Здавалка
Главная | Обратная связь

В сетях 6-35 кВ при перемежающихся дуговых замыканий



Исследования Лихачева Ф.А., Бойко В.И., Панасюк Д.И. и др. В работе рассмотрены феррорезонансные явления при дуговых замыканиях на землю в сетях 6-35 кВ с изолированной нейтралью. Существование подобных форм протекания процессов при дуговых замыканиях авторы подтверждают экспериментальными осциллограммами напряжений и токов нулевой последовательности.

В работе приводится качественное рассмотрение феррорезонансных явлений данного типа. Для оценки возможных токовых перегрузок используется расчетная схема сети и схема замещения нулевой последовательности, представленные на рис. 8 и 9.

Рис. 8 Расчетная схема трехфазнойсети с изолированнойнейтралью при замыкании на

землю фазы Апо [14]: L, r- индуктивностьи сопротивление линии: С- фазная емкость

сети относительно земли.


Рис.9 Схема замещения нулевой последовательности при замыканиях на землю

по [14]: ΣС- суммарная емкость сети относительно земли: Lµ- индуктивность

трансформатора напряжения: L0- компенсационная индуктивность.

Приближенное значение тока нулевой последовательности определяется по выражению

(2.1)

где

iµ0 - ток в нейтрали высоковольтных обмоток;

iC - емкостный ток в месте повреждения; ΣС - суммарная емкость сети;

U0 - напряжение на нейтрали сети.

Для предотвращения опасных феррорезонансных явлений при дуговых замыканиях на землю авторами предлагается компенсация емкостных токов на землю, при которой в схему нулевой последовательности параллельно индуктивности Lµ/3 вводится линейная индуктивность L0, определяющая частоту свободных колебаний U0 за время бестоковых пауз, близкую промышленной частоте сети. При этом токи в высоковольтных обмотках ТНКИ имеют чистую синусоидальную форму, а их величина незначительно отличается от номинального значения (15-20 мА).[10]

Исследования Дударева Л.Е. и Волошек И. В.

В работе рассматриваются мероприятия по защите ТНКИ 6-10 кВ при дуговых замыканиях на землю. Авторами отмечается, что длительная эксплуатация сетей КраснодарЭнерго с компенсацией дугогасящими катушками подтверждает отсутствие повреждений ТНКИ от термических разрушений. Однако, по мнению Дударева Л.Е. и Волошек И.В., дефицитность дугогасящих аппаратов, комплектующих их оборудования и материалов заставило энергосистему и АзНИИЭ искать другие методы защиты ТНКИ.

Разземление нейтралей обмотки ВН (после некоторой реконструкции) исключало бы повреждения от токовых перегрузок, но при этом осложняется контроль изоляции сети и теряется канал нулевойпоследовательности, используемый для целей телеизмерения и телесигнализации. Кроме того, это привело бы к повышению уровня дуговых перенапряжений и опасности возникновения больших феррорезонансных перенапряжений при неполнофазных режимах.

Включение в нейтраль обмотки ВН ТНКИ высокоомного сопротивления 20-30 кОм повлечет за собой:

- повышение потенциала на нейтрали до недопустимой для ее изоляции
величины;

- повышение уровня перенапряжений сети;

- увеличение погрешностей и снижение класса точности ТНКИ.

Установка сопротивлений 2-10 кОм, как показали эксперименты и опыт эксплуатации, не обеспечивает защиту ТНКИ от повреждений при дуговых замыканиях.

Авторами предлагается мероприятие, заключающееся в подключении параллельно ТНКИ вспомогательного трансформатора с заземленной через резистор нейтралью. Это может быть трансформатор собственных нужд (ТСН) подстанции с замкнутой в треугольник компенсационной обмоткой низшего напряжения и выведенной нулевой точкой обмотки ВН. Ввиду большой мощности ТСН, низкой индуктивности нулевой последовательности и наличия высокоомного резистора нейтрали, трансформатор в целом представляет собой активную проводимость, шунтирующую ТНКИ по нулевой последовательности. Это позволяет

ограничить токи через обмотку ТНКИ и снизить напряжение на нейтрали до безопасной величины.[32]

Работы представляют собой исследования переходных процессов при дуговых замыканиях на землю, проведенные Дударевым Л.Б. и Волошек И.В. Схема участка сети рассматривается с учетом трехфазного питания и при взаимном влиянии всех фаз.

