Применение технологий управления коммутацией выключателей

Page 1
background image

Page 2
background image

96

СЕТИ

РОССИИ

п

о

д

с

т

а

н

ц

и

и

подст

анции

ВВЕДЕНИЕ

Броски

 

тока

 

намагничивания

 

(

БТН

), 

возникающие

 

при

 

включении

 

ненагруженных

 

силовых

 

трансфор

-

маторов

являются

 

известной

 

про

-

блемой

 

для

 

электротехнического

 

оборудования

БТН

 

и

 

сопровожда

-

ющие

 

их

 

перенапряжения

 

оказыва

-

ют

 

негативное

 

влияние

 

на

 

обмотки

 

силовых

 

трансформаторов

 

и

 

комму

-

тирующие

 

их

 

высоковольтные

 

вы

-

ключатели

снижая

 

их

 

эксплуатаци

-

онный

 

ресурс

ухудшают

 

качество

 

электроэнергии

 

из

-

за

 

возникнове

-

ния

 

при

 

БТН

 

нехарактерных

 

для

 

нормального

 

режима

 

работы

 

элек

-

трической

 

сети

 

гармонических

 

со

-

ставляющих

 

тока

 

и

 

напряжения

а

 

также

 

могут

 

привести

 

к

 

неправиль

-

ной

 

работе

 

оборудования

 

релейной

 

защиты

 

и

 

т

.

д

Указанные

 

проблемы

 

актуальны

 

как

 

для

 

энергокомпаний

так

 

и

 

для

 

промышленных

 

предпри

-

ятий

в

 

особенности

 

для

 

тех

 

из

 

них

где

 

производственный

 

цикл

 

тре

-

бует

 

частых

 

коммутаций

 

силовых

 

трансформаторов

Например

на

 

металлургических

 

предприятиях

 

число

 

коммутаций

 

электропечных

 

трансформаторов

 

в

 

процессе

 

одной

 

плавки

 

может

 

достигать

 

нескольких

 

десятков

.

Применение 

технологий управления 

коммутацией 

выключателей 

В статье рассмотрены различные способы управления 
коммутацией высоковольтных выключателей с трёхфаз-
ным и пофазным управлением для снижения бросков 
тока намагничивания при включении ненагруженных 
силовых трансформаторов. Приведены сравнительные 
результаты моделирования различных способов управ-
ления коммутацией силовых трансформаторов, прове-
дённого специалистами канадской компании Vizimax 
Inc., а также даны основные требования к функциональ-
ным возможностям интеллектуальных устройств управ-
ления коммутацией высоковольтных выключателей.

Азиз ИЖДИР (Aziz Ijdir), ведущий инженер

 по применению продукции,

 Пьер ТАЙФЕР (Pierre Taillefer),

 технический директор, Vizimax Inc.,

Сергей БАЛАШОВ, заместитель генерального директора 

по информационно-технологическим системам,

 Денис ЖУРАВЛЕВ, ведущий инженер, к.т.н.,

 ОАО «ВНИИР» 


Page 3
background image

97

 6 (27), 

ноябрь

декабрь

, 2014

БТН

 

при

 

включении

 

ненагружен

-

ного

 

трансформатора

как

 

прави

-

ло

характеризуются

 

значительным

 

увеличением

 

тока

 

до

 

значений

многократно

 

превышающих

 

номи

-

нальное

медленным

 

затуханием

 

апериодической

 

составляющей

 

и

 

присутствием

 

в

 

составе

 

кривой

 

большого

 

количества

 

чётных

 

гармо

-

ник

 (

в

 

основном

 

второй

). 

Величина

 

БТН

 

при

 

включении

 

ненагруженно

-

го

 

силового

 

трансформатора

 

опре

-

деляется

 

не

 

только

 

его

 

конструк

-

тивными

 

характеристиками

но

 

также

 

значениями

 

фазных

 

напря

-

жений

 

источника

 

питания

 

в

 

момент

 

включения

 

фаз

 

трансформатора

Это

 

объясняется

 

тем

что

 

после

 

от

-

ключения

 

трансформатора

 

в

 

его

 

магнитопроводе

 

сохраняется

 

оста

-

точный

 

магнитный

 

поток

 

индукции

наличие

 

которого

 

при

 

включении

 

трансформатора

 

в

 

неблагоприят

-

ный

 

момент

 

времени

 

может

 

