Перенапряжения при коммутации ненагруженного трансформатора в сетях с изолированной нейтралью

Перенапряжения, которые возникают при включении и отключении ненагруженного трансформатора, рассмотрим на примере силового трансформатора ТМ-6300/10, у которого потери холостого хода Р_хх = 9 кВт, а г_хх = 0,8 %.

Его индуктивность намагничивания.

Сопротивление, имитирующее потери холостого хода, потери в стали магнигопровода.

Расчетная схема (рис. 3.11) содержит: трехфазный источник питания с током короткого замыкания на шинах 30 кА, в котором /Л, L2, L3 — индуктивности короткого замыкания, /?1, R2, R3 — эквивалентные активные сопротивления проводов, Е", E_h, Е_с — источники ЭДС, где, исходя из наибольшего рабочего напряжения 12 кВ, амплитуда равна U_тф =С//2/Тз =9,8 кВ и тогда.

С4, С5, С6 — емкость шин на землю; /И4, R15, R16 — сопротивления растекания токов в земле; SVP1, SW2, SW3 — ключи, имитирующие выключатели; П, 72, 73 — силовые кабели длиной 150 м и волновым сопротивлением Z = 25 Ом; Cl, С2, СЗ — входные емкости трансформатора (для коммутационных импульсов); L4, L5, L6 — индуктивности намагничивания исследуемого трансформатора и R5, R6, R1 — сопротивления, имитирующие потери в стали.

Рис. 3.11. Схема для исследования перенапряжений.

При одновременном замыкании контактов выключателя (на практике так и есть), например, в момент максимума ЭДС фазы С (рис. 3.12) наибольшие перенапряжения с кратностью К" = 14,4/9,8 ~ 1,5 возникают на этой фазе. Перенапряжения на других фазах меньше, поскольку замыкание контактов выключателя происходит при меньших мгновенных напряжениях (в данном случае при 4,8 кВ и перенапряжения практически отсутствуют).

На формирование кривой перенапряжений оказывают влияние емкость шин источника питания, его внутреннее сопротивление, входная емкость трансформатора, потери холостого хода трансформатора и соединительный кабель (рис. 3.13). Такое нарастание напряжения на зажимах трансформатора происходит оттого, что волна на;

пряжения распространяется по кабелю. Резкие скачки повышения напряжения происходят каждый раз после времени двойного пробега волны по кабелю (в данном случае 6 мкс).

Рис. 3.12. Перенапряжения при включении.

Рис. 3.13. Развернутая кривая напряжения на фазе С.

В последнее время для класса напряжения 10 кВ применяются в основном вакуумные выключатели. При отключении малых индуктивных токов порядка 5−10 А дуга между его контактами становится нестабильной ввиду отсутствия зарядов, и, как правило, происходит разрыв цепи до естественного перехода тока через нуль (срез тока).

Рассмотрим, какие перенапряжения возникают на зажимах ненагруженного трансформатора при срезе тока 5 А. Из рис. 3.14 видно, что быстрее всех токов убывает ток в фазе В (ток в фазе С возрастает и поэтому не может быть срезанным). Когда он достигает величины среза 5,7 А в момент времени 40 мс (рис. 3.14), цепь тока в фазе В обрывается, и через фазы А и С начинает протекать общий ток величиной 5,9 А. Этот ток теперь срезается двумя фазами в момент времени 41 мс. При этом (рис. 3.15) кратности перенапряжений при отключении составляют в фазе А — 3,4, в фазе В — 3,6 и в фазе С — 3.

Рис. 3.14. Кривые тока.

Рис. 3.15. Перенапряжения при отключении нснагруженного трансформатора.