Феррорезонансные перенапряжения в сетях с изолированной нейтралью

 

 

Рис. 2.7. Схема замещения для анализа феррорезонансных перенапряжений в сети с изолированной нейтралью

 

Феррорезонансные перенапряжения представляют серьезную опасность для электроустановок сетей 6-35 кВ. Эта опасность возрастает под влиянием следующих факторов: в связи с искусственным поддерживанием повышенного значения напряжения в сети в целях обеспечения компенсации потери напряжения; с увеличением количества сезонных трансформаторных нагрузок, а следовательно слабо нагруженных трансформаторов. Использование в магнитной системе трансформаторов 6-35 кВ материалов с улучшенными характеристиками приводит к увеличению индуктивности и шунтирующей емкости трансформаторов, а следовательно, вероятности возникновения феррорезонанса.

В сетях с изолированной нейтралью феррорезонанс может развиваться в полнофазных режимах работы сети при наличии индуктивности с насыщающимся сердечником, включенной параллельно фазной емкости сети на землю. Такой индуктивностью часто оказывается обмотка трансформатора напряжения. Однако наиболее вероятной схемой для развития феррорезонанса являются неполнофазные режимы. В зависимости от параметров резонансных контуров феррорезонансные перенапряжения могут возникать на основной частоте, высших гармониках и субгармониках. Как показывают результаты многочисленных исследований и опыт эксплуатации промышленных сетей, значительные феррорезонансные перенапряжения возникают главным образом на промышленной частоте.

В сетях 6-10 кВ наблюдались случаи очень быстрого повреждения трансформаторов напряжения (ТН) контроля изоляции. Через доли минуты после возникновения однофазного замыкания сети на землю ТН начинал дымить и выходил из строя. Такие случаи наблюдаются при обрывах и падениях проводов и других несимметричных режимах в сети. Вскрытие поврежденных ТН выявляло обугливание изоляции обмотки высокого напряжения одной из фаз. Такие повреждения возможны только при четырехкратном непрерывном перевозбуждении трансформатора, что характерно для феррорезонансных процессов.

В сетях 6-10 кВ с изолированной нейтралью создаются условия для возникновения феррорезонанса между емкостью сети и индуктивностью ненагруженных трансформаторов различного вида.

 

 

Рис. 2.8. Схемы трех вариантов обрыва проводов, когда потребительский трансформатор 6-10/0,4 кВ оказывается в режиме феррорезонансного преобразователя: а - обрыв фазы А и ее заземление со стороны потребителя; б - обрыв фазы А без заземления провода; в - обрыв фазы А и ее заземление со стороны источника

 

Индуктивность питающего сеть трансформатора зашунтирована сетью высшего напряжения (35 или 110 кВ) и не может вступать в феррорезонанс с емкостью сети 6-10 кВ. Трансформаторы напряжения маломощны и не могут создавать феррорезонанс с большими емкостями разветвленной сети. Резонировать с емкостями линий в разветвленной сети с током замыкания на землю в несколько ампер ( С = 0,5-5 мкФ ) могут только силовые понижающие трансформаторы 6-10/0,4 кВ мощностью до 630-1000 кВА. Они имеют трехстержневой магнитопровод и изолированную нейтраль обмотки высокого напряжения.

Однофазное питание силовых трансформаторов в сети 6-10 кВ может быть при обрывах проводов, перегорании плавких вставок в предохранителях, неполнофазном включении разъединителей и выключателей, а образующиеся при этом варианты схем часто являются разновидностью феррорезонансного преобразователя.

U_э=1,5U_ф – наиболее распространенный случай в сетях с изолированной нейтралью, так что разрядники и ОПН в этом случае не помогут. Поэтому либо вообще не допускать такого случая (программные мероприятия), либо добавить активное сопротивление. Реле нужно в тех случаях, когда нельзя работать без разомкнутого трансформатора.

В настоящее время добавляют в нейтраль резистор, и характеристика принимает вид (рис. 2.9):

 

Рис.2.9. Влияние активного сопротивления на феррорезонанс

Вопросы для самопроверки:

1. Что означает понятие «феррорезонанс»?

2. Назовите необходимые и достаточные условия возникновения феррорезонансных перенапряжений.

 

 

Задание на самостоятельную работу.

1. С помощью графоаналитического метода найдите максимальное значение феррорезонансных перенапряжений в сети с изолированной нейтралью при обрыве провода с падением на землю.

2. С помощью графоаналитического метода найдите максимальное значение феррорезонансных перенапряжений в сети с заземленной нейтралью при обрыве двух фаз без замыкания на землю.