ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФЕРРОРЕЗОНАНСНЫХ ПРОЦЕССОВ В СИНТЕТИЧЕСКИХ СХЕМАХ
Важнейшей задачей в современной энергетике является обеспечение бесперебойного питания потребителей. Измерительные трансформаторы напряжения (ТН) электромагнитного типа подвержены повреждениям из-за возникновения феррорезонансных процессов. Повреждение ТН может привести к аварии на подстанции и к перерыву в снабжении потребителей, выходу из строя элементов подстанции, или нарушению ее нормальной работы. В настоящее время наиболее эффективной технической мерой по предотвращению феррорезонанса считается применение антирезонансных ТН. Такие ТН есть в номенклатуре большинства российских производителей электрооборудования высокого напряжения.
В ГОСТ 1983-2001 [1] на измерительные трансформаторы напряжения крайне расплывчато сформулировано понятие «антирезонансный ТН». Не указано, что понимается под «антирезонансными свойствами ТН», и не приводятся какие-либо способы подтверждения антирезонансных свойств с помощью испытаний. Поэтому задача разработки методики испытания ТН на стойкость к феррорезонансу является актуальной.
Целью настоящей работы является моделирование феррорезонансых процессов, характерных для сетей 110 кВ и выше с глухозаземлённой нейтралью. В сетях таких классов напряжений феррорезонанс возникает при коммутации холостых ошиновок, между емкостью выключателей, паразитной ёмкостью шин и индуктивностью трансформатора напряжения [2]. Испытания ТН на стойкость к феррорезонансу в реальных сетях связаны с риском повреждения оборудования и поэтому наиболее целесообразно проведение испытаний в синтетических (воспроизводящих реальную сеть в лаборатории) схемах. При этом испытания ТН 110 кВ и выше в целом являются достаточно сложными с т. з. технической реализации и весьма дорогостоящими. Поэтому для разработки методики испытаний и её опробования на реальных трансформаторах была выбрана модель сети, основанная на трансформаторе напряжением 0,4 кВ.
Можно сформулировать следующие этапы испытаний ТН на стойкость к феррорезонансу:
Составление математической модели ТН и определение её параметров (в первую очередь – характеристики намагничивания ТН). Определение параметров испытательной схемы, при которых в ТН будет возникать устойчивый феррорезонансный процесс. Создание физической модели сети с рассчитанными параметрами. Возбуждение феррорезонанса в физической модели, уточнение параметров математической модели ТН на основании экспериментальных данных. Компьютерное исследование антирезонансных свойств ТН с учётом уточнённых параметров математической модели.В качестве опытного трансформатора был выбран силовой трансформатор ТПП-270-127/220-50. По геометрическим данным его магнитной системы была рассчитана характеристика намагничивания. Были определены ёмкости ошиновки и выключателей в макете сети с глухозаземлённой нейтралью, при которых этот трансформатор войдёт в резонанс. Величины этих ёмкостей составляют 10…20 мкФ. В данном диапазоне ёмкостей в макете сети с трансформатором ТПП-270 возникает устойчивый феррорезонанс на частотах 16,6…25Гц. При этом токи в обмотке трансформатора достигают 1,5…2,0А (при номинальном токе 0,3…0,6А), а напряжение на элементах модели достигает 500В (при напряжении источника питания 220В).
Была реализована физическая модель испытательной схемы с указанным трансформатором и выполнено физическое моделирование феррорезонансных процессов. Для предотвращения повреждения испытуемого ТН было реализовано автоматическое отключение испытательной схемы через 2с после начала феррорезонансного процесса. Подтверждена возможность испытания ТН более высоких классов напряжений по предложенной методике. Результаты исследований в дальнейшем могут быть использованы для внесения изменений в ГОСТ 1983-2001 в части уточнения требований к антирезонансным ТН и в части испытаний, подтверждающих антирезонансные свойства ТН.
Список литературы
ГОСТ 1983-2001. Трансформаторы напряжения. Общие технические условия = Voltage transformers. General specifications. – Введ. 2003 – 01 – 01. – М.:Стандартинформ, 2006. – 31с. Технические требования и методы испытаний // Новости электротехники. – 2011. - №2(68). – URL: http://www. news. elteh. ru/arh/2011/68/12.php