ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРУ ПЕРЕНАПРУГ В ЕЛЕКТРИЧНІЙ МЕРЕЖІ, ЩО ВИНИКАЮТЬ ПРИ РОБОТІ ТРАНСФОРМАТОРІВ НАПРУГИ
PDF

Ключові слова

трансформатор напруги
нелінійність
перехідний процес
індукція
перенапруги
шунтування
навантаження
схема заміщення
початкові умови
магнітні характеристики
ферорезонанс
гіперболічний синус
гістерезис

Як цитувати

Ганус , О. І. ., і Cтарков К. О. . «ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРУ ПЕРЕНАПРУГ В ЕЛЕКТРИЧНІЙ МЕРЕЖІ, ЩО ВИНИКАЮТЬ ПРИ РОБОТІ ТРАНСФОРМАТОРІВ НАПРУГИ». Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Енергетика: надійність та енергоефективність, вип. 1 (2), Липень 2021, с. 28-36, doi:10.20998/2224-0349.2021.01.05.

Анотація

Розглянуто нелінійну динамічну математичну модель трансформатора напруги та досліджено перенапруги, що виникають на елементах схеми заміщення трансформатора напруги при перехідних процесах. Визначено вплив ємності вторинних ланцюгів трансформатора напруги на кратність перенапруг у первинних ланцюгах та тривалість перехідних процесів. Використано переваги апроксимування нелінійності трансформаторів напруги гіперболічним синусом. Отримано математичні вирази, що визначають характер зміни вимушеної та вільної складових перехідного процесу в електричній мережі з трансформатором напруги. Показано, що при збільшенні ємності електричної мережі тривалість загасання перехідного процесу збільшується, а частота вимушених коливань і рівень перенапруг зменшуються. Доведено, що навіть невеликі, порівняно з первинною номінальною синусоїдальною напругою, аперіодичні складові перехідного процесу напруги можуть призвести до значних перенапруг при відключеннях трансформаторів напруги. Обґрунтовано, що на кратність перенапруг, що виникає на первинній обмотці трансформаторів напруги, впливає як опір вторинної обмотки, так і момент комутації. Показано, що замкнута вторинна обмотка погіршує процес відключення нелінійної індуктивності трансформаторів напруги. Визначено величини, до рівня яких при цьому зростають перенапруги. За результатами розрахунків визначено, що при розімкненій вторинній обмотці трансформаторів напруги тривалість перехідного процесу значно зростає. Виявлено, що зниження частоти вимушених коливань, яке відбувається при цьому, супроводжується збільшенням струмів в первинній обмотці трансформатора напруги, що є небезпечним з точки зору термічної стійкості ізоляції обмотки. Показано, що замикання вторинної обмотки трансформаторів напруги призводить до значного скорочення часу загасання перехідного процесу. Висловлено припущення щодо можливості використання даного алгоритму для забезпечення швидкого зриву (придушення) ферорезонансних процесів. Досліджено ефективність такого заходу зриву ферорезонансних процесів як короткочасне шунтування вторинної обмотки трансформаторів напруги. Визначено співвідношення параметрів електричних мереж (ємність секцій шин, нелінійність характеристик трансформаторів напруги, момент відключення тощо), при яких може наступати ферорезонансний процес і врахування яких може дозволити, з точки зору попередження ферорезонансних процесів, визначити підстанції (електричні мережі), які вимагають більш детальних досліджень. Результати аналітичних досліджень апробовано у електричних мережах АТ «Харківобленерго» та використано у системі розподілу електричної енергії для підбору конкретних трансформатори напруги для певних конфігурацій електричних мереж.

https://doi.org/10.20998/2224-0349.2021.01.05
PDF

Посилання

Ganus O., Starkov К. Povrezhdaemost' transformatorov napryazheniya v oblastnykh elektricheskikh setyakh AK «Khar'kovoblenergo» i meropriyatiya po ee snizheniyu [Damageability of voltage transformers in regional electricity networks of JSC «Kharkovoblenergo» and measures to reduce it]. Lighting Engineering & Power Engineering. 2003, no. 1, pp. 75–81.

