Моделирование трансформатора напряжения в феррорезонансной схеме - Условия феррорезонанса с трансформаторами напряжения в сети 220 кВ
Трансформаторы напряжения контроля изоляции 6– 10 кВ Сравнительный анализ моделей
Защита от повреждений трансформаторов напряжения 6-35 кВ при феррорезонансных процессах
Антирезонансные трансформаторы напряжения. Эффективность применения
Работа выполнена на кафедре "Теоретические основы электротехники и электрические измерения" Ивановского государственного энергетического университета. Аржанников кандидат технических наук, профессор В. Защита диссертации состоится 25 декабря г. Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим отсылать по адресу: Требования надежного электроснабжения потребителей определяют необходимость исследования режимов работы электрических систем, приводящих к повреждению электрооборудования и недоотпуску электроэнергии, с целью разработки мероприятий по их предотвращению и ликвидации. Одной из важнейших причин возникновения таких режимов являются феррорезонансные явления. Феррорезонансные явления возникают в электрических сетях при оперативных переключениях, неполнофазных включениях, перемежающихся дуговых замыканиях на землю при взаимодействии нелинейных индуктивностей намагничивания магнито-проводов трансформаторов с емкостями электрооборудования электрических систем. При протекании феррорезонансных явлений могут возникать длительные перенапряжения на шинах распределительных устройств, опасные для разрядников и ограничителей перенапряжений, и токовые перегрузки обмоток электромагнитных трансформаторов, под действием которых повреждается изоляция и образуются витковые замыкания, что приводит к взрывам трансформаторов и пожарам в распределительных устройствах электрических станций и подстанций. Феррорезонансные явления проявляются в электрических сетях с различным номинальным напряжением и способом заземления нейтралей силовых трансформаторов. Наиболее опасными являются феррорезонансные явления в сетях кВ. Они протекают в схемах при отключении воздушными выключателями, содержащими емкостные делители напряжения, секций шин с электромагнитными трансформаторами напряжения и при неполнофазных включениях ненагруженных силовых трансформаторов, работающих с изолированной нейтралью. В дальнейшем изложении такие схемы называются феррорезонансными. В данных схемах в результате протекания феррорезонансных явлений повреждаются электромагнитные трансформаторы напряжения. Большой материальный ущерб, наносимый феррорезонансными явлениями, требования надежного электроснабжения определяют невозможность практических натурных экспериментов. В связи с этим наиболее эффективным и целесообразным является анализ феррорезонансных схем, основанный на математическом модели-. Возникновение и протекание феррорезонансных явлений определяется параметрами феррорезонансных схем: Для исследования протекания процессов в феррорезонансных схемах актуальной является задача анализа влияния параметров расчетных феррорезонансных схем на характер переходных процессов и величин перенапряжений и токовых перегрузок. В целях определения мероприятий по предотвращению и ликвидации опасных феррорезонансных явлений актуальным является разработка математических моделей для исследования и анализа процессов, протекающих в феррорезонансных схемах. Целью диссертационной работы является разработка и применение математических моделей для исследования феррорезонансных явлений в электрических сетях кВ на основе численных методов расчета переходных процессов в нелинейных цепях с ферромагнитными элементами, а также создание автоматизированных систем анализа практических схем электрических сетей, в которых возможно повреждение трансформаторов напряжения при протекании феррорезонансных явлений. Разработка математических моделей феррорезонансных схем распределительных устройств кВ при отключении секций шин с воздушными выключателями, содержащими емкостные делители напряжения, и электромагнитными трансформаторами напряжения. Разработка математических моделей феррорезонансных схем в системах кВ при неполнофазных режимах включения ненагру-женного силового трансформатора с изолированной нейтралью. Создание на основании разработанных моделей алгоритмов и программного обеспечения для расчета феррорезонансных схем. Исследование протекания переходных процессов в феррорезонансных схемах и определение влияния параметров схем на условия возникновения опасных феррорезонансных явлений. Оценка достоверности получаемых результатов моделирования и эффективности применения отдельных мероприятий по предотвращению феррорезонансных явлений. При разработке математических моделей феррорезоиансных схем использовалась методы анализа нелинейных электрических и магнитных цепей. При решении систем уравнений состояния математических моделей феррорезоиансных схем использовались методы численного интегрирования систем нелинейных дифференциальных уравнений с применением средств вычислительной техники. Разработана математическая модель