нулевой последовательности сети с рассматриваемыми ТН приведен на рис. 2б. На рис. 2б обозначения элементов схемы замещения аналогичны обозначениям, принятым в схеме рис. 1б. Элемент RN – это сопротивление резистора, включенного в нейтральную точку соединения обмоток ВН группы ТН. Принцип действия этого сопротивления следующий: сопротивление RN образует делитель напряжения с активным и индуктивным сопротивлением нулевой последовательности ТН. В нормальном режиме индуктивное сопротивление ТН очень велико и падение напряжения на сопротивлении RN незначительно. При насыщении индуктивность ТН резко снижается, токи в обмотках ТН значительно увеличиваются, но при этом увеличивается и падение напряжения на добавочном резисторе, приводя к демпфированию резонансных колебаний. На напряжении 6 кВ в нейтраль ТН включается резистор сопротивлением 1000 Ом, на напряжении 10 кВ – 800 Ом. Поскольку в контуре нулевой последовательности сохраняется нелинейная индуктивность Lμ0, феррорезонанс в сети с ТН типа ЗНОЛ.06 (ЗНОЛП) может иметь место. В результате компьютерных расчетов такая возможность нашла подтверждение и были получены области существования феррорезонанса в сетях с рассматриваемыми ТН. Компьютерные осциллограммы напряжений на фазах сети и токов в обмотках ВН трехфазной антирезонансной группы ТН типа ЗНОЛ.06 (ЗНОЛП) после отключения ОЗЗ приведены на рис. 3а. На рис. 3б приведена зависимость действующего значения тока в установившемся после отключения ОЗЗ режиме от емкости сети (при наличии в сети двух антирезонансных групп ТН типа ЗНОЛ.06). Резкое возрастание действующего значения тока при определенных значениях емкости сети свидетельствует об установившемся режиме феррорезонанса. Области существования устойчивого феррорезонанса при однократном появлении земли или отключении ОЗЗ, в зависимости от емкости сети и количества ТН (групп ТН), для НТМИ-6 и трехфазной группы ЗНОЛ.06-6 приведены на рис. 3в. Из рисунка следует, что при определенной емкости сети устойчивый феррорезонанс в сети с ЗНОЛ.06 (ЗНОЛП) возможен, токи при этом составляют 0,2–0,3 А. Однако области существования феррорезонанса в сетях, оснащенных этими ТН, по сравнению с сетями с традиционными ТН существенно меньше. Дополнительное применение активного сопротивления 25 Ом, включаемого во вторичную обмотку антирезонансной группы, позволит полностью предотвратить существование устойчивого феррорезонанса. В результате компьютерных расчетов было установлено, что группа ЗНОЛ.06 (ЗНОЛП) также подвержена явлению «ложной земли» в сетях с малой емкостью на землю. Применение дополнительного сопротивления 25 Ом во вторичной обмотке, соединенной в треугольник, позволяет предотвратить это явление. Перемежающиеся дуговые замыкания могут привести к перегреву ТН этого типа. Для существенного ограничения тока, протекающего в обмотках ВН ТН при разряде через ТН емкости сети, требуется очень большое сопротивление (порядка 300 кОм) в нейтрали обмотки ВН. Наличие области устойчивого феррорезонанса, очевидно, является главным недостатком рассмотренной трехфазной антирезонансной группы. Включение сопротивления 25 Ом во вторичную обмотку ТН не всегда допустимо по условиям эксплуатации ТН. В настоящее время производители ТН этого типа предлагают установку добавочного сопротивления 25 Ом во вторичную обмотку для повышения антирезонансных свойств трехфазной группы ТН. Альтернативной мерой могло бы быть увеличение сопротивления, включаемого в нейтраль обмотки ВН до 4–7 кОм, но это недопустимо по условию изоляции заземляемого вывода обмотки ТН (ТН типа ЗНОЛ). Включение дополнительных активных сопротивлений последовательно с обмоткой ВН (так же, как и увеличение сопротивления обмотки ВН) тоже неэффективно, т.к. в этом случае величины сопротивлений должны составлять 12–21 кОм (втрое больше, чем в нейтрали), что отрицательно скажется на метрологических характеристиках ТН. Наличие плавких предохранителей в обмотке ВН делает ЗНОЛП весьма чувствительными к броскам токов намагничивания при переходных процессах [2]. ТН ТИПА НАЛИ-СЭЩ-6(10) Антирезонансная группа ТН типа НАЛИ-СЭЩ была разработана на основе уже существующей конструкции антирезонансного ТН типа НАМИТ [1]. Принципиальная схема соединения обмоток НАЛИ-СЭЩ приведена на рис. 4. Антирезонансные свойства как НАМИТ, так и НАЛИ достигаются путем включения дополнительного трансформатора (ТНП) в нейтраль обмотки ВН. При этом в нормальном режиме работы вторичная обмотка ТНП замкнута и он имеет относительно небольшое реактивное сопротивление. При появлении напряжения 3U0 срабатывают реле KV0 и KVф, вторичная обмотка ТНП размыкается контактами KL, и его реактивное сопротивление возрастает до 300 кОм. Очевидно, что при эксплуатации ТН этого типа требуется наличие соответствующих цепей релейной защиты. ТН типа НАЛИ-СЭЩ – это трехфазная группа однофазных ТН типа НОЛ-СЭЩ с литой изоляцией. НОЛ имеют два вывода обмотки ВН, изолированных на полное напряжение (в отличие от ЗНОЛ), что позволяет установить в нейтрали обмотки ВН дополнительный трансформатор. Схема нулевой последовательности сети с НАЛИ близка к схеме, приведенной на рис.1а, т.к. конструкции ТН типа НАМИ и НАЛИ во многом схожи. Отличие заключается лишь в параметрах вторичной обмотки, соединенной в треугольник, и в параметрах индуктивности ТН по нулевой последовательности. При разомкнутой вторичной обмотке ТНП его активное сопротивление и индуктивность существенно увеличиваются и колебания в контуре нулевой последовательности демпфируются. Применение НАЛИ-СЭЩ позволяет полностью предотвратить феррорезонансные процессы при однократном появлении земли или отключении ОЗЗ. Однако ТН этого типа также подвержены явлению «ложной земли». На рис. 5б приведена компьютерная осциллограмма напряжения на вторичной обмотке НАЛИ-СЭЩ, соединенной в треугольник, при подаче напряжения в сеть с емкостью фазы 10 нФ и одним НАЛИ. При этом также моделировалось размыкание через 0,1 с вторичной обмотки ТНП. Как видно из осциллограммы, включение полного реактивного сопротивления ТНП в контур нулевой