Защита трансформаторов напряжения от феррорезонанса

Схемы защит трансформаторов напряжения от феррорезонанса

Варианты схем, разработанных конструкторами ОАО «СЗТТ» для защиты трансформаторов напряжения от феррорезонанса.

Схема защиты от феррорезонанса

Краткое описание и преимущества применения

Антирезонансная трехфазная группа 3хЗНОЛ(П) однофазных, заземляемых трансформаторов с заземлением нейтрали через высокоомные резисторы.

Антирезонансная трехфазная группа 3хЗНОЛ(П) с заземлением нейтрали через высокоомные резисторы — это самая распространенная схема защиты трансформаторов напряжения от феррорезонанса, которая применяется в сетях на класс напряжения (6-10) кВ.

Для повышения устойчивости к феррорезонансу и воздействию перемежающейся дуги в дополнительные обмотки, соединенные в разомкнутый треугольник, используемые для контроля изоляции сети, рекомендуется включать резистор сопротивлением 25 Ом, рассчитанный на длительное протекание тока 4 А.

Также трехфазные группы выпускаются со встроенным защитным предохранителем, что обеспечивает дополнительную защиту обмоток ВН от сверхтоков при феррорезонансе.

Применяется как стандартное решение для защиты трансформаторов напряжения от феррорезонанса в сети.

Антирезонансная трехфазная группа 3хЗНОЛ(П) однофазных, заземляемых трансформаторов с заземлением нейтрали через высокоомные резисторы и устройством СЗТн.

Антирезонансная трехфазная группа 3хЗНОЛ(П) с заземлением нейтрали через высокоомные резисторы и устройством СЗТн практически не имеет отличий от предыдущего варианта. Отличие лишь в том, что в дополнительные обмотки соединенные в разомкнутый треугольник, используемые для контроля изоляции сети, включаются устройство СЗТн . Устройство можно применять одновременно с защитным реле и сопротивлением 25 Ом. Параллельное подключение не влияет на защитные функции СЗТн.

Применение устройства СЗТн значительно повышает антирезонансные свойства трехфазной группы.

Применяется как стандартное решение для защиты трансформаторов напряжения от феррорезонанса в сети.

Антирезонансная трехфазная группа 3хЗНОЛ.04(П) однофазных, заземляемых трансформаторов с заземлением нейтрали через дополнительный трансформатор напряжения нулевой последовательности.

Антирезонансная трехфазная группа 3хЗНОЛ.04(П) с заземлением нейтрали через реактор состоит из трех однофазных заземляемых трансформаторов напряжения, соединенных в звезду с выведенной нейтралью, и дополнительного трансформатора напряжения нулевой последовательности (ТНП), который включается между нейтралью звезды и землей. Вывод «Х» ТН, входящих в звезду, рассчитан на полную изоляцию, что позволяет испытывать внутреннюю изоляцию ТН полным уровнем приложенного напряжения промышленной частоты.

ТНП позволяет измерять напряжение нулевой последовательности , а его большое реактивное сопротивление эффективно предотвращает возникновение устойчивого феррорезонанса.

Данная схема для защиты от феррорезонанса является наиболее эффективной, универсальной и может применяться в широком диапазоне ëмкостных параметров сетей, класса напряжения (6-35) кВ.

Антирезонансная трехфазная группа 3хНОЛ(П) на базе однофазных незаземляемых трансформаторов напряжения.

Для решения всех вопросов, связанных с эксплуатацией заземляемых трансформаторов напряжения в сетях с изолированной нейтралью разработана трехфазная группа 3хНОЛ-6(10), состоящая из трех незаземляемых трансформаторов, соединенных по схеме треугольник/треугольник. Основное преимущество 3хНОЛ-6(10) – отсутствие заземляемого вывода с ослабленной изоляцией. Это значит, что трансформатор не подвержен влиянию феррорезонанса и не требует дополнительных защит от его воздействия. Внутреннюю

изоляцию трансформаторов можно испытывать приложенным одноминутным напряжением промышленной частоты.

Возможно изготовление трансформаторов с основной и дополнительной вторичной обмоткой. Дополнительная обмотка предназначена для питания цепей собственных нужд и не является измерительной.

Антирезонансная схема с R/C –гасителями.