феррорезоиансных схем распределительных устройств кВ при отключении секций шин с воздушными выключателями, содержащими емкостные делители напряжения, и электромагнитными трансформаторами напряжения, позволяющая исследовать протекание переходных процессов с учетом насыщения стали магнитопроводов трансформаторов при возникновении феррорезоиансных явлений. Разработана математическая модель феррорезоиансных схем в сетях кВ при неполнофазных режимах включения ненагру-женного силового трансформатора с изолированной нейтралью, позволяющая исследовать протекание переходных процессов с учетом насыщения стали магнитопроводов трансформаторов при возникновении феррорезоиансных явлений. Путем вычислительных экспериментов установлено, что для расчета феррорезоиансных схем электрических сетей кВ необходимо использовать "жестко" устойчивые неявные методы численного интегрирования систем нелинейных дифференциальных уравнений. На основании математических моделей феррорезоиансных схем разработаны автоматизированные системы расчета и анализа, позволяющие по параметрам практических или проектируемых схем определять возможность возникновения феррорезоиансных явлений и повреждения электромагнитных трансформаторов напряжения. Оценена эффективность применения отдельных мероприятий по предотвращению возникновения феррорезоиансных явлений. Автоматизированные системы анализа феррорезоиансных схем внедрены и используются в МЭС "ЦентрЭнерго", а также в энергосистемах РАО ЕЭС России: Математическая модель феррорезонансных схем распределительных устройств кВ при отключении секций шин с воздушными выключателями, содержащими емкостные делители напряжения, и электромагнитными трансформаторами напряжения. Математическая модель феррорезонансных схем в сетях кВ при неполнофазных режимах включения ненагруженного силового трансформатора с изолированной нейтралью. Оценка влияния параметров феррорезонансных схем на возможность возникновения феррорезонансных явлений, приводящих к повреждению трансформаторов напряжения. Результаты работы докладывались на Международной научно-технической конференции "VIII Бенар-досовские чтения" Иваново, г. По результатам проведенных исследований опубликовано 5 печатных работ. Материалы диссертационной работы положены в основу хоздоговорной работы, выполненной на кафедре ТОЭ и ЭИ ИГЭУ по заказу АО "КарелЭнерго". Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа содержит страниц машинописного текста, 54 рисунка, 15 таблиц, список литературы из 83 наименований, приложения на 16 страницах. Общий объем диссертационной работы составляет страниц машинописного текста. Во введении проведено обоснование актуальности проблемы анализа феррорезонансных схем электрических сетей, сформулированы цель и задачи диссертационной работы, показана научная новизна и практическая значимость. В первой главе проведена сравнительная оценка существующих математических моделей феррорезонансных схем электрических сетей, их краткая характеристика, рассмотрены их основные преимущества и недостатки, оценены мероприятия подавления феррорезонансных явлений. В нашей стране проблема повреждения электрооборудования в электрических сетях по причине феррорезонансных явлений рассматривается с х годов. За рубежом исследования в данной области проводятся в США, Канаде, Франции, Германии. Проблеме анализа феррорезонансных схем посвящены исследовательские работы, проведенные Дударевым Л. Проведенная автором оценка математических моделей феррорезонансных схем показала, что существующие модели в ряде случаев не позволяют с приемлемой точностью установить возможность возникновения феррорезонансных явлений и повреждения трансформаторов напряжения по следующим причинам: В большинстве случаев существующие методы анализа позволяют произвести только качественную оценку. Вследствие этого их практическая применимость ограничивается некоторыми частными случаями. Возникают также трудности при определении возможности возникновения феррорезонансных явлений в фактических схемах электрических сетей и эффективности применения мероприятий по их предотвращению. Предлагаемые мероприятия подавления феррорезонансных явлений в ряде случаев могут привести к нарушению режима работы сети. Эффективность мероприятий обычно анализируется качественно без количественной оценки. Объектом исследований диссертационной работы являются феррорезонансные схемы в электрических сетях кВ:. Во второй главе разработаны модели элементов ферроре-зонансных схем. С точки зрения универсальности целесообразными являются математические модели, которые позволяют получать как качественные так и количественные характеристики объекта. Предлагается анализировать феррорезонансные схемы на основании расчета переходных процессов участков сетей, описанных в форме систем нелинейных дифференциальных уравнений состояния электрических и магнитных цепей, используя для их решения методы численного интегрирования с применением аналитической аппроксимации нелинейных характреристик стали магнитопроводов трансформаторов. Обоснован