TVN_LB_9.docx

Рисунок 8 – Распределение потенциалов в обмотке трансформатора с соединением обмоток по схеме 4

Рисунок 9 – Распределение потенциалов в обмотке трансформатора, соединенного в треугольник при симметричном падении волн по схеме 5

Вывод:

В ходе лабораторной работы были исследованы перенапряжения в обмотках трансформаторе, которые возникают при воздействии на него импульсных волн. Также были испытаны несколько схем с различными режимами работы нейтрали.

По графикам распределения напряжения видно, что при схеме с заземленной нейтралью напряжение пр равномерно спадает от п на входе до нуля на нейтрали. А Наибольшее напряжение приходится на начальные

11

витки обмотки.

Когда схема с изолированной нейтралью, то принужденное распределение напряжения выражается линией, параллельной оси абсцисс. При этом принужденное распределение напряжения является осью свободных колебаний, развивающихся в обмотке. Наибольшее воздействие напряжение оказывает на конец обмотки.

При соединении обмоток трансформатора в треугольник величины потенциалов вдоль обмотки определяются наложением кривых распределения напряжения от волн в начале и в конце фазы. Процессы в каждой половине обмотки соответствуют режиму однофазной обмотки с изолированной нейтралью, особенно если мысленно рассечь фазу пополам. Можно также сказать, что при соединении фаз в треугольник максимальные напряжения наблюдается примерно в середине обмотки.

Исходя из теоретических и полученных данных, то можно сделать вывод, что все полученные результаты распределения напряжения по обмотке при разных режимах работы нейтрали и ходы их зависимостей полностью подтверждаютсяв каждом из случаев.

12

Контрольные вопросы:

1)Почему начальное распределение напряжения вдоль обмоток трансформатора весьма неравномерно?

При воздействии на трансформатор набегающей волны перенапряжения с крутым фронтом в обмотке возникает переходный процесс изменения тока и напряжения.

В начальный момент в течение долей микросекунды возникает процесс заряда входной ёмкости. При этом при переходе волны напряжения из электрической линии (из цепи с меньшим волновым сопротивлением) в трансформатор (цепь с большим волновым сопротивлением) напряжение на входе обмотки сначала уменьшается до нуля, а затем возрастает и достигает практически двукратного значения амплитуды волны.

При начальном заряде входной ёмкости токи и электрические заряды распределяются по емкостной цепи от начала обмотки до её конца неравномерно. По мере приближения к концу обмотки большая часть токов ответвляется через емкости в землю. Поэтому начальное распределение напряжения вдоль обмотки весьма неравномерно.

2)Какая изоляция трансформатора подвержена воздействию перенапряжений в начальной стадии переходного процесса?

Вначальной стадии переходного процесса изоляция между первыми витками и первыми катушками обмотки подвержена воздействию перенапряжений. Поэтому такая выполняется обычно с повышенной прочностью. Как показывает опыт эксплуатации, у таких трансформаторов не исключена возможность пробоя продольной изоляции в других частях обмотки. Это объясняется тем, что наряду с рассмотренными градиентными перенапряжениями в начале обмотки при t = 0, имеют место градиентные перенапряжения в других частях обмотки в течение переходного режима при t > 0.

3)Какие меры можно предложить для выравнивания распределения напряжения вдоль обмотки трансформатора в начальной

13

стадии переходного процесса?

Для выравнивания начального распределения напряжения в трансформаторах выполняют специальную внутреннюю защиту. Одним из способов такой защиты является установка емкостного экрана, электрически соединенного с началом обмотки трансформатора.

Экран создает емкости С2 между витками или катушками обмотки и ее

началом – линейным электродом. Ток, подтекающий по емкостям С2,

создаваемый экраном, компенсирует оттекающие через С1 токи.

Для получения равномерного распределения напряжения необходимо, чтобы ток i2i, подтекающий к узлу со стороны экрана, был равен току i1i,

оттекающему на землю:

Решая эту систему уравнений, получим, что емкости должны выбираться по закону:

Можно достичь более равномерного распределения напряжения за счет увеличения продольной емкости К. Продольные токи при возрастают и влияние оттекающих через емкости С1 токов уменьшается. Увеличение

продольных емкостей К в начале обмотки осуществляется за счет применения незамкнутого емкостного кольца в начале обмотки или специальных типов обмоток, например, петлевых обмоток.

4) Как найти максимальные потенциалы вдоль обмотки, имея

начальное и установившееся распределение напряжения?

Колебания происходят вокруг установившегося режима, то в обмотке в переходном режиме могут быть достигнуты максимальные потенциалы, равные:

14

где – свободная составляющая колебаний, определяемая

каксумма ординат всех гармоник в данной точке обмотки.

Максимальные потенциалы вдоль обмотки описываются огибающей максимальных потенциалов и величина их зависит от режима нейтрали.

При заземленной нейтрали трансформатора наибольший потенциал не превышает (1,2 – 1,3)Uп и приходится на начальные витки обмотки.

При изолированной нейтрали трансформатора наибольшее напряжение в переходном режиме появляется на конце обмотки и приближается к 2Uп.

5) Как защитить изоляцию изолированной нейтрали

трансформатора отопасных перенапряжений?

Трансформаторы с изолированной нейтралью могут снабжаться электростатическими экранами, но в этом случае применяют специальные устройства импидоры, включаемые между нейтралью и землей. Это устройство содержит емкость, включенную параллельно разряднику

иреактору, которая при волновых процессах заземляет нейтраль трансформатора, а при промышленной частоте имеет большое сопротивление

ипрактически изолирует нейтраль. Также применяют вентильными разрядниками защищают от перенапряжений незаземленные нейтрали трансформаторов 110—220 кВ.

15