Розділ: Релейний захист і автоматика
Для запобігання пошкоджень трансформаторів напруги ферорезонансним процесам запропонований ряд заходів і засобів, серед яких - розробка і впровадження в експлуатацію нових, так званих, антирезонансних трансформаторів напруги типів НАМИ (ЗНМІ), НАМИТ і т.д. або використання механізмів захисту від пошкоджень Ферорезонансні процесами (ФРП).
У даній статті я не розглядаю детально режими роботи антирезонансних трансформаторів типу НАМИ, НАМИТ тощо.
Зазначу тільки, що вони не в дійсності антирезонансні, а самі також сприяють виникненню ферорезонансу і ними ж ушкоджуються. Більш докладно розглянемо другий спосіб недопущення пошкоджень трансформаторів напруги Ферорезонансні процесами. Отже, як показано в [Л1], для захисту ТН від пошкоджень Ферорезонансні процесами запропоновано пристрій, який виявляє наявність ферорезонансу в мережі з електромагнітними трансформаторами напруги типів ЗНОМ (ЗНОЛ), НТМИ і під'єднуючи короткочасно невеликий резистор до висновків обмотки разомкнутого трикутника ТН, розхолоджує ферорезонансний контур, зриває ферорезонансні процеси і відновлює нормальну роботу мережі.
Оскільки в електрично пов'язаної мережі може експлуатуватися одночасно кілька ТН, то пристрої захисту від ферорезонансу (ПЗФ-1) доцільно (потрібно) встановлювати на кожному ТН, хоча не виключається ситуація, коли один ПЗФ-1 може «зірвати» ферорезонансні процеси в мережі при наявності декількох трансформаторів напруги [Л2].
Мал. 1 - Принципова схема підстанції з резонуючій (IСШ) і нерезонірующей (IIСШ) секціями (системами) шин: В1, В2 - вимикачі вводів; ШЗВ - шіносоедінітельний вимикач; ДГК - дугогасительная котушка; Ф1 - Ф п - фідери живлення споживачів IСШ; Ф2 - Ф т - фідери живлення споживачів IIСШ
В роботі [Л2] розглянута система захисту трансформаторів напруги, встановлених на підстанції з двома системами (секціями) шин (Pис. 1). Там же зазначено, що зірвати ферорезонансу за допомогою таких дій:
- а) короткочасним включенням резистора (5 - 6 Ом) до висновків обмотки разомкнутого трикутника трансформатора напруги;
- б) короткочасним відключенням одного з фідерів, який живиться від системи (секції) шин, ток на землю якого> 0,8 Iс секції шин;
- в) вимиканням вимикача введення секції (системи) шин;
- г) включенням на паралельну роботу обох секцій (систем) шин.
Випадки а) і б) докладно розглянуті в [Л2] і на них я не зупиняюся.
Щодо пункту в) слід сказати. Безумовно відключення живлення секції вимикачем В1 (Рис. 1) призведе до погашення всіх споживачів цієї секції, в тому числі пропаде і ферорезонансу. Однак, при повторному включення вимикача введення В1, ферорезонансу, як правило, відновлюється при незмінній вихідний схеми (Pис. 2).
Рис.2 - Осцилограми координат режиму за включення і відключення вимикача вводу В1. Uф1, Uф3, Uф4 - фазні напруги IСШ; U36- напруга обмотки разомкнутого трикутника TV1. На осциллограмме показано: 0-t1 - нормальний режим; t1 - КЗ однієї з фаз; t2 - обрив КЗ і обурення ФРП; t3 - відключення вимикача В1 (згасання перехідного процесу) t4 - повторне включення вимикача введення В1 і відновлення феррорезонансного процесу на IСШ (ШЗВ - вимкнений)
Введемо поняття «резонують» і «не резонують» системи (секції) шин. Отже, якщо ємнісний струм секції (системи) шин, який припадає на один ТН знаходиться в межах 0,3-3,5 А, то секція «резонуюча», якщо ж до секції (системі) шин підключена дугогасним котушка, то паралельного резонансу між ємністю шин і приєднаним обладнанням і нелінійної індуктивністю трансформатора бути не може.
Інша справа, що в разі істотної несиметрії мережі може виникати послідовний резонанс між її ємністю і ДГК. Такі випадки мною в даній статті не розглядаються.
Таким чином, секцію (систему) шин, до якої підключена дугогасительная котушка будемо називати «Не резонуючій». Чи не резонуючій буде секція (система) шин, в якій відсутні, наприклад, трансформатори напруги (чисто теоретичний варіант) або наявність ТН ємнісні струми мережі на землю в ній на один ТН великі 3,5 А або менше 0,3 А.
Тоді одним з найбільш ефективних і простих рішень було б підключення до IСШ другої секції (IIСШ) з включенням шіносоедінітельного вимикача (ШЗВ). Однак, тут з'являються певні проблеми. Як правило, ШЗВ повинен включатися після того, як вимкнеться вимикач введення В1 (за фактом зникнення напруги), тобто ферорезонансу на цій секції і так пропаде. Включення ШЗВ не викличе ферорезонансу, тепер уже на обох секціях шин, якщо на IIСШ є ДГК. Якщо ж на II секції відсутні ТН (теоретично) або був такий струм на один ТН, що виходив за межі 0,3-3,5 А, то ситуація стає такою:
- а) якщо в результаті підключення другої секції (системи) шин до першої, ємнісний струм на землю на один ТН потрапляє в діапазон 0,3-3,5 А, то можлива поява ферорезонансу на обох секціях (по всій мережі) з усіма можливими негативними наслідками;
- б) якщо ж ємнісні струми на один ТН виходять за межі 0,3-3,5 А, то ферорезонансу не буде.
