Особенности передачи грозовых импульсов перенапряжения через силовые трансформаторы 6—35/0,4кВ со схемой соединения обмоток «треугольник—звезда с выведенной нейтралью»
Международная
публикация
А.
С. ГриневБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Гринев
А.
С. Особенности передачи грозовых импульсов перенапряжения через силовые трансформаторы 6—35/0,4кВ со схемой соединения обмоток «треугольник—звезда с выведенной нейтралью» // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2014. – Т. 20. – С.
2376–2380. – URL:
http://e-koncept.ru/2014/54739.htm.
Аннотация. Статья посвящена анализу передачи грозовых импульсов перенапряжения в сеть 0,38/0,22кВ с глухозаземленной нейтралью через силовые трансформаторы 6—35/0,4кВ со схемой соединения обмоток «треугольник-звезда с выведенной нейтралью». Предложены схемы замещения для случаев падения грозовых волн по трем фазам одновременно и падения волн по одной фазе. Статья может быть полезна специалистам в области электромагнитной совместимости.
Ключевые слова:
спектр импульсов перенапряжения, схема соединения обмоток трансформатора, токи нулевой последовательности, канал нулевой последовательности, схема замещения трансформатора
Текст статьи
Гринев Александр Сергеевич,преподаватель профессиональных дисциплин, Государственное Бюджетное Общеобразовательное Учреждение Республики Хакасия Среднего Профессионального Образования Черногорский МеханикоТехнологический Техникум, г. ЧерногорскGrinevac@gmail.com
Особенности передачи грозовых импульсов перенапряжения через силовые трансформаторы 6—35/0,4кВ со схемой соединения обмоток «треугольник—звезда с выведенной нейтралью»
Аннотация.Статья посвящена анализу передачи грозовых импульсов перенапряжения в сеть 0,38/0,22кВ с глухозаземленной нейтралью через силовые трансформаторы 6—35/0,4кВ со схемой соединения обмоток «треугольник—звезда с выведенной нейтралью».Предложены схемы замещения для случаев падения грозовых волн по трем фазам одновременно и падения волн по одной фазе. Статья может быть полезна специалистам в области электромагнитной совместимости.Ключевые слова: спектр импульсов перенапряжения, схема соединения обмоток трансформатора, токи нулевой последовательности, канал нулевой последовательности, схема замещения трансформатора.
Для силовых трансформаторов 6—35/0,4кВ передача со стороны 6—35кВ грозовых импульсов перенапряжения в сетях 0,38—0,22кВ с глухозаземленной нейтралью в зависимости от схемы соединения обмоток Υ/Υ0 или Δ/Υ0 будет существенно различна как при падении грозовых волн одновременнопо трем фазам, так и при падении волны по одной фазе.Вопрос передачи грозовых импульсов из сети среднего напряжения в сеть низкого напряжения через трансформатор со схемой Υ/Υ0 хорошо изучен [1], но через трансформаторы со схемой обмоток Δ/Υ0 рассмотрен [3] не вполне достаточно.Между тем, знание конкретной формы и величины импульса перенапряжения, переданного из сети среднего напряжения в сеть низкого напряжения, при широком применении питающихся от этой сети технических средств на основе микроэлектроники и микропроцессоров, необходимо для правильного выбора помехозащитных устройств, что и определяет актуальность данной темы исследования.В случае возникновения волны перенапряжения одновременно на всех трёх фазах, по всем трем проводам линии передачи распространяются одинаковые токи, образующие систему нулевой последовательности [2].Для трёхфазных трансформаторов с изолированной нейтралью первичной обмотки на промышленной частоте нулевой канал закрыт. Но при грозовых импульсах, используя основные понятия спектрального метода—спектр воздействующих импульсов и частотные свойства цепей, можно увидеть, что путь к токам нулевой последовательности высокой частоты открывается через ёмкости обмоток относительно земли, как показано на Рис.1.На Рис.1 эквивалентные сосредоточенные ёмкости упрощенно заменяют в действительности распределённые ёмкости обмоток. Это позволяет дать качественную характеристику процесса, а в отдельных случаях и приближенное количественное решение.
Рис.1. Пути токов нулевой последовательности высокой частоты в первичных обмотках трансформаторов с изолированной нейтралью:1)схема «звезда», Снэкв —эквивалентная сосредоточенная ёмкость нейтрали;2)схема «треугольник», С1экв —эквивалентная сосредоточенная ёмкость фазной обмотки относительно земли.