приве

-

сти

 

к

 

увеличению

 

БТН

 

в

 

фазе

Таким

 

образом

учёт

 

значений

 

остаточно

-

го

 

магнитного

 

потока

 

индукции

 

в

 

фазах

 

трансформатора

 

при

 

выборе

 

оптимального

 

момента

 

его

 

включе

-

ния

 

позволяет

 

значительно

 

снизить

 

значение

 

БТН

Расчёт

 

значений

 

остаточного

 

магнитного

 

потока

 

и

 

выбор

 

опти

-

мальных

 

моментов

 

включения

 

фаз

 

выключателя

 

при

 

включении

 

нена

-

груженного

 

силового

 

трансформа

-

тора

 

должны

 

осуществляться

 

авто

-

матически

 

устройством

 

управления

 

коммутацией

  (

УУК

выключателя

При

 

использовании

 

такого

 

устрой

-

ства

 

для

 

управления

 

коммутацией

 

выключателя

 

могут

 

быть

 

примене

-

ны

 

различные

 

способы

 

включения

 

трансформатора

позволяющие

 

снизить

 

значения

 

БТН

Выбор

 

кон

-

кретного

 

способа

 

зависит

 

от

 

ряда

 

факторов

таких

 

как

 

тип

 

применя

-

емого

 

выключателя

  (

с

 

трёхфазным

 

или

 

пофазным

 

управлением

), 

на

-

личие

 

информации

 

об

 

остаточном

 

магнитном

 

потоке

 

в

 

фазах

 

в

 

момент

 

отключения

 

трансформатора

 

и

 

т

.

д

Для

 

оценки

 

эффективности

 

управляемого

 

включения

 

трансфор

-

матора

 

специалистами

 

канадской

 

компании

 Vizimax Inc. 

было

 

про

-

ведено

 

моделирование

 

различных

 

способов

 

включения

 

трансформато

-

ра

 

и

 

сделан

 

сравнительный

 

анализ

 

полученных

 

в

 

результате

 

значений

 

БТН

При

 

проведении

 

эксперимен

-

тов

 

использовалась

 

программно

-

аппаратная

 

установка

структурная

 

схема

 

которой

 

приведена

 

на

 

рис

. 1. 

В

 

состав

 

установки

 

входит

 

трёх

-

фазный

 

источник

 

G

 

переменного

 

напряжения

 50 

В

 

с

 

частотой

 60 

Гц

модель

 

выключателя

 

Q

 

с

 

пофазным

 

приводом

 

и

 

задаваемым

 

временем

 

коммутации

 

полюсов

модель

 

транс

-

форматора

 

T

 

со

 

схемой

 

соединения

 

обмоток

 

Y

н

/

 - 1

а

 

также

 

устройство

 

управления

 

коммутацией

 (

УУК

), 

мо

-

ниторинга

 

и

 

диагностики

 

выклю

-

чателей

 

типа

 

SynchroTeq Plus

 

со

 

встроенным

 

модулем

 

расчёта

 

оста

-

точного

 

магнитного

 

потока

 

индукции

 

в

 

магнитопроводе

 

трансформатора

 

и

 

специализированное

 

программ

-

ное

 

обеспечение

 

для

 

работы

 

с

 

обо

-

рудованием

В

 

качестве

 

исходной

 

информации

 

для

 

осуществления

 

управляемого

 

включения

 

транс

-

форматора

 

в

 

УУК

 

вводятся

 

анало

-

говые

 

сигналы

 

тока

 

I

напряжения

 

со

 

стороны

 

источника

 

питания

 

U

сети

 

и

 

со

 

стороны

 

обмоток

 

высокого

 

на

-

пряжения

 

трансформатора

 

U

тр

.

ВН

 

для

 

расчёта

 

остаточного

 

магнитного

 

по

-

тока

 

при

 

отключении

 

трансформа

-

тора

а

 

также

 

дискретные

 

сигналы

 

о

 

положении

 

выключателя

 

с

 

его

 

вспо

-

могательных

 

контактов

 (52

a

 — 

нор

-

мально

 

открытые

, 52

b

 — 

нормаль

-

но

 

закрытые

). 

