Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Трансформатор нулевой последовательности 10 кв
Трансформаторы контроля изоляции 6-10кВ
Трансформаторы напряжения (ТН) в электрических сетях 6–10 кВ обеспечивают безопасность измерений, питание средств учета электроэнергии, контроль изоляции оборудования, питание оперативных цепей, цепей сигнализации, автоматики и релейной защиты. Большинство расчетных счетчиков смонтировано на присоединениях 6–10 кВ. Поэтому для обеспечения надежности и точности работы к ТН 6–10 кВ предъявляются повышенные требования. В первую очередь это относится к ТН контроля изоляции (ТНКИ), которые, кроме всех перечисленных функций, должны обеспечивать защиту от повреждений при феррорезонансных процессах. Выполнение всех этих требований ведет к увеличению габаритов ТНКИ и к сложностям компоновки в малогабаритных ячейках КРУ. Надежда на повышение точности учета энергии за счет применения электронных счетчиков и автоматизированных измерительных систем не оправдалась из-за высоких систематических погрешностей. Во многом это относится к ТНКИ, условием работы которых является заземление нейтрали обмотки ВН. Ее разземление устранило бы основную причину их повреждения (протекание значительных токов через обмотки ВН на землю) и уменьшило погрешности.
Задача, требующая решения
В течение длительного времени разрабатывались устройства защиты , многие из которых были неэффективны. Так, применение ТНКИ НТМИ-6-10, выполненных в соответствии с ГОСТ 1983-2001, ограничено из-за многих недостатков:
1. Частые повреждения при феррорезонансных явлениях в электрической сети. Включение резисторов в цепь разомкнутого треугольника R=25 Ом или в нулевой вывод обмотки ВН резисторов R<10 кОм не обеспечивает его защиту от повреждения*. Постоянное включение в нулевой вывод ВН как активных, так и индуктивных сопротивлений более 10 кОм обеспечивает его защиту, но в этом случае увеличивается погрешность измерения пропорционально с увеличением значения сопротивления;
2.При однофазном замыкании на землю в сетях 6-10 кВ обмотка ВН замкнувшейся фазы ТН шунтируется и его схема соединения становится аналогичной схеме открытого треугольника. Известно, что в этом случае при подключенной нагрузке к выводам фаз А и С обмотки НН возникают недопустимые погрешности. Это относится к двум трансформаторам напряжения, включенным по схеме открытого треугольника, и к трансформатору НАМИ-10/6, где также используются два ТН;
3.Малая номинальная мощность трансформатора позволяет подключить не более четырех присоединений 6–10 кВ, где используются индукционные счетчики.
Таким образом, наиболее актуальной задачей являлось создание ТНКИ, не имеющего всех перечисленных выше недостатков, а самой сложной оказалась проблема защиты ТН от феррорезонансных процессов. Думаем, что на данный момент наиболее надежным и эффективным оказалось устройство, разработанное в 1985 году и имеющее авторское свидетельство на изобретение N1319158 СССР, МКИ3 НО2Н9/04 (Устройство для защиты от резонансных перенапряжений трансформатора напряжения в сети с изолированной нейтралью / Ю.А. Степанов, А.П. Кузнецов, М.Н. Игнатьев // Открытия. Изобретения. – 1987, N 23). В этом устройстве был использован индуктивный элемент, выполненный в виде однофазного трансформатора напряжения нулевой последовательности (ТНП), первичная и вторичная обмотки которого подключаются соответственно между нейтралями первичной и вторичной обмоток трехфазного трансформатора напряжения и землей.
До идеала еще далеко
У трансформаторов серии НАМИ 6-10-35 кВ и НАМИ-10/6-95 (выпускаются с 1995 года на Раменском электротехническом заводе) в качестве индуктивного элемента также используется трансформатор нулевой последовательности, включенный аналогично схеме описанного выше устройства. Отличие состоит в том, что дополнительная вторичная обмотка 3U0 расположена на стержне трансформатора нулевой последовательности. На трех стержнях первого трансформатора помещается компенсационная обмотка, соединенная в замкнутый треугольник без внешних выводов, что противоречит ГОСТ 1983-2001. Эти отклонения от схемы, предложенной в указанном авторском свидетельстве, снижают эффективность ТНКИ, а также определяют увеличение погрешностей как в нормальном режиме, так и в режиме однофазного замыкания.
Известно, что в любом случае, когда у обмотки ВН нейтраль заземлена, могут возникать феррорезонансные процессы. Примером их проявления могут служить ситуации, сложившиеся с трансформаторами НАМИ-6 на Самарской ТЭЦ и НТМИ-6–10 на двух понижающих подстанциях 35/6 и 110/10 кВ Самарской области.