При падении грозовой волны по одной фазе, две другие фазы трансформатора, подключённые к проводам линии передачи, можно считать заземлёнными [1], как показано на Рис.2.
Рис.2. Воздействие грозового импульса на одну фазу трёхфазного трансформатора:1)схема «звезда»;2)схема «треугольник».
Наибольшее распространение ранее получил трансформатор с соединением обмоток «звезда—звезда с выведенной нейтралью» Y/Y0,как наиболее простой по конструкции и наиболее экономичный по расходу активных материалов.Передача импульсов напряжения во вторичную обмотку такого трансформатора при падении волны одновременно по трём фазам первичной обмотки с нейтральной стороны подробно рассмотрена Л.И. Сиротинским в [1] (стр.285286).В [1] подробно рассмотрен и случай падения волны по одной фазе для трансформатора со схемой первичной обмотки Y/Y0,(стр.255256).В настоящее время применяется более благоприятная (с точки зрения защитыот однофазных замыканий в сети 380/220 и показателей несимметрии) схема соединения обмоток трансформаторов 635/0,4кВ «треугольник—звезда с выведенной нейтралью» Δ/Υ0.Для такого трансформатора в [3] представлена модель, состоящая из элементов с распределенными параметрами при разделении обмоток на некоторое количество элементов, реализовавшихся в MatLabSimuliuk. Выполнено моделирование передачи импульса перенапряжения, на высокой стороне трансформатора в сеть низкого напряжения с использованием среды MatLab. Приведено сравнение результатов моделирования и данных натурального эксперимента при наиболее интересном случае падения импульса одновременно по трём фазам.Однако пути исследования в [3], то есть использование среды MatLabи натуральный эксперимент приводят к ряду трудностей в истолковании результатов и понимания физической сущности явления.В данной работе сделаны попытки дополнить исследования передачи импульсов через трансформатор со схемой Δ/Υ0 в [3] решением этой задачи в упрощённой форме, позволяющей довести её до аналитического решения и дать качественную характеристику процесса.При падении волны одновременно по трём фазам процессы во всех фазах синхронны и можно рассматривать только одну фазу.На Рис.3 представлена упрощённая расчетная схема одной фазы трансформатора. Волна перенапряжения падает одновременно на оба конца обмотки.Первичная обмотка эквивалентирована Тобразной схемой с включением 13 ёмкости обмотки С1 на землю в середине обмотки (остальные 23 емкости С1распределены по концам обмотки L1, и так как зашунтированы источником перенапряжения, в передаче импульса во время его существования не участвуют) вторичная обмотка эквивалентирована Побразной схемой с включением по концам индуктивности половины ёмкости С2обмотки на землю. Междуобмоточная распределённая ёмкость эквивалентирована сосредоточенной ёмкостью С12.
Рис.3. Расчетная схема одной фазы трансформатора со схемой Δ/Υ0 при падении волны по трём фазам одновременно:1)с изолированной нейтралью вторичной обмотки;2)с заземленной нейтралью вторичной обмотки.
Так как при падении волны одновременно на оба конца первичной обмотки, токи колебаний первой гармоники в обеих половинах обмотки направлены встречно, МДС от тока первой гармоники, взятая по всей обмотке, равна нулю и не создает потока в магнитопроводе, индуктивность L1равна индуктивности рассеяния независимо от того, замкнута или разомкнута вторичная обмотка. При этом колебания во вторичную обмотку магнитным путем не передаются. Колебания первичной обмотки через междуобмоточную емкость С12возбуждают колебания в контуре вторичной обмотки, которые трансформируются магнитным путем в замкнутую для токов нулевой последовательности первичную обмотку (так как обеспечен путь для замыкания токов нулевой последовательности в «треугольнике»), поэтому индуктивность контура вторичной обмотки L2равна индуктивности короткого замыкания трансформатора, приведенной к стороне 0,4кВ или индуктивности нулевой последовательности.С учетом вышесказанного схема замещения, полученнаяна основании расчетной схемы Рис.3 б, будет иметь вид, показанный на Рис.4.Схема применима для низких и средних частот спектра грозового импульса. Для высоких частот, соответствующих в основном фронту импульса, схема будетвносить сильные искажения. Для этих частот можно применить схему замещения, учитывающую только емкости [4].
