Трансформаторы напряжения в схемах плавки гололеда на воздушных ЛЭП постоянным током

Page 1
background image

Page 2
background image

60

воздушные линии

Трансформаторы напряжения 
в схемах плавки гололеда 
на воздушных ЛЭП 
постоянным током

УДК 621.315.1

В

 

электроэнергетических

 

системах

 

переменного

 

тока

 

применяются

 

трансфор

-

маторы

 

напряжения

 (

ТН

различных

 

типов

 

для

 

передачи

 

сигнала

 

измеритель

-

ной

 

информации

 

приборам

 

измерения

защиты

автоматики

сигнализации

 

и

 

управления

При

 

плавке

 

гололеда

 

на

 

ВЛ

 

постоянным

 

током

 

на

 

первичные

 

обмотки

 

ТН

входящих

 

в

 

схему

 

плавки

 

гололеда

подается

 

постоянное

 

напряже

-

ние

В

 

электромагнитных

 

ТН

 

постоянный

 

ток

 

первичных

 

обмоток

ограничен

-

ный

 

только

 

их

 

активным

 

сопротивлением

может

 

привести

 

к

 

повреждению

 

ТН

Чтобы

 

не

 

допустить

 

этого

ТН

 

необходимо

 

отключить

 

при

 

сборке

 

схемы

 

плавки

 

гололеда

 

или

 

постоянно

 

включить

 

конденсаторы

 

в

 

цепи

 

первичных

 

обмоток

В

 

статье

 

предлагается

 

разделение

 

ТН

подключенных

 

к

 

схеме

 

плавки

 

гололеда

 

постоянным

 

током

на

 

три

 

категории

 (

не

 

требуют

 

отключения

не

 

требуют

 

от

-

ключения

 

при

 

установке

 

конденсаторов

должны

 

быть

 

отключены

). 

В

 

методи

-

ке

 

разделения

 

используются

 

технические

 

данные

 

из

 

паспортов

 

и

 

протоколов

 

испытаний

 

конкретных

 

ТН

а

 

также

 

приведенные

 

в

 

сводной

 

таблице

 

значения

 

постоянных

 

напряжений

 

на

 

ТН

 

в

 

основных

 

схемах

 

плавки

 

гололеда

.

Засыпкин

 

А

.

С

.,

д.т.н., профессор кафедры «Электрические 

станции и электроэнергетические системы» 

ФГБОУ ВО «ЮРГПУ (НПИ) им. М.И. Платова»

Щуров

 

А

.

Н

.,

к.т.н., доцент кафедры «Электрические 

станции и электроэнергетические системы» 

ФГБОУ ВО «ЮРГПУ (НПИ) им. М.И. Платова» 

Климентьев

 

А

.

М

.,

к.т.н., главный специалист отдела 

эксплуатации подстанций филиала 

ПАО «ФСК ЕЭС» — РП МЭС

Ключевые

 

слова

:

трансформатор напряжения, воздушная 

линия электропередачи, схема плавки 

гололеда постоянным током

В 

электроэнергетических системах перемен-

ного тока применяются электромагнитные 

и емкостные трансформаторы напряжения 

[1] (ТН, в схемах T

V

), предназначенные для 

«передачи  сигнала  измерительной  информации 

приборам  измерения,  защиты,  автоматики,  сигна-

лизации и управления» [2].

Подключается ТН к секциям сборных шин, лини-

ям  электропередачи,  к  цепям  переменного  напря-

жения выпрямительных установок (ВУ), на которых 

при плавке гололеда на воздушных ЛЭП появляет-

ся постоянное напряжение.

Емкостные  ТН  нечувствительны  к  постоянному 

напряжению, а электромагнитные ТН подвергаются 

опасности перегрева первичных обмоток постоян-

ным током, который ограничен только активным со-

противлением.

Во  избежание  повреждения  электромагнитных 

ТН их, как правило, отключают перед плавкой голо-

леда постоянным током. Для отключения требуется 

установка разъединителя.

Статья  посвящена  анализу  возможности  неот-

ключения  конкретных  типов  ТН  в  различных  схе-

мах плавки гололеда (СПГ) постоянным током. Для 

этого  анализируются  технические  данные,  приве-

денные  в  паспортах  и  протоколах  испытаний  кон-

кретных ТН, и определяются значения постоянного 

напряжения на ТН в различных СПГ. 