Однак, після зриву ферорезонансним перенапруг на обох секціях (коли встановлена дугогасительная котушка на IIСШ) і виключення ШЗВ і включення В1 на IСШ, знову може виникнути ферорезонансу на цій системі (секції) шин. Це наочно ілюструється на Pіс.3.
Рис.3 - Осцилограми координат режиму при включенні і відключенні вимикача введення і ШЗВ: Uф1, Uф3, Uф4 - фазні напруги IСШ; U36- напруга 3U0 обмотки разомкнутого трикутника TV1; Uф7, Uф11, Uф8 - фазні напруги IIСШ; На осциллограмме показано: 0-t1 - нормальний режим; t1 - КЗ однієї з фаз на землю; t2 - обрив КЗ і обурення ФРП; t3 - відключення вимикача В1 (згасання перехідного процесу); t4 - включення ШЗВ; t5 - відключення ШЗВ; t6 - включення В1
Початковий стан обладнання, див. Рис. 1, був таким: вимикачі вводів В1 і В2 включені; ШЗВ - вимкнений; на IСШ умовно показаний один ТН з пристроєм захисту від ферорезонансу (ПЗФ-1), секція резонуюча.
До IIСШ підключена дугогасним котушка - секція не резонує. Осцилограми на Рис. 3 показують, що в період від 0 до t1 напруги на секціях I і II номінальні, в обмотці разомкнутого трикутника - нульова. Під час t1 відбувається замикання однієї з фаз IСШ на землю, напруга на ній падає до нуля, на «здорових» фазах - піднімається до лінійної, в обмотці разомкнутого трикутника з'являється напруга 3U0 = 100 В, частотою 50 Гц. У момент t2 «земля» обривається, обурюється ФРП (фазні напруги всіх трьох фаз IСШ збільшуються майже до лінійних), у обмотці разомкнутого трикутника з'являється напруга 3U0 = 100 В, з частотою
25 Гц (як раз за формою напруги 3U0 яскраво видно поява ферорезонансу в мережі).
У момент t3 вимикається вимикач В1 IСШ, процеси на I секції згасають.
У момент t4 включається ШЗВ і після невеликого перехідного процесу напруги на обох секціях стабілізуються до номінальних, в обмотці разомкнутого трикутника 3U0 наближається до нуля. У момент t5 вимикається ШЗВ, обурюється перехідний процес з невеликими амплітудами сигналів. У момент t6 включається вимикач В1 і на IСШ знову обурюється ферорезонансний процес, який чітко видно за формою фазних напруг і напруги 3U0.
В цей же час напруги IIСШ (Uф7, Uф11, Uф8) несуттєво обурюються при комутаціях ШЗВ.
Численні дослідження цієї схеми показали, що підключення II-ї секції до 1-й за допомогою ШЗВ зриває ферорезонансний процес, а після виключення ШЗВ і включення В1, призводить до повторного виникнення феррорезонансного процесу на IСШ. Причому ФРП обурюється незалежно від симетричності або несиметричності підключення IIСШ до IСШ (однією або двома) фазами після виключення ШЗВ і включенні В1.
Якщо ж комутації з ШЗВ виконати по-іншому, а саме:
- а) порушити ферорезонансний процес на резонуючій IСШ;
- б) не вимикаючи В1, включити ШЗВ (тобто, підключити до IСШ НЕ резонуючі другу), то ферорезонансний процес в схемі згасає повністю і після виключення ШЗВ ферорезонансний процес не відновлюється при такій послідовності комутацій і на IСШ (резонуючій).
Це наочно проілюстровано на Рис. 4 і підтверджено досвідом експлуатації на одній з підстанцій 35 кВ Західної електроенергетичної системи, де на «резонуючій» системі шин виник ферорезонансу, який був «зірваний» короткочасним підключенням «Не резонуючій» системи шин, до якої була приєднана дугогасительная котушка.
Рис.4 - Осцилограми координат режиму при включенні і виключенні ШЗВ: На осциллограмме показано: 0-t1 - нормальний режим; t1- t2 - КЗ на IСШ; t2- t3 - ФРП на IСШ; t3 - включення ШЗВ; t4 - відключення ШЗВ; Uф1, Uф3, Uф4 - фазні напруги IСШ; Uф7, Uф11, Uф8 - фазні напруги IIСШ;
1. Уточнено та деталізовано причини виникнення ферорезонансним процесів в електромережах 6-35 кВ і приведені характерні осцилограми їх протікання.
2. Показана можливість «зриву» ферорезонансним процесів шляхом короткочасного підключення виявилася резонуючій системи (секції) шин до резонуючій і відновлення нормальної роботи обох систем (секцій) шин підстанції.