Дата и время

Феррорезонансные процессы. Способы предотвращения повреждений трансформаторов напряжения

Раздел: Релейная защита и автоматика

Для предотвращения повреждений трансформаторов напряжения феррорезонансными процессами предложен ряд мер и средств, среди которых - разработка и внедрение в эксплуатацию новых, так называемых, антирезонансных трансформаторов напряжения типов НАМИ (ЗНМИ), НАМИТ и т.д., или внедрение устройств защиты от повреждений феррорезонансными процессами (ФРП).

В данной статье я не рассматриваю детально режимы работы антирезонансных трансформаторов типа НАМИ, НАМИТ и тому подобное.

Укажу только, что они не в действительности антирезонансные, а сами также способствуют возникновению феррорезонанса и ими же повреждаются. Более подробно рассмотрим второй способ недопущения повреждений трансформаторов напряжения феррорезонансными процессами. Итак, как показано в [Л1], для защиты ТН от повреждений феррорезонансными процессами предложено устройство, которое обнаруживает наличие феррорезонанса в сети с электромагнитными трансформаторами напряжения типов ЗНОМ (ЗНОЛ), НТМИ и подсоединяя кратковременно небольшой резистор к выводам обмотки разомкнутого треугольника ТН, расхолаживает феррорезонансный контур, срывает феррорезонансные процессы и восстанавливает нормальную работу сети.

Поскольку в электрически связанной сети может эксплуатироваться одновременно несколько ТН, то устройства защиты от феррорезонанса (ПЗФ-1) целесообразно (нужно) устанавливать на каждом ТН, хотя не исключается ситуация, когда один ПЗФ-1 может «сорвать» феррорезонансные процессы в сети при наличии нескольких трансформаторов напряжения [Л2].

Рис. 1 - Принципиальная схема подстанции с резонирующей (IСШ) и нерезонирующей (IIСШ) секциями (системами) шин

Рис. 1 - Принципиальная схема подстанции с резонирующей (IСШ) и нерезонирующей (IIСШ) секциями (системами) шин: В1, В2 - выключатели вводов; ШЗВ - шиносоединительный выключатель; ДГК - дугогасительная катушка; Ф1 - Ф п - фидеры питания потребителей IСШ; Ф2 - Ф т - фидеры питания потребителей IIСШ

В работе [Л2] рассмотрена система защиты трансформаторов напряжения, установленных на подстанции с двумя системами (секциями) шин (Pис. 1). Там же указано, что сорвать феррорезонанс можно следующими способами:

  • а) кратковременным включением резистора (5 - 6 Ом) к выводам обмотки разомкнутого треугольника трансформатора напряжения;
  • б) кратковременным отключением одного из фидеров, который питается от системы (секции) шин, ток на землю которого > 0,8 Iс секции шин;
  • в) выключением выключателя ввода секции (системы) шин;
  • г) включением на параллельную работу обеих секций (систем) шин.

Случаи а) и б) подробно рассмотрены в [Л2] и на них я не останавливаюсь.

Относительно пункта в) следует сказать. Безусловно отключение питания секции выключателем В1 (Рис. 1) приведет к погашению всех потребителей этой секции, в том числе пропадет и феррорезонанс. Однако, при повторном включение выключателя ввода В1, феррорезонанс, как правило, восстанавливается при неизменной выходной схемы (Pис. 2).

Рис.2 - Осциллограммы координат режима за включение и отключение выключателя ввода В1

Рис.2 - Осциллограммы координат режима за включение и отключение выключателя ввода В1. Uф1, Uф3, Uф4 – фазные напряжения IСШ; U36- напряжение обмотки разомкнутого треугольника TV1. На осциллограмме показано: 0-t1 – нормальный режим; t1 - КЗ одной из фаз; t2 - обрыв КЗ и возмущения ФРП; t3 - отключение выключателя В1 (угасание переходного процесса) t4 - повторное включение выключателя ввода В1 и восстановления феррорезонансного процесса на IСШ (ШЗВ - выключен)

Введем понятие «резонирующие» и «не резонирующие» системы (секции) шин. Итак, если емкостный ток секции (системы) шин, который приходится на один ТН находится в пределах 0,3-3,5 А, то секция «резонирующая», если же к секции (системе) шин подключена дугогасящая катушка, то параллельного резонанса между емкостью шин и присоединенным оборудованием и нелинейной индуктивностью трансформатора быть не может.