Page 3
background image

61

1. 

ТЕХНИЧЕСКИЕ

 

ДАННЫЕ

 

ТН

И

 

ИХ

 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

А.  Сопротивление  первичной  обмотки  постоянному 

току 

r

1

T

  при  температуре 

1

,  °С.  Сопротивление 

обмотки при допустимой температуре 

доп

, °С [2], 

можно определять приближенно [3]: 

 

r

1

T

доп

 =  

r

1

T

 [1 + 

(

доп

 – 

1

)],  

(1)

  где 

 — температурный коэффициент сопротив-

ления, можно принимать 

 = 0,0043 1/град. Если 

1

 = 20°C, 

доп

 = 90°C, то

r

1

T

доп

  = 

r

1

T

 

· [1 + 0,0043·(90 – 20)] = 

r

1

·1,3.

Б.  Предельная  мощность 

S

пред

,  В·А,  равна  суммар-

ной мощности вторичных обмоток, допустимой по 

нагреву.  Если  пренебречь  потерей  мощности  на 

сопротивлении короткого замыкания, то предель-

ное значение первичного переменного тока:

I

1 пред

 = 

S

пред

 / 

U

1ном

.

В.  Предельное  значение  постоянного  первичного 

тока, протекающего только в первичной обмотке, 

определяется по условию равенства тепловыде-

ления:

I

1

2

пост.пред 

· 

r

1

T

 = 

I

1

2

пред 

· (

r

1

r'

2

T

),

откуда

 

______________________

 

I

1 пост.пред

 = 

I

1 пред

 √(

r

1

r'

2

T

) / 

r

1

T

(2)

где 

r'

2

T

 = 

r

2

T

 

· (

U

1ном

 / 

U

2ном

)

2

 — активное сопротивле-

ние  вторичной  обмотки,  приведенное  к  первичной 

обмотке.

Г.  Допустимое значение постоянного напряжения:

 

U

1 пост.доп

 = 

I

1 пост.пред

 · 

r

1

T

доп

(3)

Значение постоянного тока в первичной обмотке 

допустимо по условию термической стойкости, если 

постоянное напряжение на ТН при плавке гололеда 

постоянным током 

V

max

 не превышает 

U

1 пост.доп

:

 

V

max

 ≤ 

U

1 пост.доп

(4)

Расчет 

V

max

 в различных схемах плавки гололеда 

приведен ниже в разделе 3 и в Приложении.

2. 

ТРАНСФОРМАТОРЫ

 

НАПРЯЖЕНИЯ

 

С

 

БЛОКОМ

 

КОНДЕНСАТОРОВ

В схемах плавки гололеда постоянным током пода-

ются на фазы ТН постоянные напряжения 

V

А

V

B

V

C

Чтобы  исключить  постоянные  токи  в  обмотках  ТН, 

в  них  включаются  последовательно  конденсаторы. 

Варианты  включения  показаны  на  рисунке  1  (а  — 

блок конденсаторов в нейтрали ТН и б — три высо-

ковольтных (на стороне ВН) конденсатора в каждой 

фазе ТН).

По  схеме  замещения  рисунка  1а  определяется 

постоянное напряжение   в нейтрали ТН. Из системы 

уравнений:

 I

А

 

r

1

T

 = 

V

А

 – 

U

БК

,

 I

B

 

r

1

T

 = 

V

B

 – 

U

БК

,

 

 

I

C

 

r

1

T

 = 

V

C

 – 

U

БК

I

А

 + 

I

В

 + 

I

С

 = 0

следует:

U

БК

 = (

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

) / 3.

Условия  допустимости  применения  БК  в  нейтрали 

ТН:

 

– для ТН с ослабленной изоляцией нейтрали:

 

U

БК

max

 ≤ 

U

нейтр.доп

(5)

 

– по условию термической стойкости ТН:

I

i

max

 = [

V

i

 – (

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

) / 3)]

 

max

 

r

1

T

доп 

≤ 

I

1пост.пред

или по (3):
 

[

V

i

 – (

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

) / 3)]

 

max

 

≤ 

U

1пост.пред

(6)

Примечания:

1)  для ТН с ослабленной изоляцией нейтрали мож-

но принимать: 

 

___

U

нейтр.доп

 = √2

U

исп

,

где 

U

исп

  —  действующее  значение  переменного  ис-

пытательного напряжения;