Антирезонансная схема с R/C – гасителями. В схеме могут быть использованы заземляемые или незаземляемые трансформаторы напряжения. В случае использования заземляемых трансформаторов напряжения, R/C – гасители и трансформаторы напряжения включаются параллельно в сеть, по схеме звезда / звезда. В случае с использованием незаземляемых трансформаторов, R/C – гасители включаются по схеме звезда, трансформаторы напряжения по схеме открытого или полного треугольника.

Схемы с R/C – гасителями применяются, как правило, для защиты трансформаторов напряжения от воздействия перенапряжений, низкого качества электрической энергии и других негативных факторов влияющих на надежность трансформаторов напряжения.

Схема 5 разработана совместно с партнером — ООО «Экспертный центр технологических решений» г. Екатеринбург. Подробная информация по ссылке.

Источник

ТРАНСФОРМАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ.
Способы устранения феррорезонансных явлений

Технические характеристики отечественных трансформаторов напряжения (ТН) 6÷35 кВ, называемых производителями «антирезонансными», не устраивают эксплуатирующих их энергетиков, о чем свидетельствует, в частности [1]. Автор указанной статьи вполне резонно задает вопрос: «Антирезонансны ли «антирезонансные» трансформаторы напряжения»? Действительно, согласно ГОСТ 1983-2001 [2], п. 3.1, антирезонансным считается «трансформатор, устойчиво работающий при наличии в сети феррорезонансных явлений». Однако этого определения недостаточно. Очевидно, что антирезонансный трансформатор сам не должен вызывать феррорезонанс и смещение нейтрали в сети за пределы, установленные нормами. Так, согласно ПТЭ, п. 5.11.11 [3]: «При отсутствии в сети замыкания на землю напряжение смещения нейтрали допускается не выше 15% фазного напряжения длительно и не выше 30% в течение 1 ч.».

Необходимо также, чтобы такой трансформатор во всех длительно возможных режимах сохранял свои метрологические характеристики в установленных пределах [2].

На практике же наблюдается иная картина: «антирезонансный» ТН при включении сам вызывает феррорезонанс и смещение нейтрали за допустимые пределы. Очевидно, что условие «неповреждаемости» антирезонансного трансформатора напряжения, приведенное в ГОСТ 1983–2001, является необходимым, но недостаточным.

Необходимо также сформулировать требования к испытаниям антирезонансных ТН. Содержащиеся в настоящее время в ГОСТ 1983–2001 требования к испытаниям ТН не учитывают влияния емкости сети на характеристики ТН в нормальных и переходных режимах. Поэтому изготовленные и прошедшие испытания в соответствии с требованиями ГОСТ ТН при установке их в сеть перестают удовлетворять предъявляемым к ним требованиям. При этом претензии изготовитель вправе не принимать, т.к. все требования ГОСТ он выполнил.

МЕХАНИЗМ ФЕРРОРЕЗОНАНСА

Само название явления «феррорезонанс» означает, что в данном процессе участвует железо (Fe), придавая ему специфические характеристики. Принципиальную роль играет нелинейный характер кривой намагничивания стального сердечника ТН.

Суть происходящих процессов рассмотрим на примере обычного ТН (рис. 1) при отсутствии трансформатора нулевой последовательности ТНП (на рис. 1 – L₀). Обмотки трансформаторов напряжения и емкости фаз сети относительно земли образуют параллельные ветви.

Рис. 1. Схема замещения сети с ТН типа НАМИТ-10-2 или НАЛИ-СЭЩ-1-6(10) кВ (релейная часть схемы показана условно)

L_µ – индуктивность цепи намагничивания ТН;
L_р – индуктивность рассеяния ТН;
R – активное сопротивление ТН;
С_ф – фазная емкость сети относительно земли;
K_v0, K_vф – реле напряжения с разными уставками;
K_L – контакт промежуточного реле;
E_C – фазное напряжение системы.

Из теории электротехники известна формула, определяющая смещение нейтрали в 3-фазной сети [4]:

При параллельном включении обмоток ТН и емкостей сети результирующая проводимость фаз:

В большинстве случаев емкостная проводимость превышает индуктивную (YC> YL, за исключением некоторых случаев включения ТН на голые шины), поэтому результирующая проводимость имеет, как правило, емкостный характер.