используемый метод расчета феррорезонансных схем, его основные преимущества и особенности применения. Нелинейные характеристики намагничивания трансформаторов предложено моделировать в виде аналитической аппроксимации экспериментальных характеристик:. В рамках решения данной задачи разработан метод определения коэффициентов аппроксимации и определены значения коэффициентов для применяемых типов трансформаторов напряжения и электротехнических сталей магнитопроводов силовых трансформаторов. Разработана математическая модель группы электромагнитных трансформаторов напряжения серии НКФ, учитывающая их параллельное соединение и позволяющая исследовать протекание переходных процессов в высоковольтных обмотках трансформаторов. Разработана математическая модель ненагруженного силового трансформатора с изолированной нейтралью, позволяющая исследовать протекание переходных процессов с учетом нелинейной характеристики стали магнитопровода. Модель трансформатора представляется системой дифференциальных уравнений, полученных при преобразовании исходных уравнений для магнитной и электрической цепей трансформатора:. Разработанные математические модели позволяют получить устойчивое решение при численном расчете "жестких" систем нелинейных дифференциальных уравнений феррорезонансных схем. Для решения "жестких" нелинейных систем дифференциальных уравнений феррорезонансных схем предложено использовать неявные многошаговые методы численного интегрирования Адамса-Мултона и Гира четвертого порядка. В качестве критерия оценки возможности повреждения трансформаторов напряжения при протекании феррорезонансных. Расчетная однофазная схема замещения феррорезо-нансной схемы РУ кВ с воздушными выключателями и электромагнитными трансформаторами напряжения: Сз - суммарная емкость обрудования относительно земли; Св - суммарная емкость делителей напряжения воздушных выключателей; и Ьтн -. В третьей главе разработана математическая модель ферроре-зонансных схем в распределительных устройствах кВ с электромагнитными трансформаторами напряжения и воздушными выключателями, содержащими емкостные делители напряжения. Расчетная схема замещения приведена на рис. Разработанная модель, в отличие от существующих, позволяет исследовать протекание переходных процессов с учетом: Оценено влияние параметров расчетной схемы замещения на возможность возникновения феррорезонансных явлений, приводящих к повреждению трансформаторов напряжения: По результатам вычислительных экспериментов построены области опасных параметров феррорезонансных схем с одним и двумя трансформаторами напряжения НКФ, НКФ, НКФ и НКФ, позволяющие определять возможность повреждения трансформаторов напряжения по суммарной емкости оборудования схемы относительно земли и суммарной емкости делителей напряжения воздушных выключателей см. Установлено, что для приближенной оценки возникновения феррорезонансных явлений в схемах с несколькими трансформаторами напряжения следует пользоваться областями опасных параметров для одного трансформатора напряжения, но увеличенными в соответствии с количеством трансформаторов границами суммарной емкости оборудования относительно земли и суммарной емкости делителей выключателей. Показано, что результаты, получаемые по разработанной математической модели, имеют достаточно высокую степень. Область опасных параметров феррорезонансных схем РУ кВ с одним трансформатором напряжения НКФ В работе количественно оценена величина дополнительной емкости системы шин относительно земли, подключение которой предотвращает возникновение феррорезонансных явлений и повреждение трансформаторов напряжения. Увеличение емкости системы шин относительно земли может быть осуществлено путем подключения к ним конденсаторов связи. На основании разработанной математической модели феррорезонансных схем в распределительных устройствах кВ с воздушными выключателями, содержащими емкостные делители напряжения, и электромагнитными трансформаторами напряжения, создана и внедрена автоматизированная система, которая позволяет производить расчет переходных и установившихся процессов и оценивать возможность повреждения трансформатора напряжения в феррорезонансных схемах фактических распределительных устройств электрических систем. В четвертой главе разработана математическая модель феррорезонансных схем в сетях кВ при неполнофазных включениях участков сетей с воздушной линией электропередачи и ненагруженным силовым трансформатором, работающим с изолированной нейтралью. Расчетная трехфазная схема замещения феррорезонансной схемы в сетях кВ при неполнофазных включениях участков сетей с воздушной линией электропередачи и ненагруженным силовым трансформатором, работающим с изолированной нейтралью: Разработанная модель, в отличие от существующих моделей, позволяет исследовать протекание переходных процессов с учетом: Оценено влияние параметров воздушной линии электропередачи на возможность возникновения феррорезонансных явлений, приводящих к повреждению трансформаторов напряжения. Установлено, что для