последовательности к ликвидации «ложной земли» не приводит. Путем применения дополнительных активных сопротивлений можно решить проблему существования явления «ложной земли» в сетях с НАЛИ. При горении в сети перемежающейся дуги в обмотках ВН НАЛИ могут возникнуть недопустимые токи. Это связано с тем, что в отличие от ТН типа НАМИ индуктивность ТНП и нелинейная индуктивность нулевой последовательности НАЛИ – насыщающиеся и, как следствие, могут существенно снижаться с увеличением тока нулевой последовательности. ТН ТИПА НАМИ-500 Этот ТН является последним в линейке антирезонансных ТН типа НАМИ для сетей 110 кВ и выше с глухозаземленной нейтралью, выпускаемых Раменским электротехническим заводом. Эффективность НАМИ в сетях 110–220 кВ рассматривалась в [3]. НАМИ-500 также имеет каскадную конструкцию (аналогично традиционным ТН типа НКФ), и для достижения антирезонансных свойств его магнитопровод частично выполняется из толстолистовой конструкционной стали. Для исследования процессов в сетях с глухозаземленной нейтралью с НАМИ была разработана математическая модель, учитывающая проникновение магнитного поля в расположенные в магнитопроводе ТН листы конструкционной стали и связанные с этим активные потери. Для исследования процессов при коммутациях холостых ошиновок была принята схема замещения, приведенная на рис. 6а. На рис. 6б и 6в приведены компьютерные осциллограммы тока в обмотке ВН и напряжения на фазе при отключении холостой ошиновки с НАМИ. Из этих рисунков видно, что при рассматриваемой коммутации в сети с НАМИ-500 может возникать устойчивый феррорезонансный процесс. Было установлено, что в сетях с НАМИ возможен только субгармонический феррорезонанс на частоте 16,6 Гц. Этот факт объясняется тем, что активные потери в стали зависят в том числе и от частоты и на высоких частотах мощности источника не хватает для обеспечения потерь в феррорезонансном контуре (в толстолистовой конструкционной стали магнитопровода ТН). Наиболее существенными параметрами при исследовании процессов при коммутациях холостых ошиновок являются емкости: C1 – суммарная емкость делителей коммутируемых выключателей, C2 – емкость ошиновки. Величины и соотношение этих емкостей определяют возможность возникновения и вид феррорезонансного процесса. При помощи большого количества компьютерных расчетов, варьируя эти параметры, можно получить области существования феррорезонанса при коммутации холостых ошиновок для ТН любого типа. Эти области для ТН НКФ-500 и НАМИ-500 приведены на рис. 7 (напряжение источника в схеме замещения – 525 / √3 кВ). Из рисунка видно, что у НКФ при суммарной емкости делителей более 1 нФ (отключение двух и более воздушных выключателей 500 кВ) феррорезонанс на основной или субгармонике 1/3 возникает практически при любой емкости ошиновки. Феррорезонанс на основной гармонике сопровождается значительными перенапряжениями (до 3Uф.макс). Коммутация холостой ошиновки с НАМИ при определенном соотношении емкостей также приводит к возникновению режима феррорезонанса. Характерной особенностью является то, что устойчивый процесс возникает только на субгармонике 1/3, при этом возникающие токи невелики, например C1 = C2 = 4 нФ, IВН.ТН.эфф = 0,32 А. Однако и эти величины токов при длительном существовании режима феррорезонанса могут привести к повреждению ТН. Для полного предотвращения феррорезонанса в схемах с НАМИ можно установить дополнительную емкость на шины (конденсаторы связи), при этом параметры схемы выходят из области существования феррорезонанса. Испытания ТН типа НАМИ-500, проводившиеся в 2006 г. в испытательном центре ОАО «НИИВА» [6, 7], позволили подтвердить достоверность разработанных математических моделей НАМИ. Испытания проводились в синтетической схеме, моделировавшей отключение холостой ошиновки. Опытные осциллограммы приведены на рис. 8. Хорошее совпадение результатов моделирования и эксперимента, приведенных на рис. 6 и рис. 8 соответственно, свидетельствует о достоверности разработанной математической модели (величины емкостей C1 и C2 в обоих случаях одинаковы). ВЫВОДЫ 1. Основные требования к антирезонансному трансформатору для сетей 6–35 кВ были сформулированы в работе [2] М.Х. Зихерманом: литая изоляция, предотвращение феррорезонанса и стойкость к перемежающимся дуговым замыканиям и к явлению «ложной земли». Рассмотренные конструкции антирезонансных ТН 6–35 кВ достаточно эффективны в предотвращении феррорезонансных явлений при ОЗЗ и однократном появлении земли. Но в части предотвращения явления «ложной земли» или стойкости к перемежающимся дуговым замыканиям, ни один из рассмотренных выше антирезонансных ТН не является достаточно эффективным. 2. Трансформатор напряжения НАМИ-500 является весьма эффективным устройством по предотвращению феррорезонанса. Исследования показывают, что при коммутациях холостых ошиновок в схемах с НАМИ-500 может иметь место лишь феррорезонанс на частоте 16,6 Гц с небольшими токами. Полного предотвращения феррорезонанса при любых параметрах сети можно добиться путем установки на шинах подстанции дополнительной емкости (например, конденсаторов связи). ЛИТЕРАТУРА 1. Овчинников А.Г. Степанов Ю.А. Трансформаторы напряжения контроля изоляции 6–10 кВ. Сравнительный анализ моделей // Новости ЭлектроТехники. 2003. № 6(24). 2. Зихерман М.Х. Антирезонансные трансформаторы напряжения. Перспективы развития // Новости ЭлектроТехники. 2009. № 3(57). 3. Кадомская К.П., Лаптев О.И. Антирезонансные трансформаторы напряжения. Эффективность применения // Новости ЭлектроТехники. 2006. № 6(42). 4. Емельянцев Ю.А. О феррорезонансных процессах без замыкания на землю в сетях 6–35 кВ // Новости ЭлектроТехники. 2009. № 4(58). 5. Кадомская К.П., Лаптев О.И. Предотвращение феррорезонансных процессов – задача для разработчиков ТН // Новости ЭлектроТехники. 2009. № 4(58). 6. Гайворонский А.С., Кадомская К.П., Лаптев О.И. Экспериментальные и теоретические исследования условий возникновения феррорезонанса в сети 500 кВ с трансформаторами напряжения типов НКФ и НАМИ / Сб. докл. IX Междунар. симп. «Электро- техника 2030». Перспективные технологии электроэнергетики (ТРАВЭК), 28 мая – 1 июня, 2007, Москва. 