Другое дело, что в случае существенной несимметрии сети может возникать последовательный резонанс между ее емкостью и ДГК. Такие случаи мной в данной статье не рассматриваются.

Таким образом, секцию (систему) шин, к которой подключена дугогасительная катушка будем называть «не резонирующей». Не резонирующей будет и секция (система) шин, в которой отсутствуют, например, трансформаторы напряжения (чисто теоретический вариант) или наличие ТН емкостные токи сети на землю в ней на один ТН большие 3,5 А или меньше 0,3 А.

Тогда одним из наиболее эффективных и простых решений было бы подключение к IСШ второй секции (IIСШ) с включением шиносоединительного выключателя (ШЗВ). Однако, здесь появляются определенные проблемы. Как правило, ШЗВ должен включаться после того, как выключится выключатель ввода В1 (по факту пропадания напряжения), то есть феррорезонанс на этой секции и так пропадет. Включение ШЗВ не вызовет феррорезонанс, теперь уже на обеих секциях шин, если на IIСШ есть ДГК. Если же на II секции отсутствуют ТН (теоретически) или был такой ток на один ТН, выходившего за пределы 0,3-3,5 А, то ситуация становится такой:

  • а) если в результате подключения второй секции (системы) шин к первой, емкостный ток на землю на один ТН попадает в диапазон 0,3-3,5 А, то может быть возникновение феррорезонанса на обоих секциях (по всей сети) со всеми возможными негативными последствиями;
  • б) если же емкостные токи на один ТН выходят за пределы 0,3-3,5 А, то феррорезонанса не будет.

Однако, после срыва феррорезонансных перенапряжений на обоих секциях (когда установлена дугогасительная катушка на IIСШ) и выключения ШЗВ и включения В1 на IСШ, снова может возникнуть феррорезонанс на этой системе (секции) шин. Это наглядно иллюстрируется на Pис.3.

Рис.3 - Осциллограммы координат режима при включении и отключении выключателя ввода и ШЗВ

Рис.3 - Осциллограммы координат режима при включении и отключении выключателя ввода и ШЗВ: Uф1, Uф3, Uф4 – фазные напряжения IСШ; U36- напряжение 3U0 обмотки разомкнутого треугольника TV1; Uф7, Uф11, Uф8 – фазные напряжения IIСШ; На осциллограмме показано: 0-t1 – нормальный режим; t1 - КЗ одной из фаз на землю; t2 - обрыв КЗ и возмущения ФРП; t3 - отключение выключателя В1 (угасание переходного процесса); t4 - включение ШЗВ; t5 - отключение ШЗВ; t6 - включение В1

Исходное состояние оборудования, см. Рис. 1, был таким: выключатели вводов В1 и В2 включены; ШЗВ - выключен; на IСШ условно показан один ТН с устройством защиты от феррорезонанса (ПЗФ-1), секция резонирующая.

К IIСШ подключена дугогасящяя катушка - секция не резонирующяя. Осциллограммы на Рис. 3 показывают, что в период от 0 до t1 напряжения на секциях I и II номинальные, в обмотке разомкнутого треугольника - нулевая. Во время t1 происходит замыкание одной из фаз IСШ на землю, напряжение на ней падает до нуля, на «здоровых» фазах - поднимается до линейной, в обмотке разомкнутого треугольника появляется напряжение 3U0 = 100 В, частотой 50 Гц. В момент t2 «земля» обрывается, возмущается ФРП (фазные напряжения всех трех фаз IСШ увеличиваются почти до линейных), в обмотке разомкнутого треугольника появляется напряжение 3U0 = 100 В, с частотой ~25 Гц (как раз по форме напряжения 3U0 ярко видно появление феррорезонанса в сети).