каждой феррорезонансной схемы существует область изменения длины линии, в пределах которой возможно. Оценена величина дополнительной емкости по отношению к земле, при которой переходные процессы не сопровождаются феррорезонансными явлениями, приводящими к повреждению трансформаторов напряжения. Показано, что междуфазная емкость и индуктивность линии оказывают незначительное влияния на протекание переходных процессов. Оценено влияние параметров силового трансформатора на возможность возникновения феррорезонансных явлений, приводящих к повреждению трансформаторов напряжения. Показано, что с увеличением мощности силовых трансформаторов увеличивается вероятность повреждения трансформаторов напряжения, так как увеличивается диапазон изменения длины линии, при котором наблюдаются явления, сопровождающиеся повреждением трансформатора напряжения. Постороена область опасных параметров феррорезонансных схем, представленная на рис. Показано, что результаты, получаемые по разработанной математической модели, имеют достаточно высокую степень достоверности, которая подтверждается сравнением с фактическими зарегистрированными случаями повреждения трансформаторов напряжения вследствие протекания феррорезонансных явлений см. На этом основании результаты моделирования в форме области опасных параметров могут быть рекомендованы для практического использования. В качестве мероприятия по предотвращению повреждения трансформаторов напряжения в феррорезонансных схемах предложено увеличение емкости сети по отношению к земле. На основании разработанной математической модели феррорезонансных схем в сетях кВ при неполнофазных включениях участков сетей с воздушными линиями электропередачи и ненагруженными силовыми трансформаторами, работающими с изолированной нейтралью, была создана и внедрена автоматизированная система, которая позволяет производить расчет переходных процессов и оценивать возможность повреждения трансформатора напряжения в фактических феррорезонансных схемах электрических сетей. Зависимость усредненного за время переходного процесса квадратичного тока через обмотку ВН трансформатора напряжения от длины линии. Область опасных параметров феррорезонансных схем при неполнофазных включениях ненагруженного силового трансформатора с изолированной нейтралью. Показано, что существующие модели феррорезонансных схем электрических сетей кВ имеют грубые допущения, используют приближенные методы расчета и обеспечивают приемлемую точность результатов в частных случаях. Для повышения точности расчетов предложено использовать математическое моделирование феррорезонансных схем, основанное на численном расчете переходных процессов с применением аналитической аппроксимации кривых намагничивания сталей магнитопроводов трансформаторов. Разработан алгоритм и программное обеспечение для расчета коэффициентов аппроксимации практических кривых намагничивания. Определены коэффициенты аппроксимации кривых намагничивания трансформаторов напряжения НКФ, НКФ, НКФ, НКФ и электротехнических сталей, применяемых в трансформаторостроении. Установлено, что для расчета "жестких" систем нелинейных дифференциальных уравнений феррорезонансных схем необходимо использовать неявные методы численного интегрирования. Наиболее предпочтительными из них являются многошаговые методы Адамса-Мултона и Гира четвертого порядка. Установлено, что основным и определяющим критерием оценки возможности повреждения трансформатора напряжения является превышение величины усредненного за время переходного процесса квадратичного значения тока обмотки ВН над максимальным длительно допустимым током обмотки. Разработана математическая модель феррорезонансных схем распределительных устройств кВ с воздушными выключателями, содержащими емкостные делители напряжения, и электромагнитными трансформаторами напряжения. По результатам вычислительных экспериментов построены области опасных параметров феррорезонансных схем с одним и двумя трансформаторами напряжения НКФ, НКФ, НКФ и НКФ, позволяющие определять возможность повреждения трансформаторов напряжения по суммарной емкости оборудования схемы относительно земли и суммарной емкости делителей напряжения воздушных выключателей. Показано, что для приближенной оценки повреждения трансформаторов напряжения в феррорезонансных схемах с несколькими трансформаторами напряжения можно пользоваться областями опасных параметров для одного трансформатора, но увеличенными в соответствии с количеством трансформаторов границами суммарной емкости оборудования относительно земли и суммарной емкости делителей выключателей. Количественно оценена величина емкости относимтельно земли, необходимая для ликвидации феррорезонансных явлений. Разработана математическая модель феррорезонансных схем в сетях кВ при неполнофазных включениях участков сетей с воздушными линиями электропередачи и ненагруженными силовыми трансформаторами, работающими с изолированной нейтралью. Оценено влияние параметров вышеуказанных феррорезонансных схем на возможность повреждения трансформаторов