Процессы происходили при симметричном режиме, но без подключенных к шинам линий электропередачи 6-10 кВ. Они сопровождались ложным сигналом о замыкании на землю, сильным нагревом резисторов, подключенных к обмотке 3U0 у трансформаторов НТМИ-6-10 (у трансформатора НАМИ резистор не устанавливается), повышением фазных напряжений у НТМИ-6–10 до 125 В, а 3U0 до 220 В. Значения линейных напряжений 100 В оставались без изменений, ток феррорезонанса в этом случае меньше номинального тока высоковольтной обмотки ТН. После отключения резисторов, реле и аппаратов (включенных на Uф или 3U0) с Uн меньшими, чем напряжения 125 или 220 В, трансформаторы длительное время работали нормально и при повышенных значениях напряжения. При этом не представлялась возможность фазировки с другими секциями.
Феррорезонанс прекращался после включения одной из линий электропередачи, хотя согласно методу, описанному в авторском свидетельстве, для прекращения феррорезонанса достаточно было бы шунтировать или дешунтировать вторичную обмотку трансформатора нулевой последовательности ТНП.
В 1985–1990 гг. на семи подстанциях 35/10 кВ ОАО «Самараэнерго» с суммарной длиной воздушных линий 10 кВ 40–60 км на секцию, где при однофазных замыканиях повреждались трансформаторы НТМИ-10, были установлены ТНП, включенные по схеме, описанной в авторском свидетельстве. В качестве ТНП применялись трансформаторы напряжения НОМ-6. При этом использовалась автоматическая схема оперативных цепей. После установки антирезонансного устройства феррорезонансные явления практически мгновенно устранялись и повреждения ТНКИ прекратились.
Возвращаясь к уже рассмотренным трансформаторам НАМИ-6-10-35 кВ (см. рис. 1) и НАМИ-10/6-95, надо отметить, что у них ток компенсационной обмотки, соединенной в замкнутый треугольник, оказывает существенное влияние на увеличение его погрешностей во всех случаях появления напряжения небаланса этой обмотки.
Нулевая рабочая точка вторичной обмотки, собранной в звезду, перенесена на точку вторичной обмотки нулевой последовательности – ТНП. Вследствие этого класс точности, согласно заводским данным, при измерении фазных напряжений снижается до класса точности 3.Отсутствие выводов вторичной обмотки замкнутого треугольника не позволяет оценить ее техническое состояние в процессе эксплуатации, определить сопротивление изоляции, сопротивление обмоток постоянному току, проверить отсутствие витковых коротких замыканий и обрыва цепи обмоток.
Это является нарушением «Норм испытания электрооборудования». Например, отсутствует возможность обнаружения виткового замыкания в процессе наладки и эксплуатационных проверок, что увеличивает риск возгорания ТН.
Трансформаторы напряжения НАМИ-10/6-95 отличаются от НАМИ-6-10-35 кВ наличием на стороне ВН дополнительной компенсационной обмотки, схема включения которой аналогична схеме соединения обмоток ВН трансформатора напряжения типа НТМК. Чтобы исключить возможности повреждения трансформатора НТМК нейтраль его обмоток ВН согласно ГОСТ 1983-2001 не заземляется, а у НАМИ-10/6-95 заземлена. При нарушении порядка чередования фаз с высокой стороны ТН компенсационные обмотки будут не уменьшать, а увеличивать погрешность. Следует отметить также, что в заводской схеме НАМИ-10/6-95 не отображена схема соединения компенсационной обмотки, соединенной в звезду.
Режимы. Вопросов много
На рис. 2 показана электрическая схема соединений трансформатора контроля изоляции типа НАМИ-10/6. Этот трансформатор является антирезонансным только для обмоток фаз А и С, включенных по схеме открытого треугольника, так как эти высоковольтные обмотки не имеют заземления. Однако известно, что рассматриваемая схема исключает возможность подключения нагрузки к выводам а-с из-за возникновения недопустимых погрешностей. Работа же ТНКИ с незагруженными выводами а-с практически нереальна.
При использовании схемы открытого треугольника невозможен контроль состояния изоляции высоковольтной электрической сети. Для исключения этого недостатка в корпусе трансформатора установлен дополнительный трансформатор, высоковольтная обмотка которого подключена к фазе В, а второй ее вывод заземлен.
Низковольтные обмотки разомкнутого треугольника собраны так, чтобы в нормальном режиме геометрическая сумма вторичных напряжений равнялась нулю. Это достигается тем, что напряжения на обмотках ах и cz равняются соответственно: Uаb/3 и Ucb/3, а на обмотку by подается напряжение Ubo. Причем полярность обмотки треугольника cz изменена. Вследствие этого векторная диаграмма трансформатора напряжения НАМИ-10 примет вид, где сумма напряжений равна нулю: Uаb/3 + Ucb/3 + Ubo= 0.
