Роль электропередач в современной электроэнергетике

     На  рис.5. представлена схема замещения для режима ОЗЗ при использовании общепринятых допущений о возможности пренебрежения величиной продольных сопротивлений в схемах замещения линий распределительной сети и сопротивлениями короткого замыкания трансформатора.

     Векторная диаграмма фазных токов трансформатора на стороне обмотки высшего напряжения представлена на Рис.6. На диаграмме в общем случае учтена активная составляющая в токе намагничивания прямой последовательности.

     При определении тока наиболее загруженной  фазы трансформатора можно приближенно  положить, что токи фазы "а" трансформатора прямой и нулевой и нулевой последовательности лежат на одной прямой. Тогда максимальный ток равен

      . (8)

     Коэффициент загрузки должен определяться по данным расчета из формулы (8), т.е. .

     Таким образом, алгоритм выбора минимально допустимой мощности трансформатора резистивного заземления нейтрали следующий. По схеме замещения, рис.5, находятся токи прямой и нулевой последовательности и по формуле (8) рассчитывается максимальный ток.

 

     

     Рис.4. Схема замещения трансформатора для токов прямой (обратной) последовательности.  

     

     Рис.5. Схема замещения системы электроснабжения при ОЗЗ.  

     

     Рис.6. Векторная диаграмма токов трансформатора.

 

7. Экспериментальные исследования режимов работы трансформаторов системы резистивного заземления нейтрали

 

     Выше  были приведены результаты экспериментальных  исследований промышленной системы  резистивного заземления нейтрали. При этом было получено, что для обычных силовых стержневых трансформаторов ток намагничивания нулевой последовательности оказался одного порядка с номинальным током трансформатора.

     Для выяснения особенностей работы таких  трансформаторов в системе резистивного заземления нейтрали были проведены  модельные эксперименты на трансформаторе ИВ-8 – 1,0 – 0,38/0,22. Для этого первичная обмотка была соединена в звезду с выведенной нейтралью, а вторичная обмотка – в разомкнутый треугольник. На рис.7. представлены характеристики намагничивания трансформаторов при подаче на первичную обмотку напряжения прямой последовательности (ПП).

     Обозначения кривых следующие: 1 – , 2 – .

     На  рис.8. представлены характеристики намагничивания трансформаторов при подаче на первичную обмотку напряжения нулевой последовательности (НП), для чего фазы обмотки соединялись последовательно. Сравнение характеристик и показывает, что при токе =1 А . При этом в интервале токов .

     Обозначения кривых следующие: 1 – , 2 –

 

      Рис.7. Характеристики холостого хода ПП трансформаторов.

     

     

     Рис.8. Характеристики холостого хода НП трансформаторов.

 

      Анализ характеристик, представленных на рис.8, показывает, что ток намагничивания НП превышает номинальный ток трансформатора уже при напряжениях меньших 0,5 , следовательно, при номинальном напряжении этот ток будет превышать номинальный ток в несколько раз. Таким образом, можно подобрать трансформатор соответствующей мощности, обеспечивая требуемый ток в режиме холостого хода в месте ОЗЗ без подключения высоковольтных или низковольтных балластных резисторов.

     При замыкании обмотки низшего напряжения в треугольник ток намагничивания НП увеличивается в несколько раз. Так, для трансформатора типа ИВ-8 –1,0 были получены следующие результаты: =30 В =1,7 А; =50 В =3,0 А; =60 В =3,5 А при 1,52 А. Очевидно, что эти особенности силовых трансформаторов, поставленных в условиях работы с токами нулевой последовательности на уровне номинального тока и более, можно использовать лишь в тех случаях, если реализуется низкоомное заземление нейтрали, когда релейная защита действует на отключение ОЗЗ.

     Реальный  уровень токов НП можно определить, поставив опыты, имитирующие режим ОЗЗ. Для этого нейтраль первичной обмотки трансформатора, собранной в звезду, замыкалась (через амперметр) на фазу "а" трансформатора. Обмотка низшего напряжения трансформатора, собранная по схеме разомкнутого треугольника, подключалась к балластному резистору . Как видно из графиков, ток ОЗЗ примерно в 3,4 больше в относительных единицах для трансформатора меньшей мощности. В абсолютных значениях токи примерно равны, как примерно равны (отличие в пределах 7%) индуктивности намагничивания нулевой последовательности.

     Расчет  значений индуктивности намагничивания (характеристики 2, рис.8) производился по формуле.