Однако при различного рода коммутациях в сети равенство фазных емкостей нарушается. Это может быть связано, в частности, с неодновременностью замыкания и размыкания фаз выключателей при коммутации отдельных участков сети, а также с неодинаковой величиной индуктивной проводимости фаз силовых трансформаторов в момент подачи напряжения (свидетельством чего является апериодическая составляющая тока в одной из фаз). Результатом возникающей несимметрии является смещение нейтрали U_0´–0 (1), возникновение напряжения нулевой последовательности. Это напряжение геометрически складывается с фазным напряжением прямой и обратной последовательности в фазах ТН. В результате сложения напряжение на одной фазе может существенно увеличиться, на других – снизиться. Это приводит к разной степени насыщения магнитопроводов разных фаз ТН, увеличивает разницу их индуктивных проводимостей и усиливает первоначальное смещение нейтрали сети.

Разная степень насыщения сердечников ТН определяется не только разной величиной фазных напряжений, но и характером их кривой намагничивания (рис. 2, кривая позаимствована из [5]). Примечательно, что линейная часть кривой отсутствует. Это означает, что магнитопровод ТН начинает постепенно насыщаться уже при небольшом увеличении напряжения, что подтверждается и имеющимися экспериментальными данными, согласно которым при увеличении фазного напряжения в 1,73 раза проводимость НОЛ-6 увеличивается в 1,78 раз, а при увеличении напряжения в 2,2 раза проводимость увеличивается в 6,6 раз.

Рис. 2. Кривая намагничивания ТН типа НОЛ-СЭЩ-6

L_µ – индуктивность цепи намагничивания ТН;
L_р – индуктивность рассеяния ТН;
R – активное сопротивление ТН;
С_ф – фазная емкость сети относительно земли;
I₀ – путь тока нулевой последовательности;
E_C – фазное напряжение системы;
U_00-0 – напряжение смещения нейтрали.

В сетях с малыми значениями токов ОЗЗ по мере увеличения индуктивной проводимости фаз ТН их величина приближается к емкостной проводимости фаз сети относительно земли, при этом результирующая проводимость отдельных фаз может поменять свой знак (например Y_a = Y_aC – Y_aL,

Источник

Объявления

Если вы интересуетесь релейной защитой и реле, то подписывайтесь на мой канал

Защита ТН от феррорезонанса.

Чтобы отправить ответ, вы должны войти или зарегистрироваться

Сообщений 6

1 Тема от sanchesss_88 2014-09-06 20:35:35 (2014-09-06 20:54:29 отредактировано sanchesss_88)

• sanchesss_88
• Пользователь
• Неактивен

• Откуда: Каменск-Уральский
• Зарегистрирован: 2013-10-17
• Сообщений: 149
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Тема: Защита ТН от феррорезонанса.

Здравствуйте! Прошу помочь молодому релейщику решить рабочий вопрос.

На переключательном пункте 10 кВ установлен НТМИ для питания учета. Недавно был обнаружен сгоревший предохранитель на высокой стороне трансформатора напряжения. Почитав литературу и статьи в интернете, я пришел к выводу, что причиной сгорания предохранителей является явление феррорезонанса. Предлагаются такие способы защиты ТН, как установка резистора 25 Ом на дополнительную обмотку; заземление нейтрали ТН через три резистора 800 Ом.
Отмечу, что электросети, в которых включен данный НТМИ, расположены в сельской местности, то есть в основном это ВЛ с малым емкостным током. На данный момент на ТН никаких резисторов нет.

Очень прошу поделиться практическим опытом в решении данного вопроса. На других подстанциях нашего города существует такая же проблема. Например, в сетях с большим емкостным током (разветвленные кабельные сети) сгорают предохранители на НТМИ и ЗНОЛ (на которых, к слову, установлены 6 резисторов по 150 Ом в параллель на дополнительную обмотку). Происходит это при замыканиях на землю в сети.

Можно ли устанавливать резисторы в первичную нейтраль НТМИ, или этот вариант реализуется только на ЗНОЛ? Можно ли одновременно установить резисторы в доп. обмотку и в первичную нейтраль? Насколько это эффективно?

Источник

Особенности явления феррорезонанса в трансформаторах напряжения

В электрических сетях 6-35 кВ возникает феррорезонанс в трансформаторе напряжения (ТН) при:

• дуговом замыкании на землю,
• работы сети с неполнофазной нагрузкой;
• переключениях с недогруженными линиями.
• В условиях перегрузок ТН выходит из строя, создавая аварии в сети.