При

 

поступлении

 

на

 

дискретный

 

вход

 

внешней

 

команды

 

«

Включить

» 

УУК

 

автоматически

 

рас

-

считывает

в

 

какой

 

момент

 

време

-

ни

 

должны

 

быть

 

поданы

 

команды

 

на

 

коммутацию

 

фаз

 

выключателя

 

для

 

реализации

 

выбранного

 

способа

 

включения

после

 

чего

 

воздействует

 

дискретными

 

выходами

 

на

 

электро

-

магниты

 

управления

 

выключателем

 

в

 

нужные

 

моменты

 

времени

Все

 

аналоговые

 

и

 

дискретные

 

сигналы

 

при

 

каждом

 

эксперименте

 

фиксиро

-

вались

 

встроенным

 

в

 

УУК

 

осцилло

-

графом

 

для

 

последующего

 

анализа

 

и

 

оценки

 

эффективности

 

рассма

-

триваемых

 

способов

 

управляемого

 

включения

 

ненагруженного

 

транс

-

форматора

УПРАВЛЯЕМОЕ

 

ВКЛЮЧЕНИЕ

 

ТРАНСФОРМАТОРА

 

ВЫКЛЮЧАТЕЛЕМ

 

С

 

ПОФАЗНЫМ

 

УПРАВЛЕНИЕМ

Для

 

анализа

 

эффективности

 

управляемого

 

включения

 

ненагру

-

женного

 

силового

 

трансформатора

 

выключателем

 

с

 

пофазным

 

управ

-

лением

 

было

 

проведено

 

несколь

-

ко

 

экспериментов

 

для

 

различных

 

значений

 

остаточного

 

магнитного

 

потока

 

индукции

 

в

 

магнитопроводе

 

трансформатора

Фазные

 

углы

 

на

-

пряжения

 

U

тр

.

ВН

 

в

 

момент

 

отключе

-

ний

 

имели

 

случайное

 

значение

для

 

того

 

чтобы

 

значение

 

остаточного

 

магнитного

 

потока

 

в

 

экспериментах

 

было

 

различным

Во

 

всех

 

случаях

 

снижение

 

БТН

 

достигалось

 

за

 

счёт

 

того

что

 

одна

 

из

 

фаз

 

включалась

 

первой

 

в

 

рассчитываемый

 

момент

 

времени

а

 

две

 

оставшиеся

 — 

одновременно

 

через

 

заданный

 

интервал

 

времени

Ниже

 

приведе

-

ны

 

результаты

 

трёх

 

экспериментов

 

(

 1—3) 

по

 12 

опытов

 

отключения

 

и

 

последующего

 

управляемого

 

вклю

-

чения

 

трансформатора

наглядно

 

демонстрирующих

 

возможности

 

применения

 

управления

 

коммута

-

цией

 

для

 

снижения

 

БТН

 

при

 

вклю

-

чении

 

ненагруженного

 

трансфор

-

матора

 

выключателем

 

с

 

пофазным

 

управлением

.

Рис

. 1. 

Структурная

 

схема

 

установки

 

для

 

моделирования

 

управляемого

 

включения

 

ненагруженного

 

трансформатора

 

Устройство

 

управления

 

коммутацией

мониторинга

 

и

 

диагностики

 

выключателя

Внешние

 

датчики

 

(

температура

давление

 

и

 

т

.

д

.)

G

U

сети

U

тр

,

ВН

Q

T

Вклю

чить

Отклю

чить

52

а

52b

I

«

Включить

»

Внешние

 

команды

:

«

Отключить

»


Page 4
background image

98

СЕТИ РОССИИ

В

 

экспериментах

 

 1 

и

 2 

рас

-

смотрен

 

способ

 

управляемого

 

включения

 

трансформатора

при

 

котором

 

первой

 

включается

 

фаза

 

с

 

наибольшим

 

абсолютным

 

значе

-

нием

 

остаточного

 

магнитного

 

пото

-

ка

 

индукции

 

в

 

магнитопроводе

Её

 

управляемое

 

включение

 

осущест

-

вляется

 

при

 

таком

 

мгновенном

 

значении

 

напряжения

 

U

сети

 

в

 

фазе

чтобы

 

величина

 

периодической

 

составляющей

 

магнитного

 

потока

 

в

 

фазе

 

в

 

первый

 

момент

 

после

 

её

 

включения

 

равнялась

 

значению

 

остаточного

 

магнитного

 

потока

Две

 

другие

 

фазы

 

включаются

 

одновре

-

менно

 

через

 

заданную

 

выдержку

 

