5.5. Особливості режимів трансформаторів напруги в мережах з ефективно заземленою нейтраллю

Ферорезонансні процеси, внаслідок яких пошкоджуються трансформатори напруги, можуть виникати і в мережах з ефективно заземленими нейтралями. Як показав досвід експлуатації, ці явища виникають за умови, коли трансформатор напруги типу НКФ приєднаний до шин, а всі решта приєднань вимкнені, тобто шини знаходяться в неробочому ході. Про те зв‘язок шин з мережею здійснюється через ємнісні дільники вимкнених вимикачів приєднань. В таких умовах створюється послідовно- паралельний ферорезонансний контур (рис. 5.17). Цей контур створює ємність дільників вимикача, ємність шин та іншого обладнання, приєднаного до цих шин, а також нелінійна індуктивність трансформатора напруги.

Рис. 5.17. Розрахункова схема послідовно-паралельного ферорезонансного контура

На рисунку: R_EM, L_EM –еквівалентний активний опір та індуктивність електричної мережі; R_B – активний опір вимикачів у розімкненому стані; C_B, – сумарна ємність дільників напруги вимикачів; C_Ш – еквівалентна ємність шин та під‘єднаного до них обладнання; L_ТН – нелінійна індуктивність трансформатора напруги; R_ТН – активний опір обмоток трансформатора напруги.

Як показали проведені дослідження [1], в околі 3-ї та 5-ї гармонік вхідний опір ферорзонансного контура дорівнює активному опору обмоток трансформатора напруги. Тобто поява цих гармонік після вимкнення останнього приєднання до шин призводить до збільшення струму, який протікає через первинну обмотку трансформатора напруги, що в свою чергу викличе збільшення напруги ТН. Це може привести до пошкодження трансформатора напруги та виходу його з ладу.

Існуючі засоби захисту трансформаторів напруги від пошкоджень під час ферорезонансних процесів, такі як введення зустрічної е.р.с., або увімкнення активного опору у вторинну обмотку ТН не завжди є ефективними. Це пояснюється тим, що ці засоби починають діяти лише після виникнення ферорезонансних процесів. Запропонований співробітниками кафедри „Електричні системи та мережі” Національного Університету „Львівська політехніка” спосіб [2] є більш ефективний. Він запобігає виникненню ферорезонансних процесів. Суть цього способу в наступному. Відслідковується вимкнення останнього приєднання до шин. Як тільки поступає сигнал на вимкнення вимикача останнього приєднання, одночасно з ним поступає сигнал на пристрій, який вмикає активний опір у вторинну обмотку трансформатора напруги. Тобто ще тоді, коли трансформатор напруги знаходиться під дією робочої напруги, його вторинна обмотка зашунтовується активним опором. В результаті цього початкова індукція в момент вимкнення останнього приєднання суттєво нижча від номінальної. Після вимкнення останнього приєднання робоча точка на кривій намагнічення ТН починає підніматись до насичення, але у випадку правильного вибору активного опору, вона не досягає точки, в якій виникає стійкий ферорезонансний процес. Активний опір вмикається у вторинну обмотку ТН короткочасно лише на час існування перехідного процесу (до 0,5 сек). Після цього він автоматично вимикається і трансформатор напруги переходить у нормальний режим. Таким чином, гасильний опір приєднується до вторинної обмотки ТН швидше, ніж розімкнуться контакти вимикача останнього приєднання, тим самим запобігається поява перенапруг та надструмів, які можуть викликати пошкодження ТН.

На основі запропонованого принципу був розроблений дослідний взірець, який встановлений на підстанції „Калуш” Західної енергосистеми для захисту від ферорезонансних явищ трансформатора напруги НКФ-220, встановленого на секції шин 220 кВ. Проведені натурні експерименти показали його високу ефективність.

Питання для самоперевірки

1. Призначення первинного вимірювального перетворювача напруги?

2. Принцип роботи електромагнітного первинного вимірювального перетворювача струму – трансформатора напруги.

3. Умовне та позиціне позначення трансформатора напруги.

4. Розрахункова схема та векторна діаграма трансформатора напруги.

5. Чому режим роботи трансформатора напруги – режим, наближений до режиму неробочого ходу.?

6. Які є схеми з’єднання вторинних обмоток трансформаторів напруги?

7. Принцип роботи конденсаторного трансформатора напруги.

8. Причини виникнення ферорезонансу в мережах з ізольованою нейтраллю та вплив його на трансформатори напруги?

9. Які заходи застосовуються для зменшення впливу ферорезонансних явищ на трансформатори напруги?