Zhurakhivsky A. V., Kens Yu. A., Medynskyy R. V. Vplyv aproksymatsiyi veber-ampernoyi kharakterystyky na rezul'taty rozrakhunku strumu v neliniyniy induktyvnosti [Effect of the approximation of the Weber-ampere characteristic on the current calculation results for non-linear inductance]. Technical Electrodynamics. 2000, no. 6, pp. 64–69.

Ganus O., Hovorov P., Starkov К. Nadezhnost' transformatorov napryazheniya 6-10 kV i effektivnost' meropriyatiy po ee obespecheniyu [Reliability of 6-10 kV transformers and effectiveness of measures to ensure it]. Technical Electrodynamics, thematic issue: "Power Electronics and Energy Efficiency" Part 3. 2004, pp. 45–48.

Zhurakhivsky A. V., Kens Yu. A., Gorbatsky A. A. Modelyuvannya ta rozrobka prystroyiv zakhystu transformatoriv napruhy 6..35 kV [Modelling and development of protection devices for 6...35 kV transformers]. Journal of Lviv Polytechnic National University. 2000, no. 403, pp. 51–55.

Ganus O., Hovorov P., Starkov К. Überspannung in elektrischen Netzen mit Spannungswandlern. Effizienz von Geräteschutzmaßnahmen [Overvoltage in electrical networks with voltage transformers. Efficiency of equipment protection measures]. Saarbrücken, Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2017. 336 p.

Zhurakhivsky A. V., Kens Yu. A., Storchun O. L., Varetskyi Yu. O., Romanyshyn V. V., Bakhor Z. M. Prystriy zakhystu transformatoru napruhy vid poshkodzhen' pry ferorezonansnykh protsesakh u merezhakh z izol'ovanoyu neytrallyu [Device for voltage transformer protection against supercurrent damages at ferroresonance processes in circuits with insulated neutral]. Patent UA, no. 17170А, 1997.

Vishtibeev A. V., Kadomskaya K. P., Khnykov V. A. Povyshenie nadezhnosti elektricheskikh setey ustanovkoy transformatorov napryazheniya tipa NAMI [Improving the reliability of electrical networks by installing NAMI-type voltage transformers.]. Electrical Stations. 2002, no. 3, pp. 47–51.

Zhurakhivsky A. V., Kens Yu. A., Romanyshyn V. V. Nerezonuyuchyy transformator napruhy [Nonresonating voltage transformer]. Patent UA, no. 19575А, 1997.

Nazarov V. V. O transformatorakh napryazheniya i ustroystvakh kontrolya izolyatsii v setyakh 6-35 kV [About voltage transformers and insulation monitoring devices in 6-35 kV networks]. Energy and Electrification. 2002, no. 3, pp. 47–51.

Nuger B. K. Vybor velichiny rezistora v neytrali transformatora napryazheniya [Selection of resistor value in the neutral of the voltage transformer]. Efficiency and quality of power supply to industrial enterprises. Proceedings of the IV International Scientific Conference. Mariupol, PSTU, 2000. pp. 211–212.

Tugay Yu. I., Ganus О. І., Starkov К. О. Komutatsiyni perenapruhy u transformatorakh napruhy [The switching in voltage transformer]. Technical Electrodynamics. 2016, no 5, pp. 73–75. doi: https://www.doi.org/10.15407/techned2016.05.073

Ganus A. І.,. Starkov К. А, Cherkashyna V. V. Skladovi perenapruh na elementakh skhemy zamishchennya transformatora napruhy [Overvoltage components on voltage transformer displacement schemes elements]. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Energy: Reliability and Energy Efficiency. 2019, no. 29 (1354), pp. 41–46.

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Авторське право (c) 2021 Олексій Іванович Ганус, Костянтин Олександрович Cтарков