7. A. Gayvoronsky, L. Darian, Ju. Goryushin, Yu.Dementyev, I. Arkhipov, G.Agafonov, B.Berlin, K.Kadomskaya, O.Laptev, A. Akopyan. Analysis of the antiresonant 220–500 kV voltage transformers application efficiency/ // CIGRE-2008. A3-303. Paris. Источник: Журнал "Новости электротехники" 5 (59) 2009 г. gisprofi.com Антирезонансная группа трансформаторов напряженияИзобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты литых трансформаторов контроля изоляции от феррорезонансных перенапряжений и перемежающихся дуговых замыканий на землю, а также для повышения эффективности учета электрической энергии. Технический результат состоит в уменьшении габаритов. Антирезонансная группа трансформаторов напряжения содержит однофазные трансформаторы напряжения (1, 2, 3). Каждый из них имеет по две вторичные обмотки, одна из которых - основная соединяется по схеме «звезда» и предназначена для измерения, а вторая - дополнительная соединяется по схеме «треугольник» и служит для контроля изоляции. Однофазные трансформаторы напряжения (1, 2, 3) установлены в ряд своими основаниями (4, 5, 6) на монтажной панели (7). Трансформатор нулевой последовательности (8) однофазный с двумя обмотками - заземляемый трансформатор напряжения. Он электрически связан с трансформаторами напряжения (1, 2, 3) и закреплен на верхних частях корпусов этих трансформаторов. Поверхности корпусов трансформаторов напряжения (1-3) в местах крепления к ним трансформатора нулевой последовательности (8) выполнены плоскими, а выводы (9, 10, 11) трансформаторов напряжения выполняют функцию элементов крепления. Такое размещение трансформатора нулевой последовательности позволяет уменьшить габариты ячейки КРУ по ширине и глубине. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты литых трансформаторов контроля изоляции от феррорезонансных перенапряжений и перемежающихся дуговых замыканий на землю, а также для повышения эффективности учета электрической энергии. Известна антирезонансная группа трансформаторов напряжения, содержащая однофазные трансформаторы напряжения, установленные в ряд своими основаниями на монтажной панели («Новости электротехники» информационно-справочное издание №4(40), 2006 г., стр.117). Поскольку антирезонансные элементы (сопротивления) закреплены на монтажной панели, по ее периметру, то это приводит к повышению габаритов панелей и как следствие ячеек комплектных распределительных устройств (КРУ) по ширине и глубине. Известна антирезонансная группа трансформаторов напряжения, содержащая однофазные трансформаторы напряжения и трансформатор нулевой последовательности, электрически связанный с трансформаторами напряжения (Патент RU №2297705, H01H 9/00, опубликован 20.04.2007). Данное изобретение не решает проблему снижения габаритов группы трансформаторов напряжения, устанавливаемых в ячейках КРУ. Задачей данного изобретения является создание антирезонансной группы трансформаторов напряжения с пониженными габаритами. Поставленная задача решается за счет того, что антирезонансная группа трансформаторов напряжения содержит однофазные трансформаторы напряжения, установленные в ряд своими основаниями на монтажной панели, и трансформатор нулевой последовательности, электрически связанный с трансформаторами напряжения, который закреплен на верхних частях корпусов трансформаторов напряжения. Предпочтительно трансформатор нулевой последовательности должен иметь плоское основание. Кроме того, вывод первичной обмотки трансформатора нулевой последовательности может быть выполнен в виде пластинчатого элемента с тремя контактными выводами и отверстиями для крепления к контактным выводам первичных обмоток однофазных трансформаторов напряжения. На чертежах представлена антирезонансная группа трансформаторов напряжения, размещенная на монтажной панели: на фиг.1 - главный вид, на фиг.2 - вид сбоку, на фиг.3 - вид сверху, на фиг.4 - разрез по А-А фиг.3. Антирезонансная группа трансформаторов напряжения содержит однофазные трансформаторы напряжения 1, 2, 3. Каждый из них имеет по две вторичные обмотки, одна из которых - основная соединяется по схеме «звезда» и предназначена для измерения, а вторая - дополнительная соединяется по схеме «треугольник» и служит для контроля изоляции. Однофазные трансформаторы напряжения 1, 2, 3 установлены в ряд своими основаниями 4, 5, 6 на монтажной панели 7. Трансформатор нулевой последовательности 8 представляет собой однофазный, с двумя обмотками, заземляемый трансформатор напряжения. Он электрически связан с трансформаторами напряжения 1, 2, 3 и закреплен на верхних частях корпусов этих трансформаторов. Поверхности корпусов трансформаторов напряжения 1-3 в местах крепления к ним трансформатора нулевой последовательности 8 выполнены плоскими, а выводы 9, 10, 11 трансформаторов напряжения выполняют функцию элементов крепления. Вывод 12 первичной обмотки трансформатора нулевой последовательности выполнен в виде проводника с тремя пластинчатыми контактными выводами 13, 14, 15 для соединения с выводами 9, 10, 11 первичных обмоток однофазных трансформаторов напряжения 1, 2, 3 с помощью болтов 16, 17, 18. Такое размещение антирезонансного элемента (трансформатора нулевой последовательности) при горизонтальном положении панели позволяет уменьшить габариты ячейки КРУ по ширине и глубине. 1. Группа трансформаторов контроля изоляции с защитой от феррорезонансных перенапряжений и замыканий на землю, содержащая группу трансформаторов контроля изоляции, выполненных в виде однофазных трансформаторов напряжения, установленных в ряд своими основаниями на монтажной панели, каждый из которых имеет по две вторичные обмотки, одна из которых соединена по схеме «звезда» и предназначена для измерения, а другая соединена по схеме «треугольник» и служит для контроля изоляции, а также трансформатор нулевой последовательности, представляющий собой однофазный заземляемый трансформатор напряжения, вывод первичной обмотки которого соединен с выводами первичных обмоток указанной группы трансформаторов, при этом трансформатор нулевой последовательности закреплен на верхних частях их корпусов. 2. Группа трансформаторов по п.1, отличающаяся тем, что трансформатор нулевой последовательности имеет плоское основание. 3. Группа трансформаторов по п.1, отличающаяся тем, что вывод первичной обмотки трансформатора нулевой последовательности выполнен в виде проводника с тремя пластинчатыми контактными выводами. www.findpatent.ru
