Главная | Обратная связь

Математическая модель ненагруженного трансформатора

Феррорезонансные схемы сетей 110 кВ при неполнофазных режимах работы имеют участки воздушных линий электропередачи. На результаты

расчетов в значительной степени оказывает влияние математическое описание процессов, протекающих в этих линиях.

В феррорезонансных схемах линии имеют протяженность не более 200 км. Следовательно, при математическом описании не требуется представлять расчетную схему замещения линии цепью с распределенными параметрами и исследовать волновые процессы, протекающие в ней.

Рассчетная схема замещения представляется следующими сосредоточенными параметрами: емкостью фазы относительно земли; междуфазной емкостью; индуктивностью и активным сопротивлением фазы линии. Активная проводимость линии не учитывается, так как она практически не оказывает влияние на протекание феррорезонансных процессов ввиду ее незначительной величины.

При протекании феррорезонансных процессов нарушается симметрия напряжений и нагрузок линии. Поэтому, при составлении расчетной схемы замещения линии необходимо рассматривать отдельно каждую фазу.

Предлагается использовать трехфазную П - образную схему замещения линии, представленную на рис. 23.

Рис. 23 Трехфазная П-образнаясхема замещения линии электропередачи: С₃ , С_мф- емкость фазы

линии относительно земли и междуфазная емкость; L_Л и L_Л - индуктивность и активное

сопротивление фазы линии.

На основании каталожных данных определяются погонные параметры линии на 100 км: r_о- активное сопротивление, x_о- индуктивное

сопротивление, C₀- емкость фазы на землю, C_M- междуфазная емкость. По известной длине линии и погонным параметрам рассчитываются параметры схемы замещения:

(3.10)

(3.11)

 

(3.12)

(3.14)

где ω - угловая частота рабочего напряжения сети.

Критерии оценки возможности повреждения ТН

Феррорезонансные явления, протекающие в электромагнитных трансформаторах напряжения, характеризуются скачкообразным увеличением напряжения и тока в высоковольтных обмотках. При протекании по обмотке тока, превышающего предельно допустимый, происходит нагрев и тепловое разрушение изоляции, что приводит к витковым замыканиям и, в результате, к повреждению трансформатора напряжения.

Скачки мгновенного значения тока обмотки не представляют опасности для трансформатора напряжения. Данное утверждение подтверждается тем фактом, что в процессе эксплуатации при включении трансформатора на рабочее напряжение амплитуда первого броска тока может достигать 2 А и более. Трансформатор при таких условиях не повреждается. Следовательно, величина амплитуды тока не является определяющим критерием оценки повреждаемости трансформатора, а может использоваться лишь косвенно. В работе признаются целесообразными следующие два критерия интегральной оценки возможности повреждения трансформатора напряжения:

• превышение действующего значения тока высоковольтной обмотки за
период промышленной частоты над максимальным длительно допустимым
действующим током;

• превышение усредненного за время переходного процесса квадратичного
значения тока высоковольтной обмотки над максимальным длительно
допустимым действующим током.

С точки зрения повреждения изоляции высоковольтной обмотки трансформаторов напряжения типа НКФ, опасными являются токи более 0,25 А для обмоток изготовленных из провода диаметром 0,25 мм при плотности тока 5 А/мм² . Величина максимально длительно допустимого тока, с учетом 10% отклонений в диаметре провода и толщине изоляции обмоток, при промышленном изготовлении трансформаторов должна составлять 0,22 А. При прочих равных условиях эта величина пропорциональна тепловому потоку, который еще может быть отведен системой охлаждения трансформатора без его повреждения.

Отличительной особенностью протекания переходных процессов в феррорезонансных схемах является тот факт, что не всегда наступает установившийся режим, характеризующийся некоторой повторяющейся периодичностью изменения величин напряжения и тока. В таких случаях величина действующего значения тока за период промышленной частоты, как показали численные расчеты, не достигает некоторого установившегося значения, а изменяется в различных пределах. Усредненное за время переходного процесса квадратичное значение тока определяется по выражению

(3.15)

где t_пер- время переходного процесса.

Эта величина прямо пропорциональна усредненному тепловому потоку, выделяющемуся в обмотке трансформатора, и в отличие от действующего значения за период промышленной частоты, вне зависимости от характера протекания переходных процессов достигает некоторого установившегося значения. В случае, когда переходный процесс завершается некоторым установившимся режимом, величины усредненного за время переходного процесса квадратичного значения тока и действующего значения тока становятся равными. На рис. 24 и 25 представлены временные зависимости действующего и усредненного за время переходного процесса квадратичного

значения тока для случаев, когда переходный процесс является устойчивым и неустойчивым.

Рис. 24 Временные зависимости действующего I_Д и усредненного за время переходного процесса

квадратичного значения I_СК тока при устойчивом процессе: I_доп максимальный длительно допустимый ток.

Рис. 25 Временные зависимости действующего I_Д и усредненного за время перех

процесса квадратичного значения I_СК тока при неустойчивом процессе: I_доп - максимальный длительно допустимый ток.

Таким образом, согласно основным и определяющим критерием оценки возможности повреждения трансформатора напряжения считается факт превышения усредненного за время переходного процесса квадратичного значения тока обмотки ВН над максимальным длительно допустимым током.