времени

равную

 

целому

 

числу

 

по

-

лупериодов

 

после

 

первого

 

перехода

 

через

 

ноль

 

напряжения

 

в

 

фазе

ко

-

торая

 

была

 

включена

 

первой

В

 

экс

-

перименте

 

 1 

выдержка

 

времени

  

выбрана

 

равной

 9 

полупериодам

 

промышленной

 

частоты

в

 

экспери

-

менте

 

 2 — 1 

полупериоду

В

 

эксперименте

 

 3 

рассмо

-

трен

 

способ

 

управляемого

 

включе

-

ния

 

трансформатора

при

 

котором

 

первая

 

фаза

 

включается

 

без

 

учёта

 

значения

 

остаточного

 

магнитного

 

потока

 

при

 

максимальном

 

значе

-

нии

 

напряжения

чтобы

 

величина

 

периодической

 

составляющей

 

маг

-

нитного

 

потока

 

в

 

фазе

 

в

 

первый

 

момент

 

после

 

её

 

включения

 

равня

-

лась

 

нулю

Две

 

другие

 

фазы

как

 

и

 

в

 

эксперименте

 

 1, 

включаются

 

одновременно

 

через

 9 

полуперио

-

дов

 

после

 

первого

 

перехода

 

через

 

ноль

 

напряжения

 

в

 

фазе

которая

 

была

 

включена

 

первой

Такое

 

включение

 

может

 

использоваться

когда

 

нет

 

информации

 

об

 

остаточ

-

ном

 

магнитном

 

потоке

Например

при

 

отсутствии

 

возможности

 

из

-

мерения

 

напряжения

 

на

 

стороне

 

коммутируемого

 

трансформатора

 

(

U

тр

.

ВН

), 

которое

 

необходимо

 

для

 

расчёта

 

остаточного

 

магнитного

 

потока

или

 

при

 

первом

 

включении

 

трансформатора

 

после

 

наладки

 

УУК

Важно

 

отметить

что

 

при

 

рас

-

сматриваемом

 

способе

 

включения

 

наибольший

 

БТН

 

в

 

большинстве

 

случаев

 

будет

 

в

 

фазе

которая

 

за

-

мыкается

 

первой

Поэтому

 

для

 

обеспечения

 

равномерного

 

из

-

носа

 

контактов

 

полюсов

 

выклю

-

чателя

 

при

 

включениях

 

ненагру

-

женного

 

трансформатора

 

в

 

УУК

 

целесообразно

 

использовать

 

алго

-

ритм

 

автоматического

 

чередова

-

ния

 

фазы

включаемой

 

первой

В

 

табл

. 1 

приведены

 

полученные

 

в

 

ходе

 

экспериментов

 

 1—3 

наи

-

большие

 

значения

 

тока

 

в

 

фазах

 

при

 

БТН

отнесённые

 

к

 

значению

 

номи

-

нального

 

тока

 

трансформатора

По

 

приведённым

 

в

 

табл

. 1 

ре

-

зультатам

   

можно

 

заключить

что

 

рассмотренные

 

способы

 

управля

-

емого

 

включения

 

ненагруженного

 

трансформатора

 

выключателем

 

с

 

пофазным

 

управлением

 

позволили

 

обеспечить

 

среднюю

 

величину

 

бро

-

сков

 

тока

 

намагничивания

 

в

 

преде

-

лах

 

значения

 

номинального

 

тока

 

трансформатора

При

 

этом

 

учёт

 

остаточного

 

значения

 

магнитного

 

потока

 

индукции

 

в

 

магнитопроводе

 

позволяет

 

снижать

 

БТН

 

наиболее

 

эффективно

При

 

увеличении

 

ин

-

тервала

 

времени

 

между

 

момента

-

ми

 

включения

 

первой

 

фазы

 

и

 

двух

 

других

 

фаз

 

наблюдалось

 

некоторое

 

снижение

 

среднего

 

значения

 

БТН

Однако

 

важно

 

учитывать

что

 

при

 

управляемом

 

включении

 

трансфор

-

маторов

 

с

 

заземлённой

 

нейтралью

 

в

 

течение

 

указанного

 

интервала

 

времени

 

будет

 

иметь

 

место

 

несим

-

метричный

 

режим

сопровождаю

-

щийся

 

протеканием

 

тока

 

нулевой

 

последовательности

Для

 

обеспе

-

чения

 

правильной

 

работы

 

токовых

 

защит

 

нулевой

 

последовательности

 

этот

 

режим

 

должен

 

быть

 

учтён

 

при

 

выборе

 

их

 

параметров

 

срабатыва

-

ния

Проведённые

 

компанией

 

Vizimax Inc. 