Феррорезонанс особенно опасен для критических перегрузок на основной частоте (50 Гц). Возможны субгармонические резонансы на 1/3 и 1/5 от основной частоты.

Что такое феррорезонанс

Феррорезонанс— это явление резкого возрастания тока, приводящее к перегреву и повреждению преобразователя и сопутствующего электротехнического оборудования.

Вызывающий аварию резонанс наблюдается при возникновении колебательного контура с последовательным соединением индуктивности ТН и емкостью сети.

Почему появляется в трансформаторах

Явление резонанса возникает при незаземленной (изолированной) нейтрали совместно с неполнофазным режимом. При изолированной нейтрали ёмкость сети относительно земли образует последовательное соединение с индуктивностью конструкции незаземленного ТН. Неполнофазный режим возникает при частичном включении фаз, при фазовом разрыве или при коротком замыкании несимметричного типа.

Механизм возникновения явления

Вольтамперная характеристика (ВАХ)

ТН содержат катушки индуктивности с сердечниками из ферромагнитных материалов, имеющими нелинейную вольтамперную характеристику (ВАХ). На линейной ВАХ каждому значению напряжения U_i соответствует единственное значение тока I_i. На нелинейной ВАХ для определенного (резонансного) U_р реализуется режим с двумя различными величинами тока — I₁ и I₂.

Резонансный переход

При значении U_р на обмотках ТН сопротивление резко падает. Происходит мгновенный переход от I₁ к I_2, приводящий к «опрокидывание фазы» приложенного U_р, характер которого изменяется с активно-индуктивного на активно-емкостной.

Длительные колебания, вызванные резкими переходами тока в первичных обмотках ТН, вызывают тепловой пробой изоляции.

Какие трансформаторы нейтрализуют эффект феррорезонанса

Для предотвращения скачкообразных токовых перегрузок защитные ТН исполняются совместно с трансформаторами нулевой последовательности (ТНП). Такие специализированные устройства называются антирезонансными.

НАМИТ-10-2

Оборудование относится к типу ТН (Н), А — антирезонансный (А), с естественным масляным охлаждением (М), для измерительных цепей (И), трехфазный (Т), номинальным напряжением 10 кв, вариант исполнения— 2.

Измерительное оборудование состоит из двух единиц, размещенных в общем корпусе:

• ТНКИ — это трехобмоточный ТН контроля изоляции;
• ТНП — это двухобмоточный ТНП, выполняющий защиту ТНКИ от аварий при замыканиях отдельных фаз. Фоторезонанс компенсируется индуктивным сопротивлением ТНП в первичной цепи преобразователя.

НАМИ-10-95

Антирезонансное, масляное, измерительное оборудование состоит из:

• трехфазного трехстержневого ТН прямой (обратной) последовательности с дополнительной вторичной обмоткой;
• однофазного двухстержневого ТНП со вторичной обмоткой, соединенной по схеме замкнутого треугольника, снижающей сопротивление нулевой последовательности устройства до величины сопротивления рассеяния.

НАЛИ-СЭЩ-6(10)

Оборудование НАЛИ-СЭЩ -6(10) представлено литой (Л) трехфазной антирезонансной группой измерителей номинальным напряжением 6(10)кв.

Отличием литого исполнения от масляного является высокая пожаро- и взрывобезопасность, что обусловливает применение в особых условиях, например на АЭС.

НАЛИ-СЭЩ-6(10) исполнен посредством четырех активных элементов:

• блока из трех однофазных, двухполюсных, измерительных ТН НОЛ-СЭЩ, каждый из которых содержит до трех вторичных обмоток;
• одного ТНП-СЭЩ, выполняющего функцию защиты НОЛ-СЭЩ от скачкообразных токовых переходов.

НАЛИ-СЭЩ-1

Оборудование выполнено из однофазных ТН с литой изоляцией типа НОЛ-6(10) и ТНП на основе принципа действия и релейной схемы устройства НАМИТ-10-2.

НАЛИ-СЭЩ-2

Данный тип повторяет НАЛИ-СЭЩ-1 при исключении дополнительной вторичной обмотки, соединенной по схеме открытого треугольника, а также при исключении релейной схемы дешунтирования постоянно включенного ТНП. Явление фоторезонанса в трансформаторе напряжения НАЛИ-СЭЩ-2 не возникает при работе с пониженной рабочей индукцией. Защитная конструкция обеспечивает практически линейную ВАХ.

Источник