Модуль 5 Волновые процессы в обмотках трансформаторов и автотрансформаторов

5.1. Волны, набегающие на подстанции

На тупиковой подстанции происходит отражение и увеличение амплитуды падающей волны.

Вентильный разрядник

ОПН

Такая ограниченная волна (ограничивается либо вентильным разрядником, либо ОПН) поступает на трансформатор.

5.2. Схема замещения обмотки трансформатора

Схему замещения обмотки трансформатора можно представить следующим образом.

К – межвитковая емкость

Для расчета это вид не очень удобен, поэтому нужно использовать дифференциальный вид: dC и dL.

Рис. 5.2 Распределение напряжения по обмотке в начальный момент

В t=0 заряжаются емкости ближние к входу и в меньшей мере заряжаются дальние емкости. Чем дальше емкость, тем меньше она заряжается. Входная емкость не равняется геометрической.

Контур многочастотный, т.к. параметры элементов разнообразны.

5.3. Волновые процессы в обмотках трансформаторов

Рассмотрим два случая распределения волны по обмотке трансформатора.

1) Нейтраль изолирована (6-35 кВ).

Рис. 5.3. Переходный процесс на обмотке трансформатора с изолированной нейтралью при набегании импульсной волны

2) Нейтраль заземлена. Этот режим применяется в основном на трансформаторах 110 кВ и выше.

Рис. 5.4. Переходный процесс на обмотке трансформатора с заземленной нейтралью при набегании импульсной волны

Трансформаторы, работающие в сети с заземленной нейтралью, выпускают с ослабленной изоляцией нейтрали, т.к. это очень экономично. Однако при работе развитой электрической сети для ограничения однофазных токов замыкания на землю нейтрали отдельных трансформаторов могут быть разземлены по указанию диспетчера энергосистемы (эффективно заземленная нейтраль). В этом случае в нейтраль необходимо устанавливать ставить защитный аппарат (РВ, ОПН).

Рис.5.5. Установка защитного аппарата в разземленную нейтраль

ОПН устанавливается в нейтраль, если подразумевается разземление нейтрали и называется ОПНН.

5.4. Волновые процессы в обмотках автотрансформаторов

Повреждение изоляции автотрансформаторов волнами грозовых перенапряжений, набегающих с линий электропередачи недопустимо из-за большой стоимости автотрансформаторов.

Защитные аппараты устанавливаются у АТ со всех трех сторон – высокого, среднего и низкого напряжения (рис. 5.6). Установка защитного аппарата со стороны НН необходима в случае, если обмотка может оказаться ненагруженной. Между обмотками, имеющими трансформаторную связь, также существует емкостная связь и за счет этого происходит емкостная трансформация импульса в обмотку НН со стороны ВН (СН).

Рис.5.6. Защитные аппараты на автотрансформаторе

а б