В момент t3 выключается выключатель В1 IСШ, процессы на I секции угасают.

В момент t4 включается ШЗВ и после небольшого переходного процесса напряжения на обоих секциях стабилизируются до номинальных, в обмотке разомкнутого треугольника 3U0 приближается к нулю. В момент t5 выключается ШЗВ, возмущается переходный процесс с небольшими амплитудами сигналов. В момент t6 включается выключатель В1 и на IСШ снова возмущается феррорезонансный процесс, который четко видно по форме фазных напряжений и напряжения 3U0.

В это же время напряжения IIСШ (Uф7, Uф11, Uф8) несущественно возмущаются при коммутациях ШЗВ.

Многочисленные исследования этой схемы показали, что подключение II-й секции к 1-й с помощью ШЗВ срывает феррорезонансный процесс, а после выключения ШЗВ и включение В1, приводит к повторному возникновению феррорезонансного процесса на IСШ. Причем ФРП возмущается независимо от симметричности или несимметричности подключения IIСШ к IСШ (одной или двумя) фазами после выключения ШЗВ и включении В1.

Если же коммутации с ШЗВ выполнить по-другому, а именно:

  • а) возбудить феррорезонансный процесс на резонирующей IСШ;
  • б) не выключая В1, включить ШЗВ (то есть, подключить к IСШ не резонирующую вторую), то феррорезонансный процесс в схеме угасает полностью и после выключения ШЗВ феррорезонансный процесс не восстанавливается при такой последовательности коммутаций и на IСШ (резонирующей).

Это наглядно проиллюстрировано на Рис. 4 и подтверждено опытом эксплуатации на одной из подстанций 35 кВ Западной электроэнергетической системы, где на «резонирующей» системе шин возник феррорезонанс, который был «сорван» кратковременным подсоединением «не резонирующей» системы шин, к которой была присоединена дугогасительная катушка.

Рис.2 - Осциллограммы координат режима за включение и отключение выключателя ввода В1

Рис.4 - Осциллограммы координат режима при включении и выключении ШЗВ: На осциллограмме показано: 0-t1 – нормальный режим; t1- t2 - КЗ на IСШ; t2- t3 – ФРП на IСШ; t3 - включение ШЗВ; t4 - отключение ШЗВ; Uф1, Uф3, Uф4 – фазные напряжения IСШ; Uф7, Uф11, Uф8 – фазные напряжения IIСШ;

Выводы:

1. Уточнено и детализировано причины возникновения феррорезонансных процессов в электросетях 6-35 кВ и приведены характерные осциллограммы их протекания.

2. Показана возможность «срыва» феррорезонансных процессов путем кратковременного подключения не резонирующей системы (секции) шин к резонирующей и восстановления нормальной работы обеих систем (секций) шин подстанции.

Литература:
1. Жураховский A.B., Кене Ю.А., Голяк А.Ю. Защита трансформатора напряжения от повреждений при феррорезонансных процессах в сетях с изолированной нейтралью / / Электромеханические и электроэнергетические системы: Вестник ГУ «Львовской политехники». - 1997. - №340. - С. 40-47.
2. Система защиты трансформаторов напряжения от повреждений феррорезонансные процессами в электросетях с изолированной нейтралью / A.B. Жураховский, Ю.А. Кенс, А.Я. Яцейко, Р.Я. Масляк
Автор: доктор техн. наук A.B. Жураховский

Просмотров: 1870

Статья создана: 12.09.2016

Поделиться:


Читать еще:



Закрыть
Имя:
343 + 2 =  
Добавить комментарий:
Имя:
343 + 2 =