Предлагаемая полезная модель относится к электротехнике и предназначена для защиты трансформаторов напряжения с функцией контроля изоляции от перенапряжений при феррорезонансе и перемежающихся дуговых замыканиях на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью. Техническим результатом является повышение точности и надежности работы трансформаторов напряжения в сетях 6-10 кВ с изолированной нейтралью в нормальных и аварийных режимах при одновременном снижении массогабаритных показателей и полного исключения вспомогательного релейного оборудования, требующего ухода, настройки и источников питания. Указанная цель достигается за счет того, что в устройство, содержащее трехфазный трансформатор, высоковольтные обмотки которого соединены в звезду и подключены выводами к сети, а низковольтные обмотки соединены в звезду с выведенной нейтралью и однофазный двухобмоточный трансформатор, дополнительно введены два однофазных двухобмоточных трансформатора, высоковольтные обмотки всех трех однофазных двухобмоточных трансформаторов соединены в звезду с заземленной нейтралью и подключены выводами к сети, низковольтные обмотки соединены по схеме разомкнутого треугольника и параллельно каждой из них подключены антирезонансные сопротивления, а нейтраль трехфазного трансформатора напряжения изолирована. Предлагаемая полезная модель относится к области электротехники и предназначена для защиты трансформаторов напряжения с функцией контроля изоляции от перенапряжений при феррорезонансе и перемежающихся дуговых замыканиях на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью. Известно устройство «Антирезонансная группа трансформаторов НАЛИ-СЭЩ-6 (10)» (заявка на изобретение Устройство состоит из четырех однофазных трансформаторов, три из которых соединены по трехфазной схеме звезды с выведенной нейтралью, обмотки высокого напряжения присоединены к сети, а низковольтная обмотка соединена по схеме звезды с выведенной нейтралью. Высоковольтная обмотка четвертого однофазного трансформатора нулевой последовательности включена последовательно между нейтралью высоковольтных обмоток и землей, а низковольтная обмотка разомкнута. Функция контроля изоляции возложена на однофазный трансформатор нулевой последовательности, т.к. при однофазном замыкании сети на выводах этого трансформатора появляется напряжение нулевой последовательности. Для устранения возможности возникновения феррорезонанса служит индуктивность высоковольтной обмотки трансформатора нулевой последовательности. Недостатком аналога является низкая точность измерения в режиме короткого замыкания сети, длительность которого может достигать 8 часов и более. Другой недостаток заключается в том, что при неизменной индуктивности трансформатора нулевой последовательности, которая постоянно включена в нейтраль высовольтной обмотки, емкостные параметры сети могут оказаться такими, что условия соотношения параметров резонансного контура окажутся благоприятными для возникновения феррорезонанса. На это указывается в информационных источниках [1], что имеют место случаи выхода из строя трансформаторов из-за неустраненного феррорезонанса. Известно «Устройство гашения феррорезонансных процессов в сетях с изолированной нейтралью» (Патент RU 2 016 458 Н02Н 9/00. 15.07.1994). Устройство состоит из трехфазного трансформатора напряжения, высоковольтная обмотка которого подключена к сети, а к основной обмотке низкого напряжения с помощью коммутационного аппарата подключается звезда из сопротивлений с заземленной нейтралью. Дополнительная обмотка низкого напряжения соединена по схеме разомкнутого треугольника, к выводам которой подключены сопротивления и схема управления, состоящая из релейной защиты. В устройстве предусмотрен дугогосящий трехфазный трансформатор, высоковольтная обмотка которого подключена к сети, а низковольтная соединена по схеме разомкнутого треугольника. К его выводам присоединен реактор и разъединитель. Недостатками устройства являются очень большие массогабаритные показатели, сложная и поэтому ненадежная схема управления и низкая точность в аварийных режимах. Известно «Устройство для защиты от резонансных перенапряжений трансформатора напряжения в сети с изолированной нейтралью» (Авторское свидетельство SU 1319158, Н02Н 9/04. Б.И. Недостатком является низкая точность измерения напряжения в режиме короткого замыкания сети. Другой недостаток заключается в том, что имеют место случаи выхода из строя трансформаторов в результате неустраненного феррорезонанса из-за недостаточной надежности работы защиты. Недостатком является необходимость использования блока релейной защиты, который требует ухода, настройки и источника питания, что понижает надежность устройства. Недостатком является также сравнительно большие массогабаритные показатели из-за необходимости занижать электромагнитные нагрузки на сердечник и катушки ввиду разных требований к ним, с одной стороны для обеспечения трансформатором необходимой точности измерения напряжения, а с другой - для обеспечения контроля изоляции. Основной задачей, на решение которой направлен заявляемый объект является создание устройства, позволяющего надежно измерять напряжение в сетях 6-10 кВ с изолированной нейтралью с необходимой точностью при одновременно надежном контроле изоляции сети. Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемой полезной модели, является повышение точности и надежности работы трансформаторов. Технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее трехфазный трансформатор, высоковольтные обмотки которого соединены в звезду и подключены выводами к сети, а низковольтные обмотки соединены в звезду с выведенной нейтралью и однофазный двухобмоточный трансформатор, дополнительно введены два однофазных двухобмоточных трансформатора, высоковольтные обмотки всех трех однофазных двухобмоточных трансформаторов соединены в звезду с заземленной нейтралью и подключены выводами к сети, низковольтные обмотки соединены по схеме разомкнутого треугольника и параллельно каждой из них подключены антирезонансные сопротивления, а нейтраль трехфазного трансформатора напряжения изолирована. Технический результат достигается разделением функций измерения напряжения сети и контроля изоляции сети между разными трансформаторами, что предотвращает их взаимное влияние друг на друга, приводящее к указанным выше недостаткам. Трехфазный трансформатор напряжения с изолированной нейтралью высоковольтной обмотки имеет только одну вторичную обмотку, к которой подключается измерительная аппаратура. Благодаря изоляции нейтрали однофазные замыкания в сети не сказываются на его работе и не влияют на точность измерения напряжения. В трех однофазных двухобмоточных трансформаторах, предназначенных для контроля изоляции сети, высоковольтные обмотки соединены звездой с заземленной нейтралью, а вторичные обмотки соединены в разомкнутый треугольник. Из-за заземленной нейтрали в этих трансформаторах есть опасность возникновения феррорезонанса, который обычно приводит к перенапряжениям и выходу из строя трансформаторов. Для устранения этой опасности параллельно каждой обмотке подключено антирезонансное сопротивление, величина которого подобрана так, чтобы обеспечить настолько низкую добротность резонансного контура, что феррорезонанс становится невозможным. Совокупность существенных признаков изобретения обеспечивает достижение технического результата, получаемого при осуществлении полезной модели, в виде надежной работы по преобразованию высоковольтного напряжения сети по величине и измерению его с заданной степенью точности, и по обнаружению нарушения изоляции сети. Проведенный заявителем анализ уровня техники установил, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественным всем признакам заявляемого антирезонансного трансформаторного измерительного устройства, отсутствуют, следовательно, заявленное устройство соответствует условию «новизна». Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена электрическая схема предлагаемого устройства и введены следующие обозначения: 1. - Трехфазный трансформатор напряжения. 2. - Питающая высоковольтная сеть. 3, 4, 5 - Однофазные двухобмоточные трансформаторы. 6, 7, 8 - Антирезонансные сопротивления. Устройство содержит трехфазный трансформатор напряжения 1, высоковольтная обмотка которого соединена в звезду и присоединена к питающей сети 2, а нейтраль этой обмотки изолирована, вторичная низковольтная обмотка соединена по схеме звезды с выведенным нулевым проводом, три однофазных двухобмоточных трансформатора 3, 4, 5, высоковольтные обмотки которых присоединены к сети 2 и соединены по схеме звезды с заземленной нейтралью, а его вторичные низковольтные обмотки, соединены по схеме разомкнутого треугольника и параллельно каждой из них подключены антирезонансные сопротивления 6, 7, 8. Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме трехфазный трансформатор напряжения 1 преобразует высокое первичное напряжение в низкое напряжение требуемой величины с точностью, которая определяется его классом точности. Благодаря тому, что нейтраль трансформатора 1 изолирована, короткие однофазные замыкания сети не влияют на точность преобразования напряжения, а феррорезонанс невозможен, т.к. он вызывается токами нулевой последовательности, которые могут замыкаться только через заземленную нейтраль. Контроль изоляции питающей высоковольтной сети 2 (обнаружение короткого замыкания сети), осуществляется тремя однофазными двухобмоточными трансформаторами 3, 4, 5. В нормальном симметричном режиме напряжение на выводах разомкнутого треугольника низковольтной обмотки близко к нулю. При коротком замыкании фазы сети на землю вывод высоковольтной обмотки соответствующей фазы группового трансформатора замкнут с нейтралью, т.е. обмотка этой фазы закорочена. Так как линейный провод сети из-за короткого замыкания фазы сети замкнут на землю, то к двум другим фазам высоковольтной обмотки приложены линейные напряжения, которые трансформируясь в напряжения низковольтной обмотки разомкнутого треугольника сигнализируют о нарушении изоляции в сети 2. В этом режиме в фазах трех однофазных двухобмоточных трансформаторов 3, 4, 5 появляются напряжения нулевой последовательности, которые вызывают ток нулевой последовательности в колебательном контуре, в который входят высоковольтные обмотки этих трансформаторов, нейтральный провод и емкости проводов сети. При резонансном соотношении индуктивности высоковольтных обмоток трех однофазных двухобмоточных трансформаторов и емкостей проводов сети возникает явление феррорезонанса. При высокой добротности контура токи нулевой последовательности в контуре достигают большой величины, что приводит к перенапряжениям на обмотках трансформатора и к выходу его из строя. Возникающие при феррорезонансе перенапряжения на емкостях сети могут привести к нарушению изоляции проводов сети и к аварии. Поэтому предотвращение феррорезонанса является необходимым условием создания работоспособного, надежного устройства преобразования напряжения. В предлагаемом устройстве феррорезонанс предотвращается путем понижения добротности колебательного контура путем подключения, например, низкоомных, антирезонансных сопротивлений 6, 7, 8. Величина этих сопротивлений никак не влияет на точность работы трехфазного трансформатора напряжения 1 и добротность контура может быть снижена до необходимой величины. Разделение функций между разными трансформаторами позволило снизить массу и габариты трансформаторов за счет повышения расчетной магнитной индукции в сердечнике трехфазного трансформатора напряжения 1 и увеличения плотности тока в обмотках трех однофазных двухобмоточных трансформаторов 3, 4, 5 до величины, ограниченной только их нагревом. Дополнительный технический результат заключается в том, что в условиях эксплуатации при большом количестве измерительной аппаратуры необходимо устанавливать несколько трансформаторов напряжения 1, а благодаря разделению функций, достаточно установить при этом только один комплект трансформаторов 3, 4, 5. В результате уменьшаются расходы на приобретение оборудования и монтаж предлагаемого устройства. Таким образом, приведенные сведения доказывают, что при осуществлении заявленного устройства выполняются следующие условия: - средство, воплощающее предлагаемое устройство при его осуществлении, предназначено для использования в области электротехники, а именно, при осуществлении измерительных и контрольных функций в сетях 6-10 кВ с изолированной нейтралью; - для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных до даты подачи заявки средств; - средство, воплощающее устройство при его осуществлении, способно обеспечить получение указанного технического результата. Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость». Источники информации: 1. Зихерман М.X. Антирезонансные трансформаторы напряжения, перспективы развития // Новости Электротехники. 2007. Антирезонансное трансформаторное измерительное устройство, содержащее трехфазный трансформатор, высоковольтные обмотки которого соединены в звезду и подключены выводами к сети, а низковольтные обмотки соединены в звезду с выведенной нейтралью, и однофазный двухобмоточный трансформатор, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит два однофазных двухобмоточных трансформатора, высоковольтные обмотки всех трех однофазных двухобмоточных трансформаторов соединены в звезду с заземленной нейтралью и подключены выводами к сети, низковольтные обмотки соединены по схеме разомкнутого треугольника и параллельно каждой из них подключены антирезонансные сопротивления, а нейтраль трехфазного трансформатора напряжения изолирована.
poleznayamodel.ru Диссертация на тему «Исследование эффективности антирезонансных трансформаторов напряжения типа НАМИ в электрических сетях высокого и среднего напряжений» автореферат по специальности ВАК 05.14.12 - Техника высоких напряженийЭлектромагнитные трансформаторы напряжения, являясь одним из важнейших элементов электроэнергетических систем, крайне подвержены повреждениям, связанным с возникновением феррорезонансных явлений. Трансформаторы напряжения (ТН) устанавливаются в узловых точках электрических сетей, на шинах распределительных устройств и системообразующих линиях электропередачи. При этом ТН классов напряжения 110 кВ и выше не имеют со стороны высшего напряжения выключателей и предохранителей. При каждом повреждении ТН, сопровождающемся перекрытием главной изоляции на землю, или витковых замыканиях в обмотке с последующим перекрытием на землю, возникающее короткое замыкание отключается большим количеством выключателей, коммутирующих присоединения соответствующей системы шин. При этом высока вероятность отказа выключателя с последующим полным отключением подстанции ("погашение" подстанции). Последствия такого развития событий наглядно продемонстрированы при аварии на ПС «Чагино» в 2005г. Феррорезонанс - сложное нелинейное электрическое явление, защита от которого до сих пор остаётся окончательно не решённой. Это явление является чрезвычайно опасным для электротехнического оборудования, так как приводит к возникновению как перенапряжений, так и сверхтоков. К феррорезонансам относят колебательные процессы, возникающие в электрических цепях, содержащих нелинейную индуктивность (магнитопроводы трансформаторов). Причин возникновения феррорезонанса в сетях с установленными ТН достаточно много. Это многообразие обусловлено различными режимами заземления нейтрали для разных классов напряжения и различными конфигурациями сетей. Вопросам, связанным с исследованием феррорезонансных явлений как в сетях с изолированной нейтралью, так и в сетях с глухозаземлённой нейтралью посвящено достаточно большое количество работ ([1-18] и [19-28], соответственно). В сетях 6-35 кВ феррорезонансные процессы связаны с применением в этих сетях трансформаторов напряжения для контроля изоляции (ТНКИ) [2,4]. Одной из основных функций этих ТН является измерение напряжения нулевой последовательности. Это определяет их конструкцию - это либо трёхфазная группа из трёх однофазных ТН (ЗНОМ, 3HOJI), либо три отдельных магнитопровода в корпусе трёхфазного ТН (НТМИ). Феррорезонансным контуром в сети с изолированной нейтралью является контур нулевой последовательности [1,6,8-9]. Особенности конструкции ТНКИ приводят к появлению в этом контуре нелинейной ветви намагничивания. Для возникновения феррорезонанса необходима какая-либо несимметрия, приводящая к появлению напряжения в контуре нулевой последовательности. Выделяют следующие причины возникновения феррорезонанса в сетях 635 кВ: • однофазные дуговые замыкания (ОДЗ) [4,6,8-11,13]; • отключение металлических замыканий на землю (033) [1,10]; • повреждения ТН, связанные с «внешним» феррорезонансом. Это устойчивый феррорезонанс на частоте 50 Гц между емкостью нулевой последовательности сети и нелинейной индуктивностью намагничивания трехфазного трехстержневого потребительского силового трансформатора 10(6)/0,4 кВ с изолированной нейтралью обмотки ВН. Режим феррорезонанса возможен при замыкании на землю одной фазы малонагруженного трансформатора 20-400 кВА с последующим перегоранием плавкой вставки предохранителя. Напряжение нулевой последовательности сети при этом может достигать трехкратных значений [8]; • в сетях с малой ёмкостью на землю (ненагруженные шины ЦП или РП) может иметь место явление «ложной земли», приводящее к появлению на дополнительной обмотке ТН напряжения нулевой последовательности. Повреждения ТН в этом режиме, как правило, не происходит [8]. Проблема феррорезонанса в ТН существует за рубежом, в тех странах, где распространены сети с изолированной нейтралью [15-18]. В качестве основных