Рис.4. Схема замещения фазы трансформатора Δ/Υ0 при падении грозовой волны одновременно по трем фазамL1–индуктивность рассеяния первичной обмотки, приведенная к высокой стороне;L'к—индуктивность короткого замыкания трансформатора (индуктивность рассеяния 1+L2)), приведенная к низкой стороне;С1экв—сумма13 емкости С1первичной обмотки на землю и половины междуобмоточной емкости С12;С2/2
–половина емкости С2на землю вторичной обмотки;С12/2—половина междуобмоточной емкости С12;Zн –сопротивление нагрузки трансформатора.
Процесс можно рассматривать как состоящий из относительно медленных колебаний середины первичной обмотки с периодомТ1 (колебания совершаются около напряжения включения), передающихся через емкость между обмотками во вторичную обмотку и возбуждающих в контуре обмотки низкого напряжения быстрые собственные колебания с периодом Т2. То есть на фоне медленных колебаний первичной обмотки развиваются быстрые собственные колебания обмотки низкого напряжения. Так как со стороны вторичной обмотки колебания магнитным путем трансформируются в замкнутую для токов нулевой последовательности первичную обмотку, индуктивность кбудет равна индуктивности короткого замыкания трансформатора, приведенной к низкой стороне.Для трансформатора ТМ3—1000/10/0,4кВ, на котором производился натурный эксперимент и модель которого была представлена в MatLabSimuliuk[3]расчетные данные (индуктивности рассчитаныпо каталожным данным трансформатора, а емкости взяты из [5]:1.Для контура вторичной обмоткиL'к=28мкГн, С2/2=1,76нФЧастота колебаний контура вторичной обмоткиf2=0,717мГц, Т=1,4мксек –период;2.Для контура первичной обмоткиL1/4=6616мкГн, С1=0,617нФ, С12/2=0,79нФ, С1/3=0,205нФ, С1экв=13С1+ С12/2=0,995нФ.
Частота колебаний контура первичной обмотки f=63кГц, Т1=16мксек.
Рис.5. Осциллограмма напряжения в натурном эксперименте.
На осциллограмме Рис.5, полученной при натурном эксперименте –подаче импульса от предварительно заряженного конденсатора на замкнутый «треугольник» первичной обмотки и не нагруженной вторичной обмотке, к которой подключался осциллограф «Актаком ЛСК31551/52» видно, что на колебания напряжения с частотой примерно 60кГц наложены колебания с частотой примерно 0,7МГц.То есть, данные эксперимента близки к ожидаемым по схеме замещения рис.4.
При падении волны на одну фазу и двух других, подключенных к проводам (то есть приблизительно заземленных) расчетная схема будет иметь вид, представленный на Рис.6.
Рис.6. Расчетная схема при падении волны на одну фазу трехфазного трансформатора со схемой обмоток Δ/Υ0:а) электрическая цепь;б) магнитная цепь.Из Рис.6 а видно, что токи, вызванные импульсом на поврежденной фазе А, будет протекать только в фазах А и С, в обмотке фазы В, замкнутой накоротко, ток гальванически возникнуть не может.Из Рис.6 б видно, что магнитные потоки в фазах А и С магнитопровода складываются друг с другом, что равносильно увеличению индуктивности намагничивания фаз А и С примерно вдвое, а в фазе В поток отсутствует.То есть при поражении одной фазы А, процесс в фазе А совпадает с процессом в фазе С, причем индуктивности намагничивания фаз А и С увеличивается примерно в 2 раза (по сравнению с трехфазной группой трансформаторов из трех однофазных), а процесс в фазе В отсутствует.Из вышесказанного следует, что для фаз А и С можно применить классическую схему замещения, в которой индуктивность ветви намагничивания примерно в 2 раза больше индуктивности намагничивания трансформатора при симметричной нагрузке фаз.
Рис.7. Схема замещения при падении волны на одну фазу трансформатора со схемой Δ/Υ01—индуктивность рассеяния первичной обмотки приведенной к низкой стороне;L2—индуктивность рассеяния вторичной обмотки; Lɱ-индуктивность намагничивающей ветви; C2/2—половина емкости вторичной обмотки на землю.
Схема замещения Рис.7 пригодна для низких и средних частот спектра грозового импульса.На рисунке 8 представлен результат натурного исследованияпри подаче импульса на одну фазу при заземлении двух других.
