1.4. Выбор мощности трансформатора системы резистивного заземления нейтрали

Выбор мощности трансформаторов исходя из режима кратковременной перегрузки допустим, если используется низкоомное резистивное заземление нейтрали. Очевидно, что недостатки такого решения, проявляющиеся в повышенных потерях активной мощности, искажении формы тока вследствие насыщения, повышенных значениях температуры обмотки, не могут служить определяющими для отказа от снижения расчетной мощности трансформатора. Актуально реализовать выбор мощности трансформаторов по условиям перегрузки, что существенно снижает затраты на их установки и предоставляет возможность размещения непосредственно в ячейках КРУ.

В первую очередь необходимо определиться с температурным режимом работы трансформатора в условиях кратковременной перегрузки. Значения аварийных перегрузок, приводимые в ПТЭ, не могут служить оценкой допустимого режима в случае низкоомного заземления нейтрали, так как ограничиваются минутами, а ОЗЗ отключается релейной защитой за секунды. Необходимо выполнить самостоятельные расчеты.

Изменение температуры масла трансформатора во времени описывается следующей формулой [4]

 

                            ,                                (1. 16)

 

где Т = 2, 5 ч – постоянная времени.

Поскольку режим увеличенных токов в трансформаторе кратковременный – ОЗЗ отключается защитой, то перегрева масла за 1–3 с практически не успевает произойти. Поэтому, температурный режим трансформатора определяется только нагревом обмотки.

Формула для определения в установившемся режиме перегрева  обмотки над температурой масла при нагрузке, отличной от номинальной, следующая

                             ,                                         (1. 17)

 

где – превышение температуры обмотки в наиболее нагретой точке при температуре масла в верхних слоях при номинальной нагрузке;

 – коэффициент загрузки трансформатора;

m – коэффициент, зависящий от системы охлаждения трансформатора; для системы охлаждения «М» с естественной циркуляцией масла m = 0, 8.

В соответствии с нагрузочными характеристиками, для трансформаторов с системой охлаждения «М» принимаем = 43^о С.

При установившихся коротких замыканиях температура обмотки не должна превышать 240 ^оС. Полагая начальную температуру воздуха равной 40 ^оС, находим, что   Постоянная времени нагрева обмотки Т_об не превышает нескольких минут. Примем, что Т_об = 60 с. Поскольку при отсутствии ОЗЗ трансформатор работает практически на холостом ходу считаем, что температуры масла и обмотки в исходном режиме совпадают. Время действия релейной защиты – t_р. Тогда, записывая аналогичное (1. 17) уравнение для обмотки, имеем

 

              .             (1. 18)

 

На рис. 1. 12 по выражению (1. 18) построена зависимость допустимой выдержки времени релейной защиты от коэффициента загрузки трансформатора с резистивно заземленной нейтралью.

 

Рис. 1. 12. Предельная кратность токовой нагрузки трансформатора

 

Трансформаторы напряжением 6–10/0, 4 кВ имеют напряжение короткого замыкания в пределах 4, 5–5, 5 %. Тогда при глухом заземлении нейтрали (сопротивление резистора равно нулю) предельно возможный коэффициент загрузки трансформатора по току составит . Таким образом, уставки времени не более 2 с, рис. 1. 12, удовлетворяют любой величине резистора и обеспечивают термическую стойкость обмотки трансформатора, т. к. резистор уменьшает ток, протекающий через трансформатор.

В общем случае задается максимальное время выдержки релейной защиты от ОЗЗ и по кривой рис. 1. 12 находится максимально допустимый коэффициент загрузки трансформатора. По известным коэффициенту загрузки и максимальному току находится расчетный номинальный ток трансформатора:

                             ,  

                                      

в соответствии с которым принимается ближайший больший по току (мощности) стандартный трансформатор.

Очевидно, что выбранный таким образом трансформатор и работающий в экстремальном режиме, будет являться слабым звеном с позиций надежности в системе электроснабжения. Поэтому целесообразно принять трансформатор, следующий по ступени номинальной мощности.

Высокоомное заземление нейтрали предполагает длительный режим работы трансформатора. На рис. 1. 13 приведена схема замещения сети в режиме металлического ОЗЗ. На основании выше приведенных соотношений между параметрами, в схеме замещения пренебрегли всеми линейными сопротивлениями (см. рис. 1. 8), т. к. величина токов будет определяться исключительно емкостными сопротивлениями.

Рис. 1. 13. Схема замещения системы электроснабжения при ОЗЗ

 

При установке высоковольтных резисторов сопротивления намагничивания трансформатора для токов прямой, обратной и нулевой последовательностей одинаковые и . Если же используется низковольтное резистивное заземление, включаемое в разомкнутый треугольник обмотки низшего напряжения трансформатора, то для обычного трехстержневого силового трансформатора сопротивление токам нулевой последовательности  уменьшается в сравнении с  на порядок и более и оно оказывает существенное влияние на уровень токов, протекающих через трансформатор. Сам трансформатор интенсивно нагревается токами нулевой последовательности. В этом случае необходимо использовать специальные бронестержневые трансформаторы (как и измерительные трансформаторы напряжения), что делает их существенно дороже обычных. Таким образом, экономия за счет применения низковольтного резистора перекрывается дополнительными расходами на специальный трансформатор, в связи с чем низковольтные резистивное заземление не получило распространения.

Поскольку ток холостого хода для силовых трансформаторов менее 1 %, ветвью намагничивания в схеме замещения на рис. 1. 13 пренебрегают.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: