3.3 Сопротивление нулевой последовательности

Системе токов нулевой последовательности соответствует сопротивление нулевой последовательности Z_оп. Расчет сопротивления нулевой последовательности очень сложен ввиду трудности учета магнитного сопротивления неоднородного контура, по которому замыкаются линии однофазного магнитного потока нулевой последовательности (сердечник, немагнитная среда, крышка и стенки бака). Поэтому сопротивление Z_оп определяют опытным путем. Используют в качестве питающей - вторичную обмотку, подводя к ней однофазное переменное напряжение. Однофазный ток при этом соответствует току нулевой последовательности. Первичную обмотку трансформатора соединяют звездой или треугольником, в зависимости от того, для какой схемы соединения определяется Z_оп.

Этим схемам соединения обмоток соответствуют схемы замещения трансформатора (рисунок 1). В схеме D/Yн магнитодвижущие силы (МДС) нулевой последовательности первичной и вторичной обмоток уравновешивают друг друга, и поле нулевой последовательности принимает характер поля в режиме короткого замыкания (рисунок 1 б).

По измеренным напряжению, току и мощности определяют значение Z_оп и его активную R_оп и реактивную Х_оп составляющие для одной фазы по формулам:

; ; . (1)

Смещение потенциала нулевой точки вторичной обмотки рассчитывается по формуле:

, (2)

причем ₍₃₎

где I_к – ток к.з., измеренный во вторичной обмотке в схемах, соответственно, Y/Y_н и D/Yн.

Эти схемы приведены, соответственно, на рисунках 3 и 4.

Согласно схеме замещения, приведенной на рисунке 1б, можно записать:

; (4)

так как , то и . (5)

где – сопротивление цепи намагничивания, Ом;

– сопротивление первичной обмотки, приведенное к вторичной, Ом;

– сопротивление вторичной обмотки, Ом;

– сопротивление к.з., Ом.

Поэтому сопротивление нулевой последовательности при схеме соединения обмоток D/Y_н относительно мало и приблизительно равно сопротивлению короткого замыкания трансформатора. Малая величина Z_оп определяет для этой схемы небольшую величину смещения потенциала нулевой точки фазных напряжений.

Расчетные величины смещений потенциала должны совпадать со значениями, полученными графически из векторных диаграмм линейных и фазных напряжений вторичной обмотки (рисунок 2).

а б

Рисунок 1– Схемы замещения трансформатора для токов нулевой

последовательности: а - для схемы /_н; б - для схемы /_н

3.4 Графическое определение напряжения нулевой последовательности

Графическим представлением напряжения нулевой последовательности U_оп является отрезок между нулевыми точками 0 и 01 векторных диаграмм напряжений, построенных для симметричного и несимметричного режимов работы (рисунок 2). Масштаб линейных и фазных напряжений необходимо выбрать таким, чтобы чертеж был достаточно крупным. Это снижает погрешность определения U_оп.

Рисунок 2 – Векторные диаграммы для графического

определения напряжения U_оп

Векторные диаграммы строятся для обмоток низкого напряжения трансформатора по результатам измерений в схемах Y/Y_н и D/Y_н.

Порядок определения U_оп следующий:

- задается масштаб напряжений;

• строится треугольник линейных напряжений авс для симметричного режима;

• на пересечении векторов фазных напряжений определяется расположение нулевой точки 0;

• аналогично делаются построения для несимметричного режима; при этом вектор является общим и для треугольника а1 в1 с1 несимметричных напряжений, так как U_вс практически не меняется;

• проводится отрезок между точками 0 и 01, и по масштабу определяется напряжение U_оп.