напряжения: Установлено, что для каждой феррорезонансной схемы существует область изменения длины линии, в пределах которой возможно возникновение явлений, приводящих к повреждению трансформаторов напряжения. Установлено, что с увеличением мощности силовых трансформаторов увеличивается вероятность повреждения трансформаторов напряжения. Предложено в качестве мероприятия по предотвращению повреждения трансформаторов напряжения в феррорезонансных схемах увеличивать емкость сети по отношению к земле путем подключения к шинам конденсаторных батарей. Установлено, что результаты, получаемые по разработанным математическим моделям, имеют достаточно высокую степень достоверности, которая подтверждается сравнением с фактическими зарегистрированными случаями повреждения трансформаторов напряжения вследствие протекания феррорезонансных явлений. Системы позволяют производить расчет переходных и установившихся процессов и оценивать возможность повреждения трансформаторов напряжения в практических феррорезонансных схемах. Численное интегрирование "жестких" систем нелинейных уравнений состояния потенциально-феррорезонансных схем. Математическая модель потенциально-феррорезонансных в системах кВ при неполнофазных включениях ненагруженных силовых трансформаторов. Моделирование и анализ феррорезонансных схем в распределительных устройствах кВ с воздушными выключателями, содержащими емкостные делители напряжения, и электромагнитными трансформаторами напряжения Аппроксимация кривых намагничивания трансформаторов. Математическая модель электромагнитных трансформаторов напряжения Математическая модель ненагруженного силового трансформатора Выбор методов численного интегрирования для расчета феррорезонансных схем Критерии оценки возможности повреждения трансформаторов напряжения в феррорезонансных схемах Оценка влияния параметров расчетной схемы замещения на возможность возникновения феррорезонансных явлений, приводящих к повреждению трансформаторов напряжения Оценка влияния соотношения емкостей. Области опасных параметров феррорезонансных схем Оценка влияния величины активного сопротивления схемы замещения Оценка влияния количества трансформаторов напряжения феррорезонансной схемы Рекомендуемые мероприятия по предотвращению феррорезонансных явлений Оценка влияния параметров воздушной линии электропередачи Рекомендуемые мероприятия по предотвращению повреждения трансформаторов напряжения в феррорезонансных схемах Феррорезонансные явления возникают в электрических сетях при оперативных переключениях, неполнофазных включениях, перемежающихся дуговых замыканиях на землю при взаимодействии нелинейных индуктивностей намагничивания магнитопроводов трансформаторов с емкостями электрооборудования электрических систем. При протекании феррорезонансных явлений возникают длительные перенапряжения на шинах распределительных устройств, опасные для разрядников и ограничителей перенапряжений, и токовые перегрузки обмоток электромагнитных трансформаторов, под действием которых повреждается изоляция и образуются витковые замыкания, что приводит к взрывам трансформаторов и пожарам в распределительных устройствах электрических станций и подстанций. Из них наиболее опасными являются феррорезонансные явления в сетях кВ. В данных схемах в результате протекания. В связи с этим наиболее эффективным и целесообразным является анализ феррорезонансных схем, основанный на математическом моделировании и численном расчете. Целью диссертационной работы является разработка и применение математических моделей для исследования феррорезонансных явлений в электрических сетях кВ на основе использования численных методов расчета переходных процессов в нелинейных цепях, содержащих ферромагнитные элементы. Создание автоматизированных систем анализа практических схем электрических сетей, в которых возможно повреждение трансформаторов напряжения при протекании феррорезонансных явлений. Разработка математических моделей феррорезонансных схем распределительных устройств кВ при отключении секций шин с воздушными выключателями, содержащими емкостные делители напряжения, с электромагнитными трансформаторами напряжения. Создание на основании разработанных моделей алгоритмов и программного обеспечения для расчета феррорезонансных схем, исследование протекания переходных процессов в феррорезонансных схемах и определение влияния параметров схем на условия возникновения опасных феррорезонансных явлений. При разработке математических моделей феррорезонансных схем использовалась методы анализа нелинейных электрических и магнитных цепей. При решении систем уравнений состояния математических моделей феррорезонансных схем использовались методы численного интегрирования систем нелинейных дифференциальных уравнений с применением средств вычислительной техники. Разработана математическая модель феррорезонансных схем распределительных устройств кВ при отключении секций шин с воздушными выключателями, содержащими емкостные делители напряжения, и электромагнитными трансформаторами