2)  для ТН, подключенного к трем фазам ВУ, посто-

янные напряжения на всех фазах ТН одинаковы 

(

V

А

 = 

V

В

 = 

V

С

), следовательно 

I

i

max

 = 0;

3)  БК в нейтрали вносит погрешность в измерение 

только 3

U

0

;

4)  при включении выпрямительной установки двумя 

фазами (для плавки гололеда на проводах корот-

ких ВЛ [4]):

V

max 

U

d

(2)

 

/

 

2; 

V

БК

max

 = 

U

d

(2)

 

/

 

2; 

I

i

max

 ≈ 0,

где 

U

d

(2)

 — выпрямленное напряжение ВУ в двухфаз-

ном режиме.

Для схемы рисунка 1б (при включении БК в каж-

дую  фазу  ТН  на  стороне  ВН)  постоянные  токи 

I

А

 = 

I

В

 = 

I

С

 = 0; напряжение нейтрали ТН также равно 

нулю, то есть выполнение условий (5) и (6) не требует-

ся и можно использовать ТН с заземленным выводом; 

постоянные напряжения на конденсаторах равны 

V

А

V

В

V

С

, то есть номинальное напряжение конденсато-

ра должно превышать 

V

i

max

, а емкость, кроме защиты 

ТН от постоянного напряжения, должна обеспечивать 

при постоянном включении требуемый класс точности 

Рис

. 1. 

Схемы

 

замещения

 

ТН

 

с

 

блоком

 

конденсаторов

 

БК

 

в

 

нейтрали

 (

а

и

 

в

 

каждой

 

фазе

 

ТН

 

на

 

стороне

 

ВН

 (

б

при

 

постоянных

 

приложенных

 

напряжениях

б)

а)

 4 (61) 2020


Page 4
background image

62

по переменному напряжению как в схеме плавки го-

лоледа, так и в нормальной схеме. Погрешность на-

пряжения можно компенсировать последовательным 

включением добавочного резистора.

Таким образом, для проверки допустимости при-

менения  и  выбора  параметров  БК  необходимо  при 

анализе схем плавки гололеда определять постоян-

ные напряжения: 

V

i

max 

max

(

V

А

V

В

V

С

);

U

БК

max

 = 

max

(

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

)

 

/

 

3 = (

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

)

max

 

/

 

3;

[

V

i

 – (

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

)

 

/

 

3]

max

.

3. 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

 

ПОСТОЯННЫХ

 

НАПРЯЖЕНИЙ

 

НА

 

ТН

 

В

 

ОСНОВНЫХ

 

СХЕМАХ

 

ПЛАВКИ

 

ГОЛОЛЕДА

Схема

 

 1. 

Одна

 

ВУ

 

на

 

одной

 

стороне

 

ВЛ

На принципиальной схеме рисунка 2 системы плавки 

гололеда (СПГ) показаны ВУ(ВМ) — неуправляемая 

или  управляемая  выпрямительная  установка  (вы-

прямительный мост) с углом регулирования равным 

нулю. Выпрямленное напряжение в режиме плавки 

гололеда [5]:

U

d

 = 3√2 

U

л

 / 

 – 3 

I

d

 

X

к

 / 

,

где 

U

л

 — линейное (междуфазное) переменное на-

пряжение  при  отключенной  ВЛ; 

I

d

  —  постоянный 

(выпрямленный) ток; 

X

к

 — эквивалентное сопротив-

ление  источника  питания  переменным  током  при 

трехфазном КЗ на вводах ВМ.

В  рассматриваемой  задаче  можно  пренебречь 

вторым слагаемым (потерей напряжения в источни-

ке питания) и использовать вместо 

U

d

 выпрямленную 

ЭДС:

U

d

 = 

E

d

 = 3√2 

U

л

 / 

 = 1,35

U

л

.

TV

1

TV

2

TV

3

  —  трансформаторы  напряжения, 

включенные соответственно на стороне переменно-

го напряжения ВМ, в начале и конце ВЛ, закорочен-

ной разъединителем ЗРПГ.

ВЛ — проплавляемая воздушная линия электро-

передачи с соединением проводов по схеме «фаза-

фаза»  (сокращенно  «Ф-Ф»)  в  первом  цикле  плавки 

(A и B), во втором цикле могут проплавляться фазы 

A и C или B и C.