испытания

 

способов

 

управляемого

 

включения

 

ненагру

-

женных

 

трансформаторов

 

выклю

-

чателями

 

с

 

пофазным

 

управлением

 

на

 

реальном

 

оборудовании

 

энего

-

объектов

 

показали

что

 

учёт

 

остаточ

-

ного

 

магнитного

 

потока

 

позволяет

 

снизить

 

значение

 

БТН

 

практически

 

до

 

значений

 

намагничивающего

 

тока

 

в

 

пределах

 0,3—5% 

от

 

номи

-

нального

 

тока

 

трансформатора

В

 

идеальном

 

случае

 

при

 

управля

-

емом

 

включении

 

первой

 

фазы

 

в

 

момент

 

времени

когда

 

величина

 

периодической

 

составляющей

 

маг

-

нитного

 

потока

 

в

 

фазе

 

равна

 

значе

-

нию

 

остаточного

 

магнитного

 

потока

Номер

 

опыта

Наибольшее

 

значение

 

тока

 

в

 

фазе

 

при

 

БТН

о

.

е

.

Включение

 

первой

 

фазы

 

с

 

учётом

 

остаточного

 

магнитного

 

потока

 

индукции

Включение

 

первой

 

фазы

 

при

 

U

max

Эксперимент

 

 1 

Эксперимент

 

 2 

Эксперимент

 

 3

1

0,365

0,390

1,000

2

0,400

0,440

0,400

3

0,370

0,317

0,660

4

0,387

0,350

0,533

5

0,342

0,460

1,200

6

0,395

0,390

1,040

7

0,350

0,370

1,170

8

0,370

0,300

1,170

9

0,395

0,350

0,800

10

0,320

0,470

0,470

11

0,310

0,340

1,280

12

0,387

0,340

0,530

Среднее

 

значение

0,366

0,376

0,854

Табл

. 1. 

Наибольшие

 

значения

 

тока

 

в

 

фазах

 

при

 

БТН

 

в

 

ходе

 

экспериментов

 

 1—3


Page 5
background image

99

 6 (27), 

ноябрь

декабрь

, 2014

переходный

 

процесс

 

со

 

свободной

 

составляющей

 

магнитного

 

потока

 

не

 

возникает

 

и

соответственно

не

 

возникает

 

БТН

На

 

практике

 

не

 

всег

-

да

 

удаётся

 

полностью

 

исключить

 

переходный

 

процесс

 

по

 

таким

 

при

-

чинам

как

 

влияние

 

погрешностей

 

измерительных

 

трансформаторов

 

и

 

датчиков

нестабильность

 

и

 

возмож

-

ные

 

неконтролируемые

 

отклонения

 

времени

 

коммутации

 

выключателя

 

и

 

т

.

д

., 

однако

 

в

 

большинстве

 

случа

-

ев

 

управляемое

 

включение

 

выклю

-

чателя

 

позволяет

 

эффективно

 

мини

-

мизировать

 

БТН

Далее

 

в

 

качестве

 

примера

 

приведены

 

схема

 

и

 

ре

-

зультаты

 

испытаний

которые

 

были

 

проведены

 

компанией

 Vizimax Inc. 

в

 2012 

году

 

на

 

гидроэлектростан

-

ции

 Hydro Bear Creek, 

Канада

В

 

ходе

 

испытаний

 

было

 

выпол

-

нено

 18 

циклов

 

отключения

 

и

 

по

-

следующего

 

включения

 

ненагру

-

женного

 

трансформатора

 138 

кВ

16 

МВА

 

баковым

 

выключателем

 

с

 

пофазным

 

управлением

 (

рис

. 2):

• 

опыты

 1—8 — 

неуправляемое

 

трёхфазное

 

включение

;

• 

опыты

 9—14 — 

управляемое

 

включение

 

первой

 

фазы

 

с

 

учё

-

том

 

остаточного

 

магнитного

 

потока

 

индукции

одновремен

-

ное

 

включение

 

двух

 

других

 

фаз

 

через

 9 

полупериодов

;

• 

опыты

 15—18 — 

управляемое

 

включение

 

первой

 

фазы

 

при

 

U

max

одновременное

 

включение

 

двух

 

других

 

фаз

 

через

 9 

полупе

-

риодов

.