причин также выделяются ОДЗ и отключение металлических замыканий [15]. В [16] исследуется явление «ложной земли» в ТН на ненагруженных обмотках НН силовых автотрансформаторов 400/110 кВ. При исследовании феррорезонансных процессов используются два подхода. Первый связан с аналитическим решением систем нелинейных уравнений, описывающих процессы в резонансном контуре [4, 16-17]. Этот метод имеет ряд преимуществ, в частности, он позволяет более полно понять физическую картину явления и требует меньших затрат времени. Однако при его применении делается большое количество допущений, что существенно снижает достоверность полученных результатов. Второй подход - численное решение систем нелинейных уравнений при помощи вычислительной техники [1-3, 11-12]. Этот подход позволяет получить весьма точные результаты, однако требует больших временных затрат. Кроме этого, в отличие от аналитических методов, численные расчёты позволяют получить результат только для дискретных «расчётных точек» (совокупности параметров сети, при которых выполняется расчёт), и не дают представления о процессах вне этих точек [17]. Основная проблема при исследовании феррорезонансных процессов связана с моделированием достоверных кривых намагничивания ТН. Как правило, при моделировании используются аппроксимации экспериментальных кривых намагничивания [2-3,11-12]. При этом используемые при аппроксимации выражения часто весьма неточно воспроизводят реальные зависимости, что снижает достоверность результатов. В ряде работ используется расчёт кривых намагничивания, основанный на геометрических параметрах магнитопровода ТН [1, 18]. В качестве мер по предотвращению феррорезонанса в сетях 6-35 кВ авторы исследований выделяют следующие [1, 5, 7,10, 11,13-16]: • включение активного сопротивления, несколько десятков Ом (в основном - 250м), в дополнительную обмотку ТН, соединённую в открытый треугольник; • включение активного сопротивления величиной несколько кОм последовательно с обмотками ВН каждой фазы; • включение активного сопротивления величиной от 1 до десятков кОм в нейтральную точку соединения обмоток ВН ТН. Применение активных сопротивлений приводит к демпфированию феррорезонаных колебаний. Эффективность всех предлагаемых мер, как правило, ограничивается требованиями к точности ТН, как измерительного прибора, а также его тепловой стойкостью. На западе, в настоящее время, используются переменные дополнительные активные сопротивления (smart load) в ТН, величина которых изменяется в зависимости от режима работы сети [15,16]. В сетях 220-500 кВ выделяют две основных причины возникновения феррорезонанса: • коммутации холостых ошиновок модульными выключателями, с несколькими разрывами на фазу. Для выравнивания напряжения по разрывам в таких выключателях используются ёмкостные делители напряжения. При отключении выключателя, ёмкостные делители образуют связь между системой и отключаемым участком ошиновки, и в совокупности с ёмкостью последней, образуют резонансный контур с ТН [19-26]. • Неполнофазные режимы работы сети с силовым трансформатором 110 кВ, эксплуатируемым с изолированной нейтралью. Такие режимы могут иметь место при отказе во время коммутации одного из полюсов выключателя, или при наличии существенного разброса во временах включения полюсов, а также при обрыве шлейфа на опоре воздушной линии электропередачи без касания оборванным шлейфом металла опоры [27,28, 45]. Выключатели в сетях 110 кВ как правило одноразрывные, и основной причиной возникновения феррорезонанса в этих сетях являются неполнофазные режимы. Тем не менее воздушные выключатели ВВБ-110 и ВВДМ-110 являются двухразрывными и содержат ёмкостные делители напряжения. Подстанций, оснащённых такими выключателями, ещё достаточно много. В сетях с глухозаземлённой нейтралью феррорезонансным контуром является контур прямой последовательности, так как контур нулевой последовательности шунтируется заземлённой нейтралью [19]. Поэтому применение дополнительного сопротивления, включаемого в цепь разомкнутого треугольника ТН, неэффективно. Процессы при коммутации холостых ошиновок протекают независимо в каждой из фаз, и поэтому практически всегда исследуются в однофазной схеме [19-22,26]. В упомянутых работах были отмечены недостатки математических моделей, применяемых для исследования феррорезонанса в сетях 110-500 кВ, и получаемых на их основе результатов : • попытки линеаризации и аналитического решения нелинейных схем приводит к существенным ошибкам и потере значимой информации [26-27]; • аналогичным образом, существенно искажают реальную картину явлений неучёт потерь в стали магнитопровода ТН, а также высших гармоник тока и напряжения [19-21]; • при исследовании процессов в неполнофазных режимах не учитывается общая магнитная система силового трансформатора [27]; • во многих работах функции, аппроксимирующие нелинейную характеристику намагничивания стали, являются слишком грубыми (например ток холостого хода ТН в этих моделях может быть 20-30 мА, т.е на порядок выше, чем реальные токи х.х), что также приводит к ошибочности результатов расчёта [26]; В сетях 110-500 кВ предлагаются следующие меры по предотвращению феррорезонанса: • изменение последовательности оперативных переключений [19]; • подключение дополнительной ёмкости (колонок конденсаторов) к шинам подстанции [19, 20, 21, 22, 26]; • постоянное подключение высокоомных (600 кОм) активных сопротивлений последовательно с ТН, или включение этих сопротивлений параллельно ТН на время проведения коммутаций [20,26]; • Частичное заземление нейтралей силовых трансформаторов через высокоомные (2 кОм) активные сопротивления для предотвращения феррорезонанса в неполнофазном режиме [45]; • Применение специальных релейных устройств для предотвращения феррорезонанса [23]; • Применение ёмкостных ТН типа НДЕ [19]. Одной из наиболее эффективных мер по предотвращению феррорезонанса является применение антирезонансных ТН. В настоящее время наиболее распространены антирезонансные ТН типа НАМИ, выпускаемые ООО «Энергия» на Раменском электротехническом