Рис.8. Осциллограмма напряжения полученного при натурном эксперименте при подаче напряжения на одну фазу при заземлении двух других.
Частота колебаний на осциллограмме Рис.8 примерно соответствует резонансной частоте контура схемы замещения Рис.7.При необчодимости учета затухания переходного процесса изза потерь в трансформаторе схемы замещения можно уточнить –ввести последовательно с индуктивностями соответствующие активные сопротивления обмоток, а в ветви намагничивания эквивалентные сопротивления магнитных потерь.Заключение.1)Представлена качественная характеристика процесса передачи грозовых импульсов перенапряжения через силовые трансформаторы со схемой соединения обмоток «треугольник—звезда с выведенной и заземленной нейтралью».2)Предложены схемы замещения трансформатора для передачи грозовых импульсов перенапряжения в сеть 0,38/0,22кВ с глухозаземленной нейтралью при падении грозовых волн по трем фазам 635кВ одновременно и при падении грозовой волны по одной фазе3)Предложенные простые схемы замещения можно использовать как для приближенного аналитического решения, так и для аналогового или цифрового моделирования передачи грозового импульса.
Ссылки на источники[1] Сиротинский Л.И. Техника высоких напряжений.часть 3я. М:. Л. 1945г.[2] В.В. Базуткин, Л.Т. Дмоховская Расчеты переходных процессов и перенапряжений. М:. Энергоиздат. 1983.[3] Чистяков Г.Н., Гринев А.С., Зубков Н.И., Беляев Р.Ю. Моделирование передачи импульсных перенапряжений в электрические сети низкого напряжения/Технологии электрической совместимости.№3 (18), М:. 2006.[4] Ф.Х. Халилов, Г.А. Евдокунин, В.С. Поляков и др. Защита сетей 6—35кВ от перенапряжений. Санкт—Петербург. Энергоиздат. 2002.[5] А.С. Гринев, А.А. Беляков. Определение емкостных параметров силовых трансформаторов для анализа передачи (трансформации) импульса перенапряжения.//Новый университет. Серия: Технические науки. №56 (1516). 2013.
Grinyov Alexander Teacher professional disciplines ( electrical machinery , electric and automation components ) , the State Budget of the Republic of Khakassia of educational institutions of secondary vocational education Montenegrin Mechanics and Technology College , ChernogorskGrinevac@gmail.comUnique features of storm surges through power transformers 635/0 , 4 kV winding connection with the scheme "triangle star with distributed neutral ."
Abstract:This article analyzes the transmission of storm surges in the network 0.38 / 0.22 kV neutral to earth through the power transformers 635/0 , 4 kV winding connection with the scheme "triangle star with distributed neutral ." Proposed equivalent circuit for cases falling storm waves on the three phases simultaneously and fall of waves on one phase. The article can be useful to specialists in the field of electromagnetic compatibility.Keywords:spectrum surges , connection diagram of the transformer windings , zero sequence currents , channel zero sequence equivalent circuit of the transformer.
Особенности передачи грозовых импульсов перенапряжения через силовые трансформаторы 6—35/0,4кВ со схемой соединения обмоток «треугольник—звезда с выведенной нейтралью»
Аннотация.Статья посвящена анализу передачи грозовых импульсов перенапряжения в сеть 0,38/0,22кВ с глухозаземленной нейтралью через силовые трансформаторы 6—35/0,4кВ со схемой соединения обмоток «треугольник—звезда с выведенной нейтралью».Предложены схемы замещения для случаев падения грозовых волн по трем фазам одновременно и падения волн по одной фазе. Статья может быть полезна специалистам в области электромагнитной совместимости.Ключевые слова: спектр импульсов перенапряжения, схема соединения обмоток трансформатора, токи нулевой последовательности, канал нулевой последовательности, схема замещения трансформатора.
