Popov, A.S.

Sayenko, Y.L.

Попов, А.С.

Саенко, Ю.Л.

Electronic archive of Ternopil National Ivan Puluj Technical University

Матеріали Міжнародної науково-технічної конференції молодих учених та студентів.  Актуальні задачі сучасних технологій – Тернопіль 11-12 грудня 2013.  242УДК 621.311 Ю.Л. Саенко, д.т.н., проф., А.С. Попов, к.т.н. ГВУЗ «Приазовский государственный технический университет», Украина.  ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ФЕРРОРЕЗОНАНСА В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ   Y.L. Sayenko, Dr., Prof., A.S. Popov, Ph.D. WAYS OF SOLVING THE FERRORESONANCE PROBLEM IN NETWORKS WITH ISOLATED NEUTRAL POINT  Известной проблемой электрических сетей с изолированной нейтралью является существование феррорезонансных процессов (ФРП) между емкостью сети и нелиней-ной индуктивностью трансформаторов напряжения контроля изоляции (ТНКИ). По данным статистики в Украине ежегодно повреждается порядка 7-10% из всех установ-ленных ТНКИ [1]. Повреждению зачастую подвергается обмотка высокого напряжения (ВН), что обусловлено термическим действием сверхтоков в данной обмотке при ФРП.  Наиболее часто феррорезонансные процессы возникают при отключении или са-моустранении однофазных замыканий на землю. При появлении напряжения нулевой последовательности избыточные заряды с фазной емкости сети начинают стекать на землю через активные проводимости сети на землю и заземленные обмотки ВН изме-рительных трансформаторов. Типовым является субгармонический феррорезонанс на частоте 25 Гц [2]. На рис. 1 приведены расчетные кривые токов в обмотке ВН транс-форматора (а), напряжение 3u0 (б), спектр напряжения 3u0 (в) для случая феррорезонан-са, возникшего в результате устранения однофазного замыкания на землю (ОЗЗ).                              а)             б)            в) Рис. 1. Расчетные кривые токов в обмотке ВН трансформатора (а), напряжения 3u0 (б), спектр напряжения 3u0 (в) в режиме субгармонического феррорезонанса  Предельно допустимым током обмотки ВН измерительных трансформаторов яв-ляется величина 0,2 А. В рассмотренном на рис. 1 случае действующее значение тока в обмотке ВН составило 0,35 А, что непременно приведет к повреждению ТН менее чем за 10 мин. Исследования показывают, что на величину тока в обмотке ВН при ФРП наибольшее влияние оказывают параметры сети и параметры ТНКИ, а именно вебер-амперная характеристика. Условно все способы защиты ТН от ФРП можно разделить на три разновидности: изменение режима нейтрали сети, применение антирезонансных конструкций ТН, ис-пользование специальных защитных устройств от феррорезонанса. Изменение режима нейтрали с изолированной на резистивную является наиболее эффективным из существующих решений, направленных на предотвращения ФРП и всецелое повышение надежности электрических сетей. В  этом случае контур нулевой последовательности шунтируется относительно малым сопротивлением, что предупре-Матеріали Міжнародної науково-технічної конференції молодих учених та студентів.  Актуальні задачі сучасних технологій – Тернопіль 11-12 грудня 2013.  243ждает стекание зарядов с емкости нулевой последовательности сети через заземленные обмотки ВН измерительных трансформаторов и развитие феррорезонансных колеба-ний. Кроме того, применение резистивной нейтрали позволяет ограничить дуговые пе-ренапряжения при ОЗЗ и повысить чувствительность земляных защит. На сегодняшний день существует несколько разновидностей резистивной нейтрали, среди которых низ-коомное или высокоомное, низковольтное или высоковольтное заземление. Выбор ис-полнения режима нейтрали определяется требованиями к электробезопасности, релей-ной защите, а также должно иметь строгое экономическое обоснование. На сегодняшний день существенное внимание уделено созданию антирезонанс-ных ТНКИ, в основу которых положено использование дополнительного трансформа-тора со сниженной номинальной индукцией. Надежность работы таких трансформато-ров оказывается выше, чем ТНКИ традиционной конструкции, однако они также могут быть подвержены  феррорезонансу и повреждаться ввиду наличия гальванической свя-зи ТНКИ с землей через нелинейную индуктивность. Автором [1] предложена конст-рукция антирезонансного ТНКИ, в которой измерение фазных напряжений осуществ-ляется с помощью емкостного делителя напряжения. Нерезонируующий трансформа-тор напряжения (НТН) оказывается абсолютно устойчивым к феррорезонансу, по-скольку не имеет гальванической связи с землей через индуктивность. В то же время следует отметить, что применение НТН накладывает некоторые ограничения на систе-му учета электроэнергии, поскольку к данному типу ТНКИ возможно подключать лишь двухэлементные счетчики. Важное место в решении проблемы существования ФРП занимает разработка и внедрение защитных устройств, основанных на селективном подключении балластных резисторов к ТНКИ. Известен ряд схем подключения защитных резисторов, среди ко-торых использование высоковольтных резисторов в обмотке ВН и нейтрали ВН транс-форматора, подключение балластных резисторов к основной или дополнительной вто-ричной обмотке ТНКИ. Среди известных на рынке устройств можно выделить Smart Load и VT Guard фирмы ABB, устройства семейства ПЗФ, а также устройство FDD. Последнее разработано авторами данной работы. Устройство FDD  подключается к об-мотке разомкнутого треугольника, в режиме реального времени измеряет напряжение 3u0 и вычисляет спектральный состав напряжения нулевой последовательности. Факт искажение данного напряжения положен в основу метода идентификации режима фер-рорезонанса. При срабатывании устройства к обмотке разомкнутого треугольника кратковременно подключается резистор величиной 8 Ом.  Кардинальным решением проблемы феррорезонанса является отказ от электро-магнитного контроля изоляции. На сегодняшний день существуют так называемые дат-чики напряжения и тока, которые приходят на смену существующим измерительным трансформаторам [3]. Кроме решения проблемы ФРП их использование позволяет по-высить точность учета электроэнергии и надежность работы релейной защиты.  Литература 1. Журахівський А.В. Ферорезонансні процеси в електромережах 10 кВ з різноти-пними трансформаторами напруги / А.В. Журахівський, Ю.А. Кенс, А.Я. Яцейко, Р.Я. Масляк // Технічна електродинаміка. – 2010. – №2. – С. 73 – 77. 2. Yuhong Yu. Study on Simulation of Ferroresonance Elimination in 10kV / Yu Yu-hong, Zhou Hao // Proc. of the Power System Transmission and Distribution Conference and Exhibition: Asia and Pacific, IEEE/PES. – 2005. – pp. 1 – 7. 3. Rahmatian F. Design and Application of Optical Voltage and Current Sensors for Re-laying / F. Rahmatian // Proc. of the Power Systems Conference and Exposition, IEEE PES. – 2006. – pp. 532 – 537.  

Ways of solving the ferroresonance problem in networks with isolated neutral poin

http://elartu.tntu.edu.ua/bitstream/123456789/4993/1/242-243.pdf

Ways of solving the ferroresonance problem in networks with isolated neutral poin

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Ternopil National Ivan Puluj Technical University