Возможно соединение проводов по схеме «фаза-

две  фазы»  («Ф-2Ф»),  когда  плавка  осуществляется 

в трех циклах: A – (B, C); B – (A, C); C – (A, B) [6].

Для  расчета  постоянных  напряжений  в  схемах 

«Ф-Ф» и «Ф-2Ф» используется схема замещения ри-

сунка 3.

На схеме рисунка 3 

V

1

V

2

V

3

V

4

 — постоянные на-

пряжения на первичных обмотках ТН (

TV

1

TV

2

TV

3

). 

В схеме «Ф-Ф» фазные напряжения 

TV

2

 — 

V

2

V

3

V

4

 

(на непроплавляемой фазе); активные сопротивления 

ВЛ — 

R

R

R

ф

; в схеме «2Ф-Ф» 

R

1

 = 0,5

R

ф

R

2

 = 

R

ф

в схеме «Ф-2Ф» 

R

1

 = 

R

ф

R

2

 = 0,5

R

ф

. ЭДС 

E

 = 

U

/

 

2.

 

Расчет

 

постоянных

 

напряжений

 

на

 

первичных

 

обмотках

 

TV

 

TV

1

.

 Во всех схемах и циклах плавки напряжения 

одинаковы на фазах 

TV

1

:

V

1A

 = 

V

1B

 = 

V

1C

 = 

E

;

V

БК

max

 = (

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

)

max

 / 3;

V

i

 – (

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

) / 3 = 0.

TV

2

.

 Во всех схемах соединения проводов 

V

2

 = 2

E

V

3

 = 0; в схеме «Ф-Ф» напряжение на фазе 

TV

2

, под-

ключенной к проводу, отключенному со стороны ВУ 

(фаза С на рисунке 2), равно 

V

4

 = 0, следовательно:

«Ф-Ф»: 

 

V

i

max

 = 2

E

 

(

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

)

max

 

/

 

3 = (2

E

 + 0 + 0)

 

/

 

3 = 2

E

 

/

 

3, 

 

[

V

i

 – (

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

)

 

/

 

3]

max

 = 2

E

 – 2

E

 

/

 

3 = 4

E

 

/

 

3; 

«2Ф-Ф»: 

 

V

i

max

 = 2

E

 

(

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

)

max

 

/

 

3 = (2

E

 + 2

E

 + 0)

 

/

 

3 = 4

E

 

/

 

3, 

 

[

V

i

 – (

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

)

 

/

 

3]

max 

= 2

E

 – 4

E

 

/

 

3 = 2

E

 

/

 

3; 

«Ф-2Ф»: 

 

V

i

max

 = 2

E

 

(

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

)

max

 

/

 

3 = (2

E

 + 0 + 0)

 

/

 

3 = 2

E

 

/

 

3, 

 

[

V

i

 – (

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

)

 

/

 

3]

max

 = 2

E

 – 2

E

 

/

 

3 = 4

E

 

/

 

3. 

Расчетные максимальные значения:

 

 

V

i

max

 = 2

E

 

(

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

)

max

 

/

 

3 = 4

E

 

/

 

3, 

 

[

V

i

 – (

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

)

 

/

 

3]

max

 = 4

E

 

/

 

3. 

TV

3

.

 Во всех схемах соединения проводов напря-

жения на закороченных фазах 

TV

3

 одинаковы и равны 

V

4

.  Падение  напряжения  на 

R

1

  и 

R

2

  равны,  соответ-

ственно, в схеме «Ф-Ф» — 

E

 и 

E

; в схеме «2Ф-Ф» — 

2

E

/3 и 4

E

/3; в схеме «Ф-2Ф» — 4

E

/3 и 2

E

/3, поэтому 

Ф-Ф»: 

 

V

i

max

 = 

E

 – 

E

 = 0, 

Рис

. 2. 

Принципиальная

 

схема

 

плавки

 

гололеда

 

от

 

одной

 

ВУ

 

на

 

ВЛ

 

с

 

соединением

 

проводов

 «

Ф

-

Ф

» 

в

 

первом

 

цикле

Рис

. 3. 