напряжения, позволяющая исследовать протекание переходных процессов с учетом насыщения стали магнитопроводов трансформаторов при возникновении феррорезонансных явлений. Разработана математическая модель феррорезонансных схем в сетях кВ при неполнофазных режимах включения ненагруженного силового трансформатора с изолированной нейтралью, позволяющая исследовать протекание переходных процессов с учетом насыщения стали магнитопроводов трансформаторов при возникновении феррорезонансных явлений. Путем вычислительных экспериментов установлено, что для расчета феррорезонансных схем электрических сетей кВ необходимо использовать "жестко" устойчивые неявные методы численного интегрирования систем нелинейных дифференциальных уравнений. На основании математических моделей феррорезонансных схем разработаны автоматизированные системы расчета и анализа, позволяющие по параметрам практических или проектируемых схем определять возможность возникновения феррорезонансных явлений и повреждения электромагнитных трансформаторов напряжения. Получены области повреждения трансформаторов напряжения феррорезонансных схем электрических сетей кВ. Оценена эффективность применения отдельных мероприятий по предотвращению возникновения феррорезонансных явлений. Автоматизированные системы анализа феррорезонансных схем внедрены и используются в МЭС "ЦентрЭнерго", а также в энергосистемах РАО ЕЭС России: Оценка эффективности применения мероприятий по предотвращению возникновения феррорезонансных явлений. Результаты работы докладывались на Международной научно-технической конференции "VIII Бенардосовские чтения" Иваново, г. Работа содержит страниц машинописного текста, 54 рисунка, формул, 15 таблиц, список литературы из 83 наименований, приложения на 16 страницах. В электрических цепях при последовательном или параллельном соединении нелинейной катушки индуктивности и емкостного элемента при плавном изменении напряжения или тока источника питания наблюдается явление скачкообразного изменения соответственно тока в цепи или напряжения на элементах цепи. В электротехнике эти явления называются феррорезонансными [1,2]. В сложных разветвленных цепях с различной схемой соединения нелинейных катушек и конденсаторов возникают более сложные явления, которые невозможно рассматривать отдельно как феррорезонанс напряжений или токов. В общем случае феррорезонансные явления характеризуются скачкообразным переходом из режима сильного насыщения сердечника ферромагнитной катушки индуктивности в слабонасыщенный режим или наоборот. При этом возникают скачки напряжения и тока в обмотке нелинейной катушки. Если обмотка не рассчитана на работу в режиме сильного насыщения, то перенапряжения и протекание через обмотку катушки токов, превышающих предельно допустимый ток, могут привести к тепловому разрушению изоляции обмотки и витковым замыканиям. В электроэнергетике под феррорезонансными явлениями понимаются явления, возникающие в электрических сетях при образовании схем с электромагнитными трансформаторами и емкостями сети, характеризующиеся длительными перенапряжениями и токовыми перегрузками обмоток трансформаторов, которые обусловлены скачкообразным насыщением магнитопроводов трансформаторов. Так как трансформаторы не рассчитаны на длительную работу в режиме сильного насыщения, то происходит их повреждение. Перенапряжения, возникающие при этом, также опасны для измерительного оборудования и средств защиты силового оборудования. В нашей стране проблеме повреждения электрооборудования в электрических сетях по причине феррорезонансных явлений уделяется внимание с х годов []. Причиной этому послужило увеличение нагрузки потребителей, обусловившее строительство и расширение имеющихся электрических распределительных сетей, в которых возможно возникновение режимов работы, приводящих к существованию феррорезонансных явлений. За рубежом актуальность проблемы повреждения оборудования в электрических сетях из-за феррорезонансных явлений подтверждается исследованиями, проводимыми в США, Канаде, Франции, Германии: Проблеме анализа феррорезонансных явлений посвящены исследовательские работы, проведенные у нас в стране: Однако проблема актуальна и сейчас, поскольку число аварий по причине феррорезонансных явлений, как показывает практика, не сокращается. Техносфера - библиотека технических наук, авторефераты и диссертации. Электростанции и электроэнергетические системы автореферат диссертации по энергетике, Анализ феррорезонансных схем электрических сетей кВ методами математического моделирования. Читать диссертацию Читать автореферат. Автореферат диссертации по теме "Анализ феррорезонансных схем электрических сетей кВ методами математического моделирования". Научный руководитель - доктор технических наук, профессор В. Слышалов Научный консультант - кандидат технических наук, доцент A. Белов АО "ИвЭнерго" Защита диссертации состоится 25 декабря г. С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ИГЭУ. Автореферат разослан 18 ноября г. Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор A. В связи с этим наиболее эффективным и целесообразным является анализ феррорезонансных схем, основанный на математическом модели- ровании и численном расчете. Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи: Практическая ценность и реализация результатов работы: Получены области опасных параметров феррорезоиансных схем электрических сетей кВ. Основные положения, выносимые на защиту: Достоверность и обоснованность полученных результатов: Объектом исследований диссертационной работы являются феррорезонансные схемы в электрических сетях кВ: Определены основные направления исследований и дано их обоснование. В данной главе решены следующие задачи: Определены и обоснованы общие допущения при математическом моделировании схем. Нелинейные характеристики намагничивания трансформаторов предложено моделировать в виде аналитической аппроксимации экспериментальных характеристик: Модель трансформатора представляется системой дифференциальных уравнений, полученных при преобразовании исходных уравнений для магнитной и электрической цепей трансформатора: Сз - суммарная емкость обрудования относительно земли; Св - суммарная емкость делителей напряжения воздушных выключателей; и Ьтн - активное сопротивление и нелинейная индуктивность намагничивания одного трансформатора напряжения явлений предложено использовать превышение величины усредненного за время переходного процесса квадратичного тока над величиной максимального длительно допустимого тока обмотки трансформатора. Показано, что результаты, получаемые по разработанной математической модели, имеют достаточно высокую степень Св 0 пФ Рис. Экспериментальные — и расчетные - временные зависимости мгновенного тока и напряжения на обмотке ВН НКФ при протекании феррорезонансных явлений: Установлено, что для каждой феррорезонансной схемы существует область изменения длины линии, в пределах которой возможно возникновение явлений, приводящих к повреждению трансформаторов напряжения см. Зависимость усредненного за время переходного процесса квадратичного тока через обмотку ВН трансформатора напряжения от длины линии 40 32 24 16 8 Рис. Оценено влияние параметров феррорезонансных схем распределительных устройств кВ с воздушными выключателями и электромагнитными трансформаторами напряжения на возможность возникновения феррорезонансных явлений, приводящих к повреждению трансформаторов напряжения: Построена область опасных параметров феррорезонансных схем, позволяющая по мощности силового трансформатора и длине линии оценивать возможность повреждения трансформаторов напряжения. Текст работы Антонов, Николай Анатольевич, диссертация по теме Электростанции и электроэнергетические системы. Явление феррорезонанса в электрических сетях Обзор существующих моделей феррорезонансных схем Моделирование и анализ феррорезонансных схем в сетях кВ при перемежающихся дуговых замыканиях Моделирование и анализ феррорезонансных схем в сетях кВ при неполнофазных режимах работы Цель и задачи работы Общие допущения при моделировании феррорезонансных схем. Метод расчета феррорезонансных схем Схема замещения воздушной линии электропередачи Математическая модель феррорезонансных схем Определение начальных условий для расчета переходного процесса Расчет схемы замещения и анализ результатов расчета Оценка влияния величины и фазы рабочего напряжения Оценка достоверности математической модели Практическая реализация математической модели Оценка величины и фазы рабочего напряжения Оценка влияния параметров силового трансформатора Оценка влияния параметров трансформаторов напряжения.. Явление феррорезонанса в электрических сетях В электрических цепях при последовательном или параллельном соединении нелинейной катушки индуктивности и емкостного элемента при плавном изменении напряжения или тока источника питания наблюдается явление скачкообразного изменения соответственно тока в цепи или напряжения на элементах цепи.
Причиной повреждения является длительное протекание по первичной обмотке ТН токов, величина которых значительно превышает максимально допустимую по условию тепловой устойчивости изоляции обмотки. Насыщение магнитопровода может возникнуть, если энергия, запасённая в емкостях сети, к моменту угасания дуги окажется больше порогового значения электромагнитной энергии, запасённой в индуктивностях ТН. Величина ёмкости сети Сэкв должна находиться в интервале, определённом пределами изменения индуктивности ТН, то есть. Приведенные в [Л2] расчёты показали, что для ТН типа ЗНОМ при емкостном токе сети равном 4 А и более на один ТН феррорезонанс не возникает. Однако, в сетях с воздушными линиями, особенно на напряжении кВ, емкостный ток может быть меньше. Феррорезонанс возникнет в контуре с резонансными параметрами после скачкообразного понижения напряжения от Uл до Uф при отключении однофазного замыкания ОЗЗ на землю. Феррорезонанс в сети с ТН не возникает при номинальной индукции, равной 0,9 Тл. В настоящее время величина индукции выпускаемых ТН составляет 1,5 Тл. Величина энергии, поступающей