     1,2 – соответственно без балластного резистора и с балластным резистором;

      , (9)

     При использовании величины тока ОЗЗ (характеристика 1, рис.9) индуктивность намагничивания определялась как

       (10)

     Расчеты по формулам (9) и (10) дали следующие результаты: . Различие между значениями индуктивности намагничивания при одинаковых токах нулевой последовательности можно объяснить влиянием токов прямой последовательности на магнитное состояние стали.

     Величину  токов прямой последовательности при  ОЗЗ можно определить исходя из данных замеров фазных токов в эксперименте. В табл.1 приведены значения фазных токов , поступающих в исследуемый трансформатор ИВ-8 – 1,0, токи нулевой последовательности , токи фазы "а", поступающие от сети , и рассчитанные значения токов прямой последовательности в трансформаторе .  

     Таблица 1. Значения токов при ОЗЗ

 

 

      Токи прямой последовательности находились исходя из схемы замещения трансформатора, работающего на ОЗЗ, представленной на рис.5, из которой исключены емкости и балластный резистор. Векторная диаграмма токов, соответствующая рассматриваемому случаю, показана на рис.10. Очевидно, что

      . (11)

     Результаты  расчета по формуле (11) занесены в табл.1.

     Значения  токов при ОЗЗ и замыкании обмотки низшего напряжения трансформатора ИВ-8 – 1,0 на балластный резистор 6 Ом приведены в табл.2.  

     Таблица 2. Значения токов и напряжений при ОЗЗ

 

     

     а)

     

     б)

     Рис.10. Векторные диаграммы токов

     а – трансформатора; б – питающей сети.

 

8. меры безопасности  при эксплуатации  трансформаторов

8.1 вопросы эксплуатации преобразовательных трансформаторов

 

     Надежность  работы трансформаторного оборудования преобразовательных установок определяется не только качеством конструктивных и технологических решений, принятых при проектировании, но и качеством изготовления, а также условиями транспортировки, хранения, монтажа и эксплуатации изделий.

     За  последние годы наметилась тенденция  разрабатывать трансформаторы, имеющие максимальную степень готовности к включению, требующие минимума работ при монтаже и включении в эксплуатацию.

     Масляные  трансформаторы и реакторы типовой  мощностью до 2000 кВ-А отправляются на место установки полностью  собранными и заполненными трансформаторным маслом. Масляные трансформаторы - мощностью 2500 кВ • А и выше транспортируются частично демонтированными: с них снимают расширитель, охладители, каретки для передвижения и ряд других узлов и деталей. Активная часть находится в герметизированном баке, заполненном маслом до уровня 80-200 мм ниже крышки. Трансформаторы мощностью свыше 63000 кВ-А и массой более 70 т транспортируют без масла. Для сохранения свойств изоляции трансформаторы заполняют азотом и снабжают установками автоматической подпитки баков азотом.

     Все совтоловые трансформаторы транспортируют полностью собранными и заполненными жидкостью. На время транспортировки с них снимают лишь электроконтактные термометры и мановакуумметры. В зависимости от условий транспортировки совтоловые трансформаторы упаковывают в плотные деревянные ящики или защищают от механических повреждений деревянной решеткой.

     Трансформаторные  изделия с воздушным охлаждением (сухие) отгружают на место установки полностью собранными и упакованными в ящики, предохраняющие их от механических повреждении и непосредственного воздействия атмосферных влияний. Изделия небольшого размера отгружают также в железнодорожных контейнерах.

     Для выполнения погрузочно-разгрузочных работ  трансформаторы всех типов имеют специальные крюки для подъема всего трансформатора, - приспособления на баках трансформаторов массой более 20 т для подъемных домкратов, каретки или салазки для передвижения.

     В последние годы были усилены конструкции  крепления активных частей в баках трансформаторов с целью повышения их надежности при транспортировке. Однако трансформаторы не допускают при транспортных операциях резких толчков и рывков, а угол наклона их не должен превышать 15°.

     Вопросы транспортировки мощных преобразовательных трансформаторов оказывают существенное влияние на конструктивные решения. Конструкцию выполняют так, чтобы при погрузке в вагон или на платформу трансформатор вписывался в стандартный железнодорожный габарит. Если это не удается осуществить, то трансформатор перевозят па транспортерах, имеющих пониженный уровень платформы. Трансформаторы с РПН типовой мощностью свыше 16000 кВ • А не удается вписать в стандартный железно-дорожный габарит. Например, трансформаторы ТДНП-25000/10, ТДНП-32000/10 и ТДНП-40000/10 даже при погрузке на транспортеры имеют соответственно негабаритность нулевой, первой и третьей степеней.