Для силовых трансформаторов 6—35/0,4кВ передача со стороны 6—35кВ грозовых импульсов перенапряжения в сетях 0,38—0,22кВ с глухозаземленной нейтралью в зависимости от схемы соединения обмоток Υ/Υ0 или Δ/Υ0 будет существенно различна как при падении грозовых волн одновременнопо трем фазам, так и при падении волны по одной фазе.Вопрос передачи грозовых импульсов из сети среднего напряжения в сеть низкого напряжения через трансформатор со схемой Υ/Υ0 хорошо изучен [1], но через трансформаторы со схемой обмоток Δ/Υ0 рассмотрен [3] не вполне достаточно.Между тем, знание конкретной формы и величины импульса перенапряжения, переданного из сети среднего напряжения в сеть низкого напряжения, при широком применении питающихся от этой сети технических средств на основе микроэлектроники и микропроцессоров, необходимо для правильного выбора помехозащитных устройств, что и определяет актуальность данной темы исследования.В случае возникновения волны перенапряжения одновременно на всех трёх фазах, по всем трем проводам линии передачи распространяются одинаковые токи, образующие систему нулевой последовательности [2].Для трёхфазных трансформаторов с изолированной нейтралью первичной обмотки на промышленной частоте нулевой канал закрыт. Но при грозовых импульсах, используя основные понятия спектрального метода—спектр воздействующих импульсов и частотные свойства цепей, можно увидеть, что путь к токам нулевой последовательности высокой частоты открывается через ёмкости обмоток относительно земли, как показано на Рис.1.На Рис.1 эквивалентные сосредоточенные ёмкости упрощенно заменяют в действительности распределённые ёмкости обмоток. Это позволяет дать качественную характеристику процесса, а в отдельных случаях и приближенное количественное решение.
Рис.1. Пути токов нулевой последовательности высокой частоты в первичных обмотках трансформаторов с изолированной нейтралью:1)схема «звезда», Снэкв —эквивалентная сосредоточенная ёмкость нейтрали;2)схема «треугольник», С1экв —эквивалентная сосредоточенная ёмкость фазной обмотки относительно земли.
При падении грозовой волны по одной фазе, две другие фазы трансформатора, подключённые к проводам линии передачи, можно считать заземлёнными [1], как показано на Рис.2.
Рис.2. Воздействие грозового импульса на одну фазу трёхфазного трансформатора:1)схема «звезда»;2)схема «треугольник».
Наибольшее распространение ранее получил трансформатор с соединением обмоток «звезда—звезда с выведенной нейтралью» Y/Y0,как наиболее простой по конструкции и наиболее экономичный по расходу активных материалов.Передача импульсов напряжения во вторичную обмотку такого трансформатора при падении волны одновременно по трём фазам первичной обмотки с нейтральной стороны подробно рассмотрена Л.И. Сиротинским в [1] (стр.285286).В [1] подробно рассмотрен и случай падения волны по одной фазе для трансформатора со схемой первичной обмотки Y/Y0,(стр.255256).В настоящее время применяется более благоприятная (с точки зрения защитыот однофазных замыканий в сети 380/220 и показателей несимметрии) схема соединения обмоток трансформаторов 635/0,4кВ «треугольник—звезда с выведенной нейтралью» Δ/Υ0.Для такого трансформатора в [3] представлена модель, состоящая из элементов с распределенными параметрами при разделении обмоток на некоторое количество элементов, реализовавшихся в MatLabSimuliuk. Выполнено моделирование передачи импульса перенапряжения, на высокой стороне трансформатора в сеть низкого напряжения с использованием среды MatLab. Приведено сравнение результатов моделирования и данных натурального эксперимента при наиболее интересном случае падения импульса одновременно по трём фазам.Однако пути исследования в [3], то есть использование среды MatLabи натуральный эксперимент приводят к ряду трудностей в истолковании результатов и понимания физической сущности явления.В данной работе сделаны попытки дополнить исследования передачи импульсов через трансформатор со схемой Δ/Υ0 в [3] решением этой задачи в упрощённой форме, позволяющей довести её до аналитического решения и дать качественную характеристику процесса.При падении волны одновременно по трём фазам процессы во всех фазах синхронны и можно рассматривать только одну фазу.На Рис.3 представлена упрощённая расчетная схема одной фазы трансформатора. Волна перенапряжения падает одновременно на оба конца обмотки.Первичная обмотка эквивалентирована Тобразной схемой с включением 13 ёмкости обмотки С1 на землю в середине обмотки (остальные 23 емкости С1распределены по концам обмотки L1, и так как зашунтированы источником перенапряжения, в передаче импульса во время его существования не участвуют) вторичная обмотка эквивалентирована Побразной схемой с включением по концам индуктивности половины ёмкости С2обмотки на землю. Междуобмоточная распределённая ёмкость эквивалентирована сосредоточенной ёмкостью С12.