При замыкании на землю любой из фаз А, В, С из этой формулы исключается одно из слагаемых и на выводах разомкнутого треугольника появится напряжение, равное геометрической сумме векторов оставшихся двух слагаемых фаз.
Возникновение феррорезонансных явлений в нормальном режиме и режиме замыкания на землю фаз А или С – значительный, на наш взгляд, недостаток трансформатора НАМИ-10.
В нормальном режиме при равенстве индуктивного сопротивления обмотки фазы В и суммарного емкостного сопротивления электрической сети возникает феррорезонансный процесс, который из-за малых токов не вызывает повреждений трансформатора напряжения, но предопределяет недопустимое повышение фазных напряжений и напряжения 3U0 разомкнутого треугольника** и появление ложного сигнала о замыкании на землю в электрической сети. При замыкании на землю фазы А или С при равенстве индуктивного сопротивления обмотки фазы В и емкостного сопротивления между фазами АВ или СВ возникает феррорезонанс с возможным повреждением трансформатора.
Кроме того, следует отметить, что векторы фазных напряжений Uао и Uсо получены искусственным путем – сложением двух векторов других фаз, а именно: Uао= Ubo+ Uab и Uсо= Ubo+ Ucb. Вследствие этого Uао и Uсо не будут соответствовать своим истинным параметрам. Погрешности ТНКИ НАМИ-10 в нормальном режиме и при нормальной нагрузке представлены в таблице. Для класса точности 0,5 предел допускаемой погрешности напряжения +0,5%, угловой +20’.
Модель, отвечающая условиям задачи
В точном соответствии с авторским свидетельством на указанное выше изобретение выпускается трехфазный антирезонансный ТНКИ марки НАМИТ-10-2 (производятся с 1997 г. в ОАО «Самарский трансформатор»). На рис. 3 представлена схема соединения НАМИТ-10-2, а на рис. 4 – автоматическая схема оперативных цепей.
Нормальный режим работы ТНКИ осуществляется при замкнутой вторичной обмотке ТНП посредством переключателя SA или при автоматическом режиме контактами реле KL. В этом режиме обмотка высокого напряжения ТНП имеет только активное сопротивление порядка 6 кОм, что обеспечивает снижение указанного выше негативного эффекта работы ТНКИ в режиме открытого треугольника при однофазном замыкании в электрической сети.
При симметричном трехфазном напряжении за счет неидентичности полного сопротивления фаз А, В, С стороны ВН на выводах ад – хд возникает напряжение небаланса Uнб. При размыкании вторичной обмотки ТНП сопротивление его обмотки ВН увеличивается до » 300 кОм и, как следствие, из-за увеличения падения напряжения на ней повышается напряжение смещения нуля Uо обмотки ВН. Это вызовет рост напряжения Uнб на выводах ад – хд.
При возникновении феррорезонанса (XL=XC), автоматически размыкается вторичная обмотка ТНП. При этом сопротивление первичной обмотки увеличивается до 300 кОм, равенство XL=XC нарушается и феррорезонанс срывается.
При однофазном замыкании на землю при шунтировании и дешунтировании обмотки НН ТНП напряжение Uнб на выводах ад – хд равняется соответственно » 100 В и » 70-80 В. При шунтировании обмотки НН ТНП ток в ней достигает значения 7-8 А, что меньше допустимого значения тока этой обмотки. Однако этот ток не оказывает влияния на нагрузку ТНКИ, а следовательно, и на его погрешность. Оптимальным с точки зрения выполнения функциональных возможностей и требований к классу точности среди трансформаторов контроля изоляции в сети 6-10 кВ следует считать ТНКИ марки НАМИТ-10-2, изготовляемый в ОАО «Самарский трансформатор» в соответствии с Патентом N 1319158 на изобретение «Устройство для защиты от резонансных перенапряжений трансформатора напряжения в сети с изолированной нейтралью».