При

 

включении

 

трансформато

-

ра

 

фиксировалось

 

максимальное

 

значение

 

тока

 

в

 

фазах

 

при

 

БТН

На

 

рис

. 3 

приведены

 

результаты

 

изме

-

рений

 

БТН

 

при

 

включении

 

транс

-

форматора

выраженные

 

в

 

относи

-

тельных

 

единицах

 

к

 

номинальному

 

току

 

трансформатора

.

УПРАВЛЯЕМОЕ

 

ВКЛЮЧЕНИЕ

 

ТРАНСФОРМАТОРА

 

ВЫКЛЮЧАТЕЛЕМ

 

С

 

ТРЁХФАЗНЫМ

 

УПРАВЛЕНИЕМ

В

 

распределительных

 

электри

-

ческих

 

сетях

 6—110 

кВ

 

в

 

настоя

-

щее

 

время

 

наибольшее

 

распро

-

странение

 

имеют

 

выключатели

 

с

 

трёхфазным

 

приводом

все

 

полюса

 

которых

 

коммутируются

 

одновре

-

менно

 

при

 

получении

 

соответству

-

ющей

 

общей

 

команды

 

включения

 

или

 

отключения

Проведённый

 

специалистами

 Vizimax Inc. 

анализ

 

показал

что

 

использование

 

УУК

 

с

 

учётом

 

остаточного

 

магнитного

 

потока

 

в

 

магнитопроводе

 

транс

-

форматора

 

позволяет

 

снижать

 

БТН

 

даже

 

в

 

случаях

когда

 

для

 

коммута

-

ции

 

используются

 

выключатели

 

с

 

трёхфазным

 

управлением

В

 

рас

-

смотренном

 

ниже

 

способе

 

вклю

-

чения

 

ненагруженного

 

трансфор

-

Рис

. 2. 

Схема

 

испытаний

 

способов

 

управляемого

 

включения

 

ненагруженного

 

трансформатора

проведённых

 Vizimax Inc. 

на

 

ГЭС

 Hydro Bear Creek, 

Канада

, 2012 

г

Рис

. 3. 

Результаты

 

измерения

 

БТН

 

при

 

включении

 

ненагруженного

 

трансформатора

ГЭС

 Hydro Bear Creek, 

Канада

, 2012 

г

.

3,5

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0

0 2 3 4 

5 6 7 

8 9 10 11 

12 

13 14 15 16 

17 18

Номер

 

эксперимента

Бросок

 

тока

 

намагничивания

о

.

е

.

Датчик

 

внешней

 

температуры

Вкл

./

Откл

.

Датчики

 

напряжения

 

на

 

вводе

 

трансформатора

К

 

электрической

  

сети

 138 

кВ

Баковый

 

выключатель

 

с

 

пофазным

 

управлением

Трансформатор

 

/Y

н

, 16 

МВА

13,8/138 

кВ

Генератор

16 

МВА

13,8 

кВ

К

 

системе

 

собственных

 

нужд

Аварийный

 

дизельный

 

генератор

U

тр

,

ВН

U

сети

52

а

,

52b

I


Page 6
background image

100

СЕТИ РОССИИ

матора

 

для

 

снижения

 

БТН

 

должны

 

быть

 

удовлетворены

 

следующие

 

требования

:

•  

максимально

 

возможный

 

остаточный

 

магнитный

 

поток

 

индукции

 

в

 

магнитопроводе

 

трансформатора

 

должен

 

иметь

 

достаточно

 

большое

 

значение

;

• 

трёхфазное

 

отключение

 

транс

-

форматора

 

должно

 

быть

 

управ

-

ляемым

 

и

 

осуществляться

 

в

 

такой

 

момент

когда

 

значения

 

остаточного

 

магнитного

 

потока

 

в

 

фазах

 

равняются

 0, -

Ф

ост

, +

Ф

ост

.

