В статье рассмотрены феррорезонансные процессы в сетях с изолированной нейтралью. Представлены три решения ОАО «СЗТТ» для защиты трансформаторов напряжения от феррорезонанса: устройства СЗТн, СЗТн-2 и антирезонансная трехфазная группа 3хЗНОЛ.04(П). Приведены схемы подключения и внешний вид устройств, объясняется их преимущество перед традиционными решениями.
ОАО «Свердловский завод трансформаторов тока», г. Екатеринбург
В сетях с изолированной нейтралью, как правило, применяются заземляемые трансформаторы напряжения. Они служат для учета и контроля изоляции сети. Заземление высоковольтной обмотки фазных трансформаторов необходимо как для построения учета, так и для контроля изоляции сети, поэтому высоковольтные обмотки заземляемых трансформаторов напряжения физически связаны с землей.
Изолированная нейтраль позволяет длительно эксплуатировать сети в режиме замыкания одной из фаз на землю. Замыкания на землю приводят к перенапряжениям. Самыми распространенными являются однофазные замыкания на землю (ОЗЗ), которые могут быть или металлическими, или дуговыми. В количественном отношении такого рода замыкания превышают суммарное число остальных видов технологических отклонений, и эти режимы представляют наибольшую опасность для заземляемых трансформаторов напряжения.
Феррорезонансные процессы при однофазных дуговых замыканиях и отключениях металлических замыканий на землю в большинстве случаев приводят к повреждению трансформаторов напряжения.
В сети с изолированной нейтралью емкость сети (емкость фаз на землю) образует замкнутый резонансный контур с трансформатором напряжения. Из всего оборудования этих сетей только трансформатор напряжения соединен с землей. Соответственно, любое возмущение в сети с изолированной нейтралью, которое приведет к перезарядке фазных емкостей и появлению напряжения нулевой последовательности, потенциально может привести к феррорезонансному процессу в трансформаторе напряжения.
Согласно требованиям ПУЭ, в электрических сетях 3–35 кВ, в которых не применена компенсация емкостного тока однофазного замыкания на землю, отсутствуют генераторы и синхронные компенсаторы с непосредственным водяным охлаждением обмоток статора, а также в электрических схемах 3–35 кВ, которые могут отделяться от дугогасящих замыкающих реакторов при автоматических отключениях и оперативных переключениях в процессе отыскания места замыкания на землю, ремонтов и тому подобного, должны быть предусмотрены средства для предотвращения самопроизвольных смещений нейтрали. В цепь соединенной в разомкнутый треугольник вторичной обмотки трансформаторов напряжения 3–35 кВ, используемой для контроля изоляции, должен быть включен резистор сопротивлением 25 Ом, рассчитанный на длительное прохождение тока 4 А.
Введение резистора 25 Ом в разомкнутый треугольник трансформатора напряжения для защиты заземляемых трансформаторов напряжения от воздействия феррорезонанса – низкоэффективная мера. При значительных емкостных токах требуется снижение величины сопротивления резистора в разомкнутом треугольнике.
Специалисты ОАО «СЗТТ» разработали ряд решений для защиты заземляемых трансформаторов напряжения от воздействия феррорезонанса.
Рис. 1. Устройство для защиты трансформаторов напряжения от феррорезонанса СЗТн
Рис. 2. Схема включения СЗТн
Устройство для защиты трансформаторов напряжения СЗТн (рис. 1, 2) можно применять одновременно с защитным реле и сопротивлением 25 Ом. Параллельное подключение не влияет на защитные функции СЗТн. Использование устройства СЗТн значительно повышает антирезонансные свойства трехфазной группы. Применяется в качестве стандартного решения для защиты трансформаторов напряжения от феррорезонанса в сети.
Устройство для защиты трансформаторов напряжения СЗТн-2 (рис. 3, 4).
Рис. 3. Устройство для защиты трансформаторов напряжения СЗТн-2
Рис. 4. Схема включения СЗТн-2
СЗТн-2 обладает высокими антирезонансными свойствами и допускает эксплуатацию трансформаторов напряжения серии 3хЗНОЛ(П) без высокоомных резисторов в нейтрали. Также СЗТн-2 эффективно в составе с ЗхЗНОЛПМ(И)-6(10), 3хЗНОЛ.01ПМИ-6(10, 35), 3хЗНОЛ-35 III (рис. 5).
Рис. 5. Трехфазная группа 3хЗНОЛПМ
По своей эффективности СЗТн-2 не уступает схеме защиты от феррорезонанса с применением трансформатора напряжения нулевой последовательности (ТНП), так как имеются активные и индуктивные сопротивления, которые защищают ТН на частотах ниже 50 Гц.
Антирезонансная трехфазная группа 3хЗНОЛ.04(П) (рис. 6, 7) с заземлением нейтрали через реактор состоит из трех однофазных заземляемых трансформаторов напряжения, соединенных в звезду с выведенной нейтралью, и дополнительного трансформатора напряжения нулевой последовательности (ТНП), который включается между нейтралью звезды и землей. Вывод «Х» ТН, входящих в звезду, рассчитан на полную изоляцию, что позволяет испытывать внутреннюю изоляцию ТН полным уровнем приложенного напряжения промышленной частоты.
Рис. 6. Антирезонансная трехфазная группа 3хЗНОЛ.04(П)
Рис. 7. Схема антирезонансной трехфазной группы 3хЗНОЛ.04(П)
ТНП позволяет измерять напряжение нулевой последовательности, а его большое реактивное сопротивление эффективно предотвращает возникновение устойчивого феррорезонанса. Данная схема для защиты от феррорезонанса является наиболее эффективной, универсальной и может применяться в широком диапазоне индуктивно-емкостных параметров сетей класса напряжения 6–35 кВ.
В распоряжении ОАО «СЗТТ» имеется аккредитованный испытательный центр, который может проводить испытания прямым методом на устойчивость заземляемых трансформаторов напряжения к воздействию феррорезонанса. Главным преимуществом и уникальностью этого испытательного центра является наличие на стенде проверки устойчивости трансформаторов напряжения к однофазным дуговым замыканиям на землю силового трансформатора 6–35 кВ мощностью 730 кВА, что позволяет проводить испытания в условиях максимально приближенных к реальным.
Для проведения испытаний заземляемых трехфазных групп однофазных трансформаторов и заземляемых трехфазных трансформаторов на устойчивость к феррорезонансу разработана программа и методика испытаний ДЕНР.670115.108, которая была согласована с ПАО «Россети». Испытательный центр ОАО «СЗТТ» имеет право на проведение испытаний по этой методике, результаты испытаний будут приняты в ПАО «Россети».
Опубликовано_в журнале ИСУП № 1(109)_2024
Е. В. Игнатенко, главный конструктор
отдела измерительных трансформаторов,
ОАО «Свердловский завод
трансформаторов тока»,
г. Екатеринбург,
тел.: 8 (800) 201-0377,
e-mail: cztt@cztt.ru,
сайт: cztt.ru
_big.jpg'); "6(114)_small.jpg")