4.6.4.1. Зірка із заземленою нейтраллю

Хвиля перенапруження приходить по одній фазі А (рис. 4.17, а). Розподіл напруги уздовж обмотки таке ж, як у разі одинобмотувального трансформатора із заземленою нейтраллю (рис. 4.16, а). Те ж саме виходить при дії перенапруження по двох і трьом фазам одночасно.

4.6.4.2. Зірка з ізольованою нейтраллю

Загальний метод розрахунку перехідного процесу залишається тим самим : визначаються криві первинного і сталого розподілу потенціалів по обмоткам і по різниці цих кривих обчислюються складові вільного режиму. Можливий два випадки: падіння хвилі на одну фазу (рис. 4.17, б) і падіння хвилі на дві фази одночасно. У першому випадку хвиля падає на фазу А, дві інші фази заземлені, маємо модифікацію схеми, приведену на рис. 4.17, в, р.. Розподіл напруги хвилі, що падає, по високовольтних обмоткам трансформатора отримаємо як показано на рис. 4.18.

Сталий розподіл U_ПР має перелом в точці з'єднання обмоток (нейтраль) оскільки індуктивний опір двох паралельно сполучених обмоток В і З удвічі менше опору обмотки А. Потенціал нейтралі в перехідному режимі U_МАКС не перевершує 2/3Uпад.

Рис. 4.18. Розподіл напруги по високовольтних обмоткам 3-х фазного трансформатора при падінні хвилі по фазі А : U_Н - початковий розподіл напруги, що падає, уздовж обмоток; U_ПР - змушений розподіл напруги; U_МАКС - що огинає перехідної напруги

У разі падіння хвилі по двох фазах (рис. 4.19, а) схема заміщення набере вигляду, приведеного на рис. 4.19, б. Розподіл напруги уздовж обмотки трансформатора представлений на рис. 4.20

Рис. 4.19. Еквівалентні схеми заміщення для аналізу перенапруг в обмотках трансформаторів при падінні хвиль по двох фазах: а- "зірка" з ізольованою нейтраллю; б - еквівалентна схема заміщення

Потенціал нейтралі може перевищувати Uпад в перехідному режимі. Виникає небезпека перенапруження для головної ізоляції в області нейтралі.

При падінні хвиль по трьох фазах на три обмотки трансформатора режими розподілу напруги по обмоткам такі ж, як для одинобмотувального трансформатора з ізольованою нейтраллю (см. рис. 4.16, б).

Рис. 4.20. Розподіл напруги по високовольтних обмоткам 3-х фазного трансформатора при падінні хвилі по двох фазах А і В : U_Н - початковий розподіл напруги, що падає, уздовж обмоток; U_ПР - змушений розподіл напруги; U_МАКС - що огинає перехідної напруги

4.6.4.3. З'єднання обмоток трикутником

Схема заміщення для трансформатора з обмотками, сполученими в трикутник, приведена на рис. 4.21, а. При падінні хвилі на обмотку по фазі А, можна вважати, що при цьому фази З і В заземлені. В цьому випадку процес в обмотці АС такий же, як в обмотці АВ, тобто як для однофазного трансформатора із заземленою нейтраллю (рис. 4.16, а).

Рис. 4.21. Розподіл потенціалів в обмотці трансформатора, сполученого в трикутник при симетричному падінні хвиль, : а) - падіння хвиль по трьох фазах обмотки, сполучених в трикутник; б) - розподіл напруги в одній з фаз

Падіння хвиль по двох фазах А і В призводить до того, що в обмотках АС і ВС розподіл падіння напруги в усіх режимах однаково і відповідає режиму однофазного трансформатора із заземленою нейтраллю (рис. 4.16, а). Розподіл напруги в обмотці АВ можна визначити методом накладення (рис. 4.21, б).

Спочатку визначимо напругу в обмотці АВ при падінні хвилі тільки по фазі А. Точка В може вважатися заземленою. Отже, процес розподілу напруги буде як для однофазного трансформатора із заземленою нейтраллю. Потім, визначимо напругу в обмотці ВА при падінні хвилі по фазі В. Точку А, можна вважати заземленою. Розподіл таке ж, як і у попередньому випадку. Підсумовуючи початкові U_Н і стале (змушені) U_ПР раседеления напруги, визначаємо криві, відповідно, початкового і сталого розподілів в обмотці АВ при падінні двох хвиль на неї. По знайдених значеннях U_Н і U_ПР визначаємо криву максимальних перенапружень U_МАКС. З рис. 4.21, би видно, що максимальна напруга, що досягає 2 U_ПАД, виникає в середині об мотки. Отже, тут створюється найбільша небезпека для головної ізоляції.

При падінні хвиль по трьох фазах процеси в кожній фазі будуть аналогічні вище розглянутим для фази АВ.

Для послаблення ефектів перенапруження і захисту обмоток трансформаторів від пробою використовуються різні способи введення в конструкцію обмоток спеціальних пристроїв, які істотно знижують перенапруження, що впливають як на головну ізоляцію, так і на подовжню, наприклад, екрануючі кільця, петлеві обмотки, шарові обмотки, екрани.