Рис.3. Расчетная схема одной фазы трансформатора со схемой Δ/Υ0 при падении волны по трём фазам одновременно:1)с изолированной нейтралью вторичной обмотки;2)с заземленной нейтралью вторичной обмотки.
Так как при падении волны одновременно на оба конца первичной обмотки, токи колебаний первой гармоники в обеих половинах обмотки направлены встречно, МДС от тока первой гармоники, взятая по всей обмотке, равна нулю и не создает потока в магнитопроводе, индуктивность L1равна индуктивности рассеяния независимо от того, замкнута или разомкнута вторичная обмотка. При этом колебания во вторичную обмотку магнитным путем не передаются. Колебания первичной обмотки через междуобмоточную емкость С12возбуждают колебания в контуре вторичной обмотки, которые трансформируются магнитным путем в замкнутую для токов нулевой последовательности первичную обмотку (так как обеспечен путь для замыкания токов нулевой последовательности в «треугольнике»), поэтому индуктивность контура вторичной обмотки L2равна индуктивности короткого замыкания трансформатора, приведенной к стороне 0,4кВ или индуктивности нулевой последовательности.С учетом вышесказанного схема замещения, полученнаяна основании расчетной схемы Рис.3 б, будет иметь вид, показанный на Рис.4.Схема применима для низких и средних частот спектра грозового импульса. Для высоких частот, соответствующих в основном фронту импульса, схема будетвносить сильные искажения. Для этих частот можно применить схему замещения, учитывающую только емкости [4].
Рис.4. Схема замещения фазы трансформатора Δ/Υ0 при падении грозовой волны одновременно по трем фазамL1–индуктивность рассеяния первичной обмотки, приведенная к высокой стороне;L'к—индуктивность короткого замыкания трансформатора (индуктивность рассеяния 1+L2)), приведенная к низкой стороне;С1экв—сумма13 емкости С1первичной обмотки на землю и половины междуобмоточной емкости С12;С2/2
–половина емкости С2на землю вторичной обмотки;С12/2—половина междуобмоточной емкости С12;Zн –сопротивление нагрузки трансформатора.
Процесс можно рассматривать как состоящий из относительно медленных колебаний середины первичной обмотки с периодомТ1 (колебания совершаются около напряжения включения), передающихся через емкость между обмотками во вторичную обмотку и возбуждающих в контуре обмотки низкого напряжения быстрые собственные колебания с периодом Т2. То есть на фоне медленных колебаний первичной обмотки развиваются быстрые собственные колебания обмотки низкого напряжения. Так как со стороны вторичной обмотки колебания магнитным путем трансформируются в замкнутую для токов нулевой последовательности первичную обмотку, индуктивность кбудет равна индуктивности короткого замыкания трансформатора, приведенной к низкой стороне.Для трансформатора ТМ3—1000/10/0,4кВ, на котором производился натурный эксперимент и модель которого была представлена в MatLabSimuliuk[3]расчетные данные (индуктивности рассчитаныпо каталожным данным трансформатора, а емкости взяты из [5]:1.Для контура вторичной обмоткиL'к=28мкГн, С2/2=1,76нФЧастота колебаний контура вторичной обмоткиf2=0,717мГц, Т=1,4мксек –период;2.Для контура первичной обмоткиL1/4=6616мкГн, С1=0,617нФ, С12/2=0,79нФ, С1/3=0,205нФ, С1экв=13С1+ С12/2=0,995нФ.
Частота колебаний контура первичной обмотки f=63кГц, Т1=16мксек.
Рис.5. Осциллограмма напряжения в натурном эксперименте.
На осциллограмме Рис.5, полученной при натурном эксперименте –подаче импульса от предварительно заряженного конденсатора на замкнутый «треугольник» первичной обмотки и не нагруженной вторичной обмотке, к которой подключался осциллограф «Актаком ЛСК31551/52» видно, что на колебания напряжения с частотой примерно 60кГц наложены колебания с частотой примерно 0,7МГц.То есть, данные эксперимента близки к ожидаемым по схеме замещения рис.4.
При падении волны на одну фазу и двух других, подключенных к проводам (то есть приблизительно заземленных) расчетная схема будет иметь вид, представленный на Рис.6.
