Трансформаторы.

Сопротивление нулевой последовательности трансформаторов со стороны обмотки, соединенной в треугольник или в звезду с незаземленной нулевой точкой, равно бесконечности (необходимо рассматривать КЗ с землей, возникшее со стороны указанных обмоток).

Условия для протекания токов нулевой последовательности могут возникнуть при приложении напряжения нулевой последовательности к обмотке, соединенной в звезду с заземленной нейтралью (при КЗ с землей на выводах указанной обмотки). Условия определяются схемой соединения других обмоток и наличия в их цепях контуров для прохождения токов нулевой последовательности. Схемы замещения трансформаторов для токов нулевой последовательности при различных вариантах соединения обмоток приведены ниже. Справа против каждого варианта соединения обмоток изображены схемы замещения трансформатора для токов нулевой последовательности (X_I, X_II, X_III реактивные сопротивления рассеяния обмоток I, II, III; X_0 – реактивное сопротивление намагничивания нулевой последовательности трансформаторами; активными сопротивлениями пренебрегаем. Общим для всех вариантов является то, что напряжение нулевой последовательности обуславливает протекание токов нулевой последовательности в трех фазах обмотки I во всех вариантах и наводят ЭДС в других обмотках.

При соединении обмоток по схеме заземленная звезда треугольник наведенная ЭДС нулевой последовательности целиком расходуется на прохождение тока той же последовательности через реактивное сопротивление рассеяния обмотки, соединенной треугольником. Так как тока нулевой последовательности в фазах равны и не имеют сдвига по фазе, то выйти из треугольника, т.е. за пределы этой обмотки трансформатора они не могут. Вся ЭДС расходуется на падение напряжения от токов нулевой последовательности в обмотке, собранной треугольником. В схеме замещения это отражают закорачиванием ветви с X_II. Сопротивление нулевой последовательности трансформатора равно:

Так как сопротивление X_0 значительно больше X_II, то , т.е. равно сопротивлению трансформатора токам прямой последовательности.

В варианте б показано, что в цепи обмотки II, которая соединена в звезду с заземленной нейтралью, имеется путь для протекания тока нулевой последовательности , так как в цепи обмотки II имеется еще одна заземленная нейтраль (см. штриховую линию). Таким образом наведенная ЭДС вызывает протекание тока в индуктивном сопротивлении рассеяния обмотки II и во всех элементах, которые имеются далее включая элемент с заземленной нейтралью, показанной штрихом

Сопротивление части схемы токам нулевой последовательности равно:

Так как сопротивление намагничивание значительно больше, то в методике расчета токов КЗ внесено допущение о не учете тока намагничивания. Таким образом, и в этом случае сопротивление трансформатора токам нулевой последовательности равно сопротивлению трансформатора токам прямой последовательности.

Ниже приведен вариант, в котором нейтраль обмотки разземлена. В этом случае пути для протекания тока нулевой последовательности нет, но ЭДС наведена, что соответствует режиму ХХ, при котором . Значение X_0 зависит от конструкции трансформатора. В группах из трех однофазных трансформаторов, а также в трехфазных трансформаторах с четырьмя и пятью стержнями имеется путь для замыкания магнитных потоков, что обуславливает малое магнитное сопротивление и значительное индуктивное X_0 = 

Если магнитопровод трехобмоточного трансформатора трехстержневой, то магнитный поток замыкается по баку, воздуху, X_0 = 0,31 о.е., что больше индуктивного сопротивления рассеяния X_II и поэтому принимают X_0 = .

Следующие варианты связаны с трехобмоточными трансформаторами и автотрансформатором. Как известно, схема замещения токам прямо последовательности включает сопротивления трех обмоток. Анализ трехобмоточных трансформаторов можно выполнить опираясь на рассмотренные выше варианты двухобмоточных трансформаторов.

Так в варианте «г» обмотка II соединена в треугольник, поэтому индуктивное сопротивление этой обмотки вводится в схему замещения, а так как токи нулевой последовательности выйти за пределы этой обмотки не могут, что условно показано замыканием ветви в схеме замещения на землю.

Обмотка III соединена в звезду с разземленной нейтралью и поэтому не обеспечивается протекание тока нулевой последовательности и сопротивление равно .

Следовательно, в этом случае

В варианте «д» обеспечивается путь для протекания тока от наведенной в обмотке III ЭДС через заземленную нейтраль элемента, связанного с обмоткой III штриховой линией на рисунке.

Обмотка II соединена треугольником, о котором уже сказано достаточно: ток протекает в обмотке, но выйти из него не может.

В этом случае

В варианте «е» обмотки II и III соединены треугольником, поэтому

Схема замещения автотрансформатора для токов нулевой последовательности имеет тот же вид, что и для трехобмоточного трансформатора при соответствующем соединении его обмоток. Напоминаем, что обмотки ВН, СН всегда соединены в звезду и по условиям безопасности нейтраль заземлена. Обмотка НН соединена в треугольник.

Ток в нейтрали автотрансформатора равен - токи нулевой последовательности первичной и вторичной обмотки, отнесенные к напряжению своей ступени.

Если в нейтрали трансформатора включено сопротивление, то оно вводится в схему замещения токам нулевой последовательности утроенной величиной последовательно за сопротивлением обмотки. Сопротивление утраивается так как через нейтраль замыкаются токи трех фаз, а схема составляется для одной фазы.