в феррорезонансный контур при каждом изменении индуктивности ТН, должна быть больше величины потерь в нём. Величина сопротивления резистора определена длительно допустимой мощностью ТН, равной ВА при напряжении В. Таким образом, включение резистора сопротивлением 25 Ом в схему разомкнутого треугольника ТН не имеет практического эффекта, а уменьшение его сопротивления приведёт к недопустимому для ТН увеличению мощности. Из практики известно, что наступление феррорезонанса происходит, когда емкостной ток на ТН находится в интервале 0, А, что характерно для воздушных линий напряжением 6 кВ. Поэтому целесообразно включение между фазным проводником и землёй конденсаторной установки необходимой мощности. Для исключения феррорезонанса в сети 35 кВ необходимо в нейтраль силового трансформатора включить высоковольтный резистор. В сети 6 - 10 кВ необходимо в обмотку разомкнутого треугольника трансформатора заземления нейтрали включить низковольтный резистор. Подобное резистивное заземление нейтрали ограничивает также напряжение смещения нейтрали в компенсированных сетях. В [Л1] доказана эквивалентность схем подключения высоковольтного и низковольтного резистора с точки зрения уровня перенапряжений при ОЗЗ. Результаты моделирования дугового ОЗЗ полностью совпали. Кратность уровня напряжения в обеих схемах не превышала ,5 величины фазного напряжения. Кроме подавления феррорезонансных процессов, резистор разряжает сеть в случае, когда дуга замыкается один раз за период и, фактически, является выпрямителем, приводящим к перевозбуждению индуктивности сети постоянным током. Сопротивление резистора выбирается по условию ограничения напряжения при ОЗЗ и обеспечения чувствительности защиты от ОЗЗ. На распределительных устройствах, подключаемых к питающей подстанции, необходимо применение ТН без заземления нейтрали. Одной из причин высокой повреждаемости ТН является полное отсутствие их защиты. Применение предохранителей ПКН и ПКТ неоправданно, так как их токи срабатывания значительно превышают предельно допустимые токи первичных обмоток ТН, составляющие для ТН 6 кВ - 0, А, для ТН 10 кВ - 0, А и для ТН 35 кВ - 0, А. При феррорезонансе токи достигают нескольких десятков ампер. Поэтому по рекомендации завода-изготовителя необходимо применение ТН со встроенным предохранительным устройством с током срабатывания не более 0,7 А за время срабатывания не более с, например, антирезонансных ТН типа ЗхЗНОЛП напряжением 6 кВ. Для исключения феррорезонанса целесообразно между фазным проводником и землёй подключить конденсаторную установку необходимой мощности на ток не менее 4 А. Для защиты от повреждений необходимо применение антирезонансных ТН со встроенными в ТН предохранительными устройствами, например, типа ЗхЗНОЛП напряжением кВ. На распределительных устройствах, где не требуется контроль изоляции, целесообразно применение ТН без заземления нейтрали. Если Вы используете информацию с данного ресурса на своем сайте,ставьте прямую ссылку на Raschet. В [Л1] приведены три причины возникновения ФРП: Величина ёмкости сети Сэкв должна находиться в интервале, определённом пределами изменения индуктивности ТН, то есть где: Lхх и Lн - индуктивности холостого хода и насыщения, соответственно; w - угловая частота напряжения сети. В соответствии с [Л2] эквивалентная ёмкость сети определяется из выражения: R1 - сопротивление rвт, приведенное к первичной стороне и определяемое из выражения: Ёмкости Сэкв соответствует емкостный ток сети, определяемый из выражения: Для исключения перенапряжений необходимо предусмотреть: Переходные процессы в электрических сетях с резистивным заземлением нейтрали. Технические науки - Электротехника. Защита сетей 6 - 10 кВ от перенапряжения. Способы сохранения устойчивой работы газотурбинных и газопоршневых установок при паралельной работе с энергосистемой. Схема управления огнезадерживающим клапаном КПУ-1Н с электроприводом с пружинным возвратом в формате dwg. Форматы чертежей выполненные в программе AutoCad. Автоматическое отделение поврежденного участка в сетях кВ. Схема оперативной блокировки разъединителей двухсекционного РУ кВ в формате dwg. Навигация Главная Расчеты Релейная защита и автоматика Пожарная сигнализация Электрооборудование Измерения Статьи Релейная защита и автоматика Измерительные трансформаторы напряжения Защита от замыканий на землю Защита сетей напряжением 6 10 кВ Защита сетей напряжением до 1 кВ Программы Релейная защита и автоматика Пожарная сигнализация Электрооборудование Полезная информация Оформление ПСД Установочные чертежи Схемы электрические Услуги Контакты Сотрудничество О сайте Карта сайта. Опрос Где Вы работаете? Электросети, облэнерго Наладочные предприятия Генерирующие преприятия Студент, научный работник Проектные организации.
Защита от повреждений трансформаторов напряжения 6-35 кВ при феррорезонансных процессах
Tomorrow comes today перевод
Убрать плесень с бревна
Thunderbird сделать бэкап
Как открыть файл iso с помощью winrar
Расписание 41 автобуса манушкино
Ты слышишь море текст