заводе. ТН выпускаются на классы напряжения 6-500 кВ. Антирезонансные свойства им придаёт особая конструкция. В сетях средних классов напряжения 6-35 кВ ТН типа НАМИ имеют дополнительную компенсационную обмотку, соединённую в замкнутый треугольник, и трансформатор для измерения напряжения нулевой последовательности, включённый в нейтраль обмотки ВН. В сетях 110-500 кВ конструкция ТН типа НАМИ аналогична конструкциям традиционных ТН типа НКФ, но в магнитопроводе помимо электротехнической применена также и толстолистовая конструкционная сталь. Цель работы. Разработка математических моделей для исследования ФП в сетях 6-500 кВ как с традиционными, так и с антирезонансными ТН электромагнитного типа. Экспериментальное исследование характеристик антирезонансных ТН с целью определения их параметров и проверки адекватности разработанных математических моделей. Исследование феррорезонансных явлений при широком диапазоне изменения параметров сети. Определение областей существования феррорезонанса и общая оценка эффективности ТН типа НАМИ в различных сетях. Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи: • выполнены эксперименты с реальными ТН типов НКФ и НАМИ, позволившие получить их параметры и проверить адекватность разрабатываемых математических моделей; • разработаны математические модели как традиционных ТН, так и антирезонансных ТН типа НАМИ; • исследованы процессы в ТН, происходящие при ОДЗ и при отключении металлических замыканий на землю в сетях 6-35 кВ, и получены области существования феррорезонанса при установке в сети ТН различных типов; • исследованы процессы в ТН при возникновении явления «ложной земли» и стойкость ТН типа НАМИ к перемежающимся дуговым замыканиям, оценена эффективность применения ТН типа НАМИ в сетях 6-35 кВ; • исследованы процессы в ТН, происходящие при коммутациях холостых ошиновок многоразрывными выключателями в сетях 110500 кВ; • получены области существования феррорезонанса в сетях 110-500 кВ с традиционными и антирезонансными ТН; • исследованы процессы в ТН при неполнофазных режимах и отключении одной цепи двухцепной BJ1 в сети 110 кВ; • оценена эффективность применения ТН типа НАМИ в сетях 110500 кВ. Научная новизна основных положений и результатов работы может быть сформулирована следующим образом: • при помощи аналогии электрических и магнитных цепей разработаны математические модели ТН, построенные на геометрии их магнитных систем и характеристике намагничивания электротехнической стали, а не на экспериментальных кривых намагничивания; • получены области существования феррорезонанса при однофазных дуговых замыканиях и отключении металлических замыканий на землю в сетях 6-35 кВ при установке в них различных типов ТН; • показано, что ТН типа НАМИ, предназначенный для эксплуатации в сетях 6-35 кВ, подвержен явлению «ложной земли» так же, как и ТН традиционного исполнения. • получены области существования феррорезонанса при оснащении сетей 110-500 кВ ТН типа НАМИ, а также при параллельной эксплуатации ТН типа НКФ и НАМИ; • показано, что эксплуатация в сети 110 кВ силовых трансформаторов с изолированной нейтралью может приводить к возникновению феррорезонанса даже при выполнении требований Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭ). Практическая значимость результатов работы: • Разработанные математические модели, позволяют исследовать феррорезонансные процессы в сетях с изолированной и с глухозаземлённой нейтралью, оснащенных как ТН традиционного исполнения, так и антирезонансными ТН типа НАМИ; • Разработанная методика расчёта кривых намагничивания ТН по их конструктивным данным и магнитным свойствам электротехнической стали позволяет проводить исследования феррорезонансных процессов при отсутствии экспериментально определенных кривых намагничивания; • Экспериментально определены характеристики намагничивания и другие параметры некоторых типов ТН, которые могут быть использованы как при моделировании феррорезонансных явлений, так и для проверки адекватности математических моделей ТН; • Получены области существования феррорезонанса, на основании которых можно определить возможность возникновения феррорезонанса в той или иной сети. • Проведенные исследования позволили сформулировать ряд рекомендаций, направленных на повышение надёжности эксплуатации ТН типа НАМИ, которые могут быть использованы как при проектировании, так и в эксплуатации электрических сетей, оснащенных ТН электромагнитного типа. Достоверность результатов работы основывается на использовании в том числе экспериментальных данных при разработке математических моделей ТН и хорошем согласии результатов компьютерного моделирования с экспериментальными данными. Апробация работы и публикации. Отдельные результаты работы и работа в целом обсуждались на семинарах кафедры ТиЭВН и факультета Энергетики НГТУ, на Всероссийских конференциях в г. Новосибирске, на VIII симпозиуме «Электротехника 2010» (г.Москва) и на международной конференции IEEE Power Tech 2005 в г. Санкт-Петербурге. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, из них 4 научных статьи, 5 текстов докладов на Всероссийских конференциях и два текста докладов на международных конференциях. В реферируемом журнале опубликована одна статья. Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх разделов, заключения, приложения и списка использованных источников, содержащего 50 наименований. Объём работы составляет 246 страниц, включая 195 рисунок и 22 таблицы. www.dissercat.com трансформатор напряжения антирезонансный - это... Что такое трансформатор напряжения антирезонансный? трансформатор напряжения антирезонансный3.1.24 трансформатор напряжения антирезонансный : Электромагнитный трансформатор напряжения, устойчиво работающий при наличии в сети феррорезонансных явлений. Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.
Смотреть что такое "трансформатор напряжения антирезонансный" в других словарях:
normative_reference_dictionary.academic.ru |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
2008102548 от 22.01.2008).
