Розділ: Релейний захист і автоматика
Щорічно в мережах напругою 6-35 кВ пошкоджуються приблизно 6-8% трансформаторів напруги (ТН). Причиною пошкодження є тривалий перебіг по первинній обмотці ТН струмів, величина яких значно перевищує максимально допустиму за умовою теплової стійкості ізоляції обмотки. Ці струми виникають при ферорезонансним процесах (ФРП) в контурі, що утворюється при певних режимах мережі, коли після згасання дуги через індуктивність обмоток ТН «стікає» ємнісний заряд.
Насичення муздрамтеатру може виникнути, якщо енергія, запасена в ємностях мережі, до моменту згасання дуги виявиться більше порогового значення електромагнітної енергії, запасеної в індуктивності ТН.
В [Л1] наведені три причини виникнення ФРП:
1. Величина ємності мережі Секв повинна знаходитися в інтервалі, визначеному межами зміни індуктивності ТН, тобто
де:- Lхх і Lн - індуктивності холостого ходу і насичення, відповідно;
- w - кутова частота напруги мережі.
Наведені в [Л2] розрахунки показали, що для ТН типу ЗНОМ-35 за ємнісного струму мережі рівному 4 А і більш на один ТН ферорезонансу не виникає. Однак, в мережах з повітряними лініями, особливо на напрузі 6-10 кВ, ємнісний струм може бути менше.
2. ферорезонансу виникне в контурі з резонансними параметрами після стрибкоподібного зниження напруги від Uл до Uф при відключенні однофазного замикання (ОЗЗ) на землю. Ферорезонансу в мережі з ТН не виникає при номінальній індукції, що дорівнює 0,9 Тл. В даний час величина індукції випускаються ТН становить 1,5 Тл.
3. Величина енергії, що надходить в ферорезонансний контур при кожній зміні індуктивності ТН, повинна бути більше величини втрат в ньому. Даний показник дозволяє оцінити ефективність включення резистора опором rвт = 25 Ом в схему разомкнутого трикутника ТН, як зазначено в ПУЕ. Величина опору резистора визначена тривало допустимої потужністю ТН, що дорівнює 400 ВА при напрузі 100 В.
Відповідно до [Л2] еквівалентна ємність мережі визначається з виразу:
де: R1 - опір rвт, приведене до первинної стороні і визначається з виразу:
де: - коефіцієнт трансформації ТН.
Відповідно до ПУЕ rвт = 25 (Ом).
Ємності Секв відповідає ємнісний струм мережі, який визначається з виразу:
Для мережі напругою 35 кВ Ic = 0,013 А, що значно менше фактичних значень Ic. Для мережі напругою 10 кВ Ic = 0,044 А, що також значно менше фактичних значень Ic.
Таким чином, включення резистора опором 25 Ом в схему разомкнутого трикутника ТН не має практичного ефекту, а зменшення його опору призведе до неприпустимого для ТН збільшення потужності.
З практики відомо, що наступ ферорезонансу відбувається, коли ємнісний струм на ТН знаходиться в інтервалі 0,3-4 А, що характерно для повітряних ліній напругою 6 -35 кВ. Тому доцільно включення між фазним провідником і землею конденсаторної установки необхідної потужності.
Для виключення ферорезонансу в мережі 35 кВ необхідно в нейтраль силового трансформатора включити високовольтний резистор.
У мережі 6 - 10 кВ необхідно в обмотку разомкнутого трикутника трансформатора заземлення нейтрали включити низьковольтний резистор.
Подібне резистивне заземлення нейтрали обмежує також напруга зсуву нейтралі в компенсованих мережах.
В [Л1] доведена еквівалентність схем підключення високовольтного і низьковольтного резистора з точки зору рівня перенапруг при ОЗЗ. Результати моделювання дугового ОЗЗ повністю збіглися. Кратність рівня напруги в обох схемах не перевищувала 2-2,5 величини фазної напруги.
Крім придушення ферорезонансним процесів, резистор розряджає мережу в разі, коли дуга замикається один раз за період і, фактично, є випрямлячем, що призводить до надмірного збудження індуктивності мережі постійним струмом.
Опір резистора вибирається за умовою обмеження напруги при ОЗЗ і забезпечення чутливості захисту від ОЗЗ.
На розподільчих пристроях, що підключаються до живильної підстанції, необхідне застосування ТН без заземлення нейтрали.
Однією з причин високої пошкоджуваності ТН є повна відсутність їх захисту. Застосування запобіжників ПКН001 і ПКТ невиправдано, тому що їх струми спрацьовування значно перевищують гранично допустимі струми первинних обмоток ТН, складові для ТН 6 кВ - 0,115 А, для ТН 10 кВ - 0,109 А і для ТН 35 кВ - 0,049 А.
При ферорезонансу струми досягають декількох десятків ампер. Тому за рекомендацією заводу-виготовлювача необхідно застосування ТН з вбудованим запобіжним пристроєм із струмом спрацьовування не більше 0,7 А за час спрацьовування не більше 20-30 с, наприклад, антирезонансних ТН типу ЗхЗНОЛП напругою 6 -10 кВ.
1. Для виключення перенапруг необхідно передбачити:
- - в мережах 35 кВ - підключення до нейтрали 35 кВ силового трансформатора високовольтного резистора;
- - в мережах 10 кВ - підключення в розімкнутий трикутник трансформаторів заземлення нейтрали низьковольтного резистора.
2. Для виключення ферорезонансу доцільно між фазним провідником і землею підключити конденсаторну установку необхідної потужності на струм не менше 4 А.
3. Для захисту від пошкоджень необхідно застосування антирезонансних ТН з вбудованими в ТН запобіжними пристроями, наприклад, типу ЗхЗНОЛП напругою 6-10 (кВ).
4. На розподільчих пристроях, де не потрібно контроль ізоляції, доцільно застосування ТН без заземлення нейтрали.