В работе исследуются процессы, возникающие при устойчивом дуговом замыкании фазы на землю с пропусками пробоев дугового промежутка в одном и более периодах напряжения поврежденной фазы. Вэтом случае погасания и зажигания дуги приводят к периодическому изменению сопротивления фазы по отношению к земле и определяют длительное существование своеобразного автопараметрического феррорезонансного процесса. Подчеркивается, что такие процессы в сетях с относительно небольшим током замыкания на землю (до 10 А) приводят к повреждению обмоток трансформатора напряжения.

На рис. 10 приведена расчетная схема замещения.

Рис. 10 Расчетная схема замещения сети при устойчивом дуговом замыкании фазы на зелию по [15]: RC, LC- активное сопротивление и индуктивность сети; Cо CM- емкость фазы сети относительно земли и междуфазная емкость; R0- сопротивление растеканию тока в месте замыкания; RN- активное сопротивление, включаемое в нейтраль ТН для защиты от токовых перегрузок; RИ, LИ- активное сопротивление и индуктивность

источника; RТ , ΨА , ΨB , ΨC -активное сопротивление и потокосцеплиния обмоток трансформатора напряжения.

 

При составлении схемы замещения и моделировании участка сети принимались следующие допущения:

- распределенные параметры представлены сосредоточенными;

- не учитывались падения напряжений от токов нагрузки;

- не учитывались междуфазные и фазные активные проводимости.

Математическая модель представляет собой систему дифференциальных уравнений, составленную по методу контурных токов в режиме замыкания и в режиме обрыва связи фазы с землей. Авторы принимают, что замыкание фазы на землю происходит в момени когданапряжение на поврежденной фазе равно максимальному, а обрыв фазы с землей - в момент прохождения тока в месте замыкания через нуль.

Кривая намагничивания трансформатора напряжения аппроксимировалась кусочно-линейной функцией:

Для подавления феррорезонансных явлений авторы предлагаю i мероприятия, основанные на включении в первичные цепи трансформаторов напряжения дополнительных активных сопротивлений. Указывается, что трансформаторы серии ЗНОЛ не имеют выведенной нейтрали, поэтому дополнительные сопротивления можно включать только в цепи фазных обмоток.[15]

Авторы выделяют две разновидности феррорезонансных явлений при дуговых замыканиях на землю:

1.Устойчивые процессы на частоте 25 Гц, возникающие после кратковременных перенапряжений, в том числе и после обрыва связи фазы с землей при однофазном замыкании.

2.При устойчивых дуговых замыканиях фазы на землю с паузами между пробоями 20 мс и более. В этом случае при параметрах сети, обуславливающих затухающие феррорезонансные явления, каждый последующий пробой дугового промежутка происходит при еще не затухшем процессе и имеет место подпитка. В результате феррорезонанс становится автопараметрическим, а токовые нагрузки трансформатора напряжения стабильными и мало отличающимися от первого случая.

Первую разновидность феррорезонансных явлений авторы называют устойчивыми процессами, а вторую - автопараметрическими, устойчивость которых зависит от стабильности дугового замыкания.

Расчетная схема замещения участка сети приведена на рис. 11.

Рис. 11 Расчетная схема замещения сети с замкнутой в треугольник вторичной

обмоткой ТН при устойчивом дуговом замыкании фазы на землю по [17]; RΔ

- активное сопротивление, включенное в цепь вторичной обмотки.

В отличие от схемы замещения на рис. 10 в эту схему включена цепь вторичных обмоток трансформатора напряжения с активным сопротивлением.

Кривая намагничивания трансформатора напряжения аппроксимировалась такой же кусочно-линейной функцией, что и в работе.