Для

 

анализа

 

эффективности

 

при

-

менения

 

УУК

 

с

 

целью

 

снижения

 

БТН

 

при

 

управляемом

 

включении

 

нена

-

груженного

 

трансформатора

 

выклю

-

чателем

 

с

 

трёхфазным

 

приводом

 

на

 

установке

 

для

 

моделирования

  (

см

рис

. 1) 

проведены

 

два

 

эксперимен

-

та

  (

 4 

и

 5), 

по

 10 

опытов

 

отклю

-

чения

 

и

 

последующего

 

включения

 

трансформатора

 

в

 

каждом

В

 

эксперименте

 

 4 

управляе

-

мое

 

трёхфазное

 

отключение

 

транс

-

форматора

 

осуществляется

 

таким

 

образом

чтобы

 

выполнялось

 

ука

-

занное

 

выше

 

условие

 

равенства

 

остаточных

 

магнитных

 

потоков

 

в

 

фазах

 

значениям

 0, -

Ф

ост

, +

Ф

ост

Управляемое

 

включение

 

осущест

-

вляется

 

при

 

таком

 

же

 

значении

 

фазного

 

угла

 

напряжения

 

фазы

 

А

при

 

котором

 

выполнялось

 

предше

-

ствующее

 

отключение

 

трансфор

-

матора

На

 

рис

. 4 

приведены

 

при

-

меры

 

осциллограмм

полученных

 

в

 

ходе

 

одного

 

из

 

опытов

слева

 — 

осциллограмма

 

магнитного

 

потока

 

индукции

 

в

 

фазах

 

при

 

управляе

-

мом

 

отключении

 

трансформатора

 

при

 

значении

 

фазного

 

угла

 

напря

-

жения

 

на

 

трансформаторе

 

в

 

фазе

 

А

 

U

тр

.

ВН

,

А

равного

 -90 

эл

град

.; 

справа

 — 

осциллограмма

 

БТН

 

при

 

последующем

 

включении

 

транс

-

форматора

 

и

 

аналогичном

 

значе

-

нии

 

фазного

 

угла

 

напряжения

 

ис

-

точника

 

питания

 

в

 

фазе

 

А

 

U

сети

А

.

В

 

эксперименте

 

 5 

отключе

-

ние

 

осуществлялось

 

в

 

случайно

 

вы

-

бранный

 

момент

 

времени

 

таким

 

образом

чтобы

 

условие

 

равенства

 

остаточных

 

магнитных

 

потоков

 

в

 

фазах

 

значениям

 0, -

Ф

ост

, +

Ф

ост

 

не

 

выполнялось

после

 

чего

 

выпол

-

нялось

 

управляемое

 

включение

 

ненагруженного

 

трансформато

-

ра

Угол

 

включения

 

выбирался

 

по

 

фазе

 

с

 

наибольшим

 

абсолютным

 

значением

 

остаточного

 

магнитно

-

го

 

потока

 

таким

 

образом

чтобы

 

величина

 

периодической

 

состав

-

ляющей

 

магнитного

 

потока

 

в

 

этой

 

фазе

 

в

 

первый

 

момент

 

после

 

её

 

включения

 

равнялась

 

значению

 

остаточного

 

магнитного

 

потока

 

в

 

ней

На

 

рис

. 5 

приведены

 

при

-

меры

 

осциллограмм

полученных

 

в

 

ходе

 

одного

 

из

 

опытов

слева

 — 

осциллограмма

 

магнитного

 

потока

 

индукции

 

в

 

фазах

 

при

 

неуправ

-

ляемом

 

отключении

 

трансфор

-

матора

максимальное

 

значение

 

остаточного

 

магнитного

 

потока

 

в

 

фазе

 

А

 

составляет

 0,55 

о

.

е

.; 

спра

-

ва

 — 

осциллограмма

 

БТН

 

при

 

по

-

Рис

. 4. 

Осциллограммы

 

при

 

управляемом

 

отключении

 

и

 

значениях

 

остаточного

 

магнитного

 

потока

 0, -

Ф

ост

+

Ф

ост

 

и

 

последующем

 

управляемом

 

включении

 (

эксперимент

 

 4)

Рис

. 5. 

Осциллограммы

 

при

 

неуправляемом

 

отключении

 

и

 

последующем

 

управляемом

 

включении

 

(

эксперимент

 

 5)


Page 7
background image

101

 6 (27), 

ноябрь

декабрь

, 2014

следующем

 

включении

 

трансфор

-

матора

 

и

 

значении

 

фазного

 

угла

 

напряжения

 

фазы

 

А

 

U

сети

А

равного

 

57 

эл

град

.