Трансформатор - нулевая последовательность - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Трансформатор - нулевая последовательность
Cтраница 1
Трансформатор нулевой последовательности ТЗ отключает установку при помощи реле 2РП, срабатывающего от реле РЗ при значительных токах утечки в случае работы установки в системе с глу-хозаземленной нейтралью. [1]
Перед установкой трансформатора нулевой последовательности в эксплуатацию он должен быть проверен. [2]
Для исключения этого при монтаже трансформатора нулевой последовательности необходимо проводник 4, заземляющий воронку 5, пропускать сквозь окно трансформатора. [4]
Для исключения такой возможности при монтаже трансформатора нулевой последовательности необходимо проводник 4, заземляющий воронку 5, пропускать сквозь окно трансформатора. [5]
РЗ, включенное в цепь рабочего тока через трансформатор нулевой последовательности ТЗ. [6]
Блок защиты автомата от утечки на землю состоит из трансформатора нулевой последовательности и полупроводникового усилителя с блоком питания. [8]
С какой целью заземляющий провод от воронки кабеля пропускается через окно трансформатора нулевой последовательности. [10]
Реле типа БТФ изготовления Киевского завода предназначены для работы в цепи трансформатора нулевой последовательности типа ТФ со следующей характеристикой: при однофазном токе замыкания на землю 17 а трансформатор ТФ обеспечивает ток в обмотке 300 - 500 ма при сопротивлении вторичной цепи 1 5 ом. [11]
В отличие от станции типа СУ 4431 - 39 на станциях типа ПГХ 5802 установлен трансформатор нулевой последовательности ТЗ, отключающий установку при наличии значительных токов утечек при условии эксплуатации установок в сетях с глухозаземленной нейтралью. [12]
Как известно, в установках напряжением до 1 000 в с заземленной нейтралью трансформатора применение трансформаторов нулевой последовательности обеспечивает селективное отключение потребителей при повреждениях в них изоляции без каких-либо дополнительных средств. В установках же с изолированной нейтралью величины токов однофазного замыкания на землю обычно бывают недостаточными для надежной работы трансформаторов тока нулевой последовательности. Кроме того, частые отключения приемников изменяют величины сопротивлений изоляции и емкости относительно земли. Поэтому для четкой работы защитного отключения в установках до 1 000 в с изолированной нейтралью необходимо искусственно увеличивать токи, протекающие через ТТНП. Однако это можно делать только на время работы защиты, так как в противном случае сеть с изолированной нейтралью будет иметь низкое сопротивление фаз сети по отношению к земле, что, естественно, недопустимо. [13]
Менее чувствительный комплект отстраивают от бросков емкостного тока в переходном процессе при внешнем КЗ с учетом наибольшего расчетного тока небаланса трансформатора нулевой последовательности. За расчетный вид повреждения принимают одновременное однофазное замыкание на землю в одной точке внешней сети и двухфазное КЗ в другой точке внешней сети. [14]
Форму характеристик защиты РУН можно видоизменять в желаемом направлении, изменяя величину постоянной составляющей оперативного напряжения Е и величину коэффициента трансформации трансформатора нулевой последовательности. [15]
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru
Токовая защита нулевой последовательности
При появлении в трансформаторе внешнего короткого замыкания в действие вступает токовая защита нулевой последовательности. То же самое происходит и при замыкании в самом трансформаторе. Этот вид защиты нашел свое применение в повышающих и автоматических трансформаторах. Установка данного вида производится со стороны обмоток высокого и среднего напряжения.
Принцип действия токовой защиты
На приведенной схеме видно, что пусковое реле тока КА, соединенное с фильтром токов с нулевой последовательностью, реагирует на короткое замыкание на землю. С помощью реле мощности KW производится фиксация направления мощности замыкания. Данное действие обладает селективностью, то есть работа защиты осуществляется в том случае, когда мощность замыкания направляется от шин трансформаторной подстанции на защищаемую электрическую линию. Подводка напряжения производится от обмотки трансформатора при разомкнутом треугольнике на реле мощности с помощью специальных шинок EV.HиEV.K. Необходимая выдержка времени, по условиям селективности, создается при помощи реле времени КТ.
Токовая защита направленного действия
На следующей схеме представлена токовая защита нулевой последовательности направленного действия. Данный вид работает при нейтралях, заземленных по обеим сторонам защищаемого участка. Выдержки во времени работают по графику, построенному на основе встречно ступенчатого действия. Защита каждого участка отстраивается друг от друга с помощью временных ступеней. Ток срабатывания в пусковом токовом реле определяется исходя из надежности действия этого реле при коротком замыкании на следующем участке сети.
При погрешностях в трансформаторах тока, в реле появляются токи небаланса, которые могут иметь преимущественное значение. Для недопущения срабатывания токового пускового реле, значение тока срабатывания определяется выше, чем ток небаланса. Значение самого тока небаланса определяется при нормальном рабочем режиме, в соответствии с временной выдержкой защиты.
Если в защищаемой сети автоматических трансформаторов, связывающих цепи с двумя различными напряжениями, происходит короткое замыкание и появляется ток в линиях с высшим напряжением. Чтобы предупредить ложные срабатывания в защите линий с высшим напряжением уставки защиты согласуются в соответствии с защитами сетей среднего напряжения.
Кроме токовой защиты нулевой последовательности, в сетях с напряжением 110 киловольт и более, применяются отсечки направленного действия и различные ступени защиты. Четырех-ступенчатые системы считаются наиболее совершенными, при этом, на первой ступени отсутствует выдержка во времени.