При численном анализе переходных процессов по зависимости Ψ(i) для кривой намагничивания трансформатора напряжения, на холостом ходу на каждом шаге интегрирования определяются фазные токи намагничивания, по которым определяются фазные токи первичной обмотки.

Основным мероприятием по подавлению устойчивых феррорезонансных явлений авторы считают включение в цепь вторичной обмотки трансформатора напряжения, соединенной в разомкнутый треугольник, активного сопротивления 25 Ом. Однако, по их же замечанию, в ряде случаев этого недостаточно. Существующие рекомендации о кратковременном замыкании вторичной обмотки трансформатора напряжения на сопротивление 12,5 Ом и менее также не решают проблемы. Поэтому, предлагается включение в цепь первичной обмотки добавочного сопротивления, величина которого оказывается меньшей по сравнению со случаем отсутствия сопротивления в цепи вторичной обмотки.

Подчеркивается, что токовые перегрузки трансформаторов напряжения при автопараметрическом феррорезонансном процессе могут быть ограничены только за счет активных сопротивлений, включаемых в цепи первичных обмоток или в нейтраль трансформатора напряжения, причем значение этого сопротивления может быть значительно уменьшено за счет активного сопротивления в цепи вторичной обмотки.[3]

Исследования Базаноеа В.П. и Путовой Т.Е.

В работе авторами сделана попытка провести аналитическую оценку возможности возникновения феррорезонансных процессов, приводящих к повреждению трансформаторов напряжения, для сетей, работающих с изолированной нейтралью. Для этого были сняты вольтамперные характеристики фаз трансформаторов напряжения и проведена их аппроксимация функциями:

Im =rU4 (2.3)

где

r - некоторая постоянная, зависящая от трансформатора напряжения;

U - приложенное напряжение.

По одной из своих версий авторы считают, что в цепи возникает феррорезонанс токов, который и приводит к повреждению обмоток трансформаторов напряжения. По результатам своих исследований авторы приводят данные о величине фазной емкости сети, при которой возможно возникновение указанных процессов. Отмечается, что реальные сети 6, 10 и 35 кВ, присоединенные к шинам конкретных подстанций, в подавляющем большинстве случаев на один - три порядка превышают приведенные величины. Поэтому, рассматриваемые феррорезонансные процессы для реальных сетей в зоне рабочего напряжения являются событием маловероятным и практически невозможным.

Во втором случае исследователи рассматривают переходные процессы при перемежающихся дуговых замыканиях на землю с разрядом емкостей сети на обмотки трансформаторов напряжения. При этом считается, что процессы не являются феррорезонансными, а есть самостоятельный нелинейный колебательный процесс с увеличенным периодом. В данном случае период колебательного процесса разряда емкости через трансформатор напряжения должен быть в два раза больше, чем период промышленной частоты. По расчетам авторов данная ситуация возможна при величинах емкостных токов, определенных для предыдущего случая.

В третьем случае рассматриваются феррорезонансные процессы при самопроизвольном смещении нейтрали, которые развиваются без замыканий на землю (для сетей 35 кВ с токами замыкания на землю до 5 А). Исходя из анализа случаев повреждения трансформаторов напряжения типа НТМИ и ЗНОМ-35 авторы делают вывод о том, что не всегда трансформаторы напряжения являются первопричиной нелинейных колебаний сети, а вся сеть в целом при определенных условиях теряет стабильность, которая проявляется в виде самопроизвольного смещения нейтрали. При этом вводится критерий устойчивости, заключающийся в том, что в малонагруженной сети (10-20% от номинальной установленной мощности трансформаторов) и при наибольшем рабочем напряжении (1,1 от номинального напряжения сети) феррорезонансный процесс на перевозбужденных силовых трансформаторах и емкостях сети не может развиться самостоятельно или под воздействием незначительного провоцирующего фактора, например в виде «клевка» изоляции, при условии

где

Iс - емкостной ток однофазного замыкания данной сети при номинальном напряжении;

I0 - совокупный намагничивающий ток трансформаторов распредсети при номинальном напряжении.








©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.