Рис.6. Расчетная схема при падении волны на одну фазу трехфазного трансформатора со схемой обмоток Δ/Υ0:а) электрическая цепь;б) магнитная цепь.Из Рис.6 а видно, что токи, вызванные импульсом на поврежденной фазе А, будет протекать только в фазах А и С, в обмотке фазы В, замкнутой накоротко, ток гальванически возникнуть не может.Из Рис.6 б видно, что магнитные потоки в фазах А и С магнитопровода складываются друг с другом, что равносильно увеличению индуктивности намагничивания фаз А и С примерно вдвое, а в фазе В поток отсутствует.То есть при поражении одной фазы А, процесс в фазе А совпадает с процессом в фазе С, причем индуктивности намагничивания фаз А и С увеличивается примерно в 2 раза (по сравнению с трехфазной группой трансформаторов из трех однофазных), а процесс в фазе В отсутствует.Из вышесказанного следует, что для фаз А и С можно применить классическую схему замещения, в которой индуктивность ветви намагничивания примерно в 2 раза больше индуктивности намагничивания трансформатора при симметричной нагрузке фаз.
Рис.7. Схема замещения при падении волны на одну фазу трансформатора со схемой Δ/Υ01—индуктивность рассеяния первичной обмотки приведенной к низкой стороне;L2—индуктивность рассеяния вторичной обмотки; Lɱ-индуктивность намагничивающей ветви; C2/2—половина емкости вторичной обмотки на землю.
Схема замещения Рис.7 пригодна для низких и средних частот спектра грозового импульса.На рисунке 8 представлен результат натурного исследованияпри подаче импульса на одну фазу при заземлении двух других.
Рис.8. Осциллограмма напряжения полученного при натурном эксперименте при подаче напряжения на одну фазу при заземлении двух других.
Частота колебаний на осциллограмме Рис.8 примерно соответствует резонансной частоте контура схемы замещения Рис.7.При необчодимости учета затухания переходного процесса изза потерь в трансформаторе схемы замещения можно уточнить –ввести последовательно с индуктивностями соответствующие активные сопротивления обмоток, а в ветви намагничивания эквивалентные сопротивления магнитных потерь.Заключение.1)Представлена качественная характеристика процесса передачи грозовых импульсов перенапряжения через силовые трансформаторы со схемой соединения обмоток «треугольник—звезда с выведенной и заземленной нейтралью».2)Предложены схемы замещения трансформатора для передачи грозовых импульсов перенапряжения в сеть 0,38/0,22кВ с глухозаземленной нейтралью при падении грозовых волн по трем фазам 635кВ одновременно и при падении грозовой волны по одной фазе3)Предложенные простые схемы замещения можно использовать как для приближенного аналитического решения, так и для аналогового или цифрового моделирования передачи грозового импульса.
Ссылки на источники[1] Сиротинский Л.И. Техника высоких напряжений.часть 3я. М:. Л. 1945г.[2] В.В. Базуткин, Л.Т. Дмоховская Расчеты переходных процессов и перенапряжений. М:. Энергоиздат. 1983.[3] Чистяков Г.Н., Гринев А.С., Зубков Н.И., Беляев Р.Ю. Моделирование передачи импульсных перенапряжений в электрические сети низкого напряжения/Технологии электрической совместимости.№3 (18), М:. 2006.[4] Ф.Х. Халилов, Г.А. Евдокунин, В.С. Поляков и др. Защита сетей 6—35кВ от перенапряжений. Санкт—Петербург. Энергоиздат. 2002.[5] А.С. Гринев, А.А. Беляков. Определение емкостных параметров силовых трансформаторов для анализа передачи (трансформации) импульса перенапряжения.//Новый университет. Серия: Технические науки. №56 (1516). 2013.
Grinyov Alexander Teacher professional disciplines ( electrical machinery , electric and automation components ) , the State Budget of the Republic of Khakassia of educational institutions of secondary vocational education Montenegrin Mechanics and Technology College , ChernogorskGrinevac@gmail.comUnique features of storm surges through power transformers 635/0 , 4 kV winding connection with the scheme "triangle star with distributed neutral ."
Abstract:This article analyzes the transmission of storm surges in the network 0.38 / 0.22 kV neutral to earth through the power transformers 635/0 , 4 kV winding connection with the scheme "triangle star with distributed neutral ." Proposed equivalent circuit for cases falling storm waves on the three phases simultaneously and fall of waves on one phase. The article can be useful to specialists in the field of electromagnetic compatibility.Keywords:spectrum surges , connection diagram of the transformer windings , zero sequence currents , channel zero sequence equivalent circuit of the transformer.