В

 

табл

. 2 

приведены

 

полученные

 

в

 

ходе

 

экспериментов

 

 4 

и

 5 

наи

-

большие

 

значения

 

тока

 

в

 

фазах

 

при

 

БТН

отнесённых

 

к

 

значению

 

номи

-

нального

 

тока

 

трансформатора

По

 

приведенным

 

в

 

табл

. 2 

ре

-

зультатам

 

можно

 

заключить

что

 

управление

 

моментом

 

отключения

 

трансформатора

 

для

 

выполнения

 

условия

 

равенства

 

остаточных

 

маг

-

нитных

 

потоков

 

в

 

фазах

 

значениям

 

0, -

Ф

ост

, +

Ф

ост

 

позволяет

 

значительно

 

снизить

 

БТН

 

при

 

его

 

последующем

 

управляемом

 

включении

  (

экспери

-

мент

 

 4).

Необходимо

 

отметить

что

 

при

 

использовании

 

для

 

трансформато

-

ров

 

выключателей

 

с

 

трёхфазным

 

управлением

 

наиболее

 

эффектив

-

ное

 

снижение

 

БТН

 

достижимо

 

при

 

условии

 

обеспечения

 

минимально

 

возможной

 

разновременности

 

за

-

мыкания

 

полюсов

 

выключателя

В

 

реальных

 

условиях

 

разновре

-

менность

 

замыкания

 

полюсов

 

вы

-

ключателя

 

обуславливается

 

такими

 

факторами

как

 

нестабильность

 

времени

 

механической

 

коммута

-

Номер

 

опыта

Наибольшее

 

значение

 

тока

 

в

 

фазе

 

при

 

БТН

о

.

е

.

Эксперимент

 

 4

Эксперимент

 

 5

1

1,480

2,050

2

1,240

2,050

3

1,480

2,050

4

1,490

2,050

5

1,290

2,050

6

1,500

2,050

7

1,500

2,050

8

1,500

2,050

9

1,500

2,050

10

1,490

1,770

Среднее

 

значение

1,447

2,022

*

Примечание

Указанные

 

в

 

таблице

 

значения

 

токов

 

при

 

БТН

 

в

 

эксперименте

 

 5 

меньше

чем

 

в

 

реальности

поскольку

 

значения

 

токов

 

моделирующей

 

установки

 

ограничены

 

реализованной

 

в

 

трёхфазном

 

источнике

 

питания

 

защитой

 

от

 

пере

-

грузки

Табл

. 2. 

Наибольшие

 

значения

 

тока

 

в

 

фазах

 

при

 

БТН

отнесённые

 

к

 

значению

 

номинального

 

тока

 

трансформатора

 

(

эксперименты

 

 4 

и

 5)

ции

 

контактов

неодинаковая

 

ско

-

рость

 

движения

 

контактов

 

в

 

каждом

 

полюсе

 

выключателя

различная

 

электрическая

 

прочность

 

между

 

контактами

 

полюсов

 

выключате

-

ля

В

 

результате

 

проведённых

 

ком

-

панией

 Vizimax Inc. 

исследований

 

получено

что

 

для

 

применения

 

для

 

управляемого

 

включения

 

транс

-

форматоров

 

выключателя

 

с

 

трёх

-

фазным

 

управлением

 

последний

 

должен

 

удовлетворять

 

следующим

 

условиям

:

• 

стабильное

 

время

 

коммутации

 

(

допустимый

 

разброс

 

не

 

должен

 

превышать

 ± 0,5 

мс

);

Издательство

  

журнала

 «

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ

Передача

 

и

 

распределение

» 

выпустило

 

книгу

 

академика

 

РАЕН

профессора

 

Владимира

 

Абрамовича

 

Непомнящего


Page 8
background image

102

СЕТИ РОССИИ

• 

высокое

 

значение

 

скорости

 

снижения

 

диэлектрической

 

прочности

 

RDDS

 

между

 

контак

-

тами

 

полюса

 

выключателя

 

при

 

включении

  (

RDDS

 

должно

 

быть

 

больше

чем

 1,5 

о

.

е

.);

• 

максимально

 

возможные

 

зна

-

чения

 

остаточного

 

магнитного

 

потока

 

в

 

магнитопроводе

 

транс

-

форматора

 

должны

 

быть

 

как

 

можно

 

большими

т

.

к

это

 

позво

-

ляет