Схема

 

замещения

 

СПГ

 

 1

с

 

соединением

 

проводов

 «

Ф

-

Ф

», «2

Ф

-

Ф

», 

«

Ф

-2

Ф

» 

во

 

всех

 

циклах

 

плавки

ВОЗДУШНЫЕ

ЛИНИИ


Page 5
background image

63

 

(

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

)

max

 

/

 

3 = 0, 

 

[

V

i

 – (

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

)

 

/

 

3]

max

 = 0; 

«2Ф-Ф»: 

 

V

i

max

 = 

– 2

E

 

/

 

3 = 

E

 

/

 

3, 

 

(

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

)

max

 

/

 

3 = 

E

 

/

 

3, 

 

[

V

i

 – (

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

)

 

/

 

3]

max 

= 0; 

«Ф-2Ф»: 

 

V

i

max

 = 2

– 4

E

 

/

 

3 = 2

E

 

/

 

3, 

 

(

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

)

max

 

/

 

3 =  2

E

 

/

 

3, 

 

[

V

i

 – (

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

)

 

/

 

3]

max

 = 2

E

 

/

 

3 – 2

E

 

/

 

3 = 0. 

Расчетные максимальные значения:

 

 

V

i

max

 = 2

E

 

/

 

3, 

 

(

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

)

max

 

/

 

3 = 2

E

 

/

 

3, 

 

[

V

i

 – (

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

)

 

/

 

3]

max

 = 0. 

Примечание: обрыв какой-либо фазы ВЛ не учи-

тывается из-за кратковременности режима благода-

ря быстродействующей релейной защите СПГ.

Для последующих схем плавки гололеда выпол-

ним  и  поместим  в  Приложении  расчет  постоянных 

напряжений, пользуясь только схемами замещения, 

и используем для упрощения записи обозначения:

X

 = 

V

imax

;      

Y

 = (

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

)

max

 

/

 

3;

Z

 = [

V

i

 – (

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

)

 

/

 

3]

max

.

В схеме «Ф-Ф» 

R

1

 = 

R

2

 = 

R

ф

; в схе-

ме «2Ф-Ф» 

R

1

 = 0,5

R

ф

R

2

 = 

R

ф

; в схе-

ме «Ф-2Ф» 

R

1

 = 

R

ф

R

2

 = 0,5

R

ф

.

Значения  постоянных  напряже-

ний  на  трансформаторах  напряже-

ния в основных схемах плавки голо-

леда  постоянным  (выпрямленным) 

током представлены в сводной таб-

лице 1.

4. 

ТЕХНИЧЕСКИЕ

 

ДАННЫЕ

 

ТРАНСФОРМАТОРОВ

 

НАПРЯЖЕНИЯ

 

РАЗЛИЧНЫХ

 

ТИПОВ

 

И

 

ОЦЕНКА

 

ВОЗМОЖНОСТИ

 

ИХ

 

НЕОТКЛЮЧЕНИЯ

ПРИ

 

ПЛАВКЕ

 

ГОЛОЛЕДА

 

НА

 

ВЛ

 

ПОСТОЯННЫМ

 

ТОКОМ

Емкостные

  трансформаторы  на-

пряжения  различных  типов  (НДЕ-

500, НДКМ-110, НДКМ-220; НДКМ-

500, ТЕМР 362, ТЕМР 550 и другие) 

широко  используются  в  электри-

ческих  сетях  110–500  кВ,  где  мо-

жет  применяться  плавка  гололе-

да  на  ВЛ  постоянным  током.  Эти 

трансформаторы  не  подвержены 

опасному  влиянию  постоянного 

напряжения и их не нужно отклю-

чать,  так  как  у  них  номинальное 

напряжение  конденсатора  связи 

существенно  выше  возможного 

постоянного напряжения в любой 

схеме плавки (см. сводную табли-

цу 1).

Однофазные

  трансформаторы 

напряжения,  у  которых  оба  ввода 

изолированы  (НОМ-10,  НОЛ-ЭК, 

НОЛ-СЭЩ-10,  НАМИ-10  и  другие) 

включаются  на  междуфазное  на-

пряжение 10 кВ в сети трехфазного 

питания ВУ. Их не нужно отключать 

при плавке гололеда, так как меж-

дуфазное  напряжение  (разность 

двух  фазных)  практически  не  со-

держит  постоянную  составляю-

щую.

Табл. 1. Значения постоянных напряжений

на трансформаторах напряжения в основных схемах плавки гололеда 

постоянным (выпрямленным) током

№ схемы

№ 

TV

X

 = 

V

imax

Y

 =  (

V

А 

+

 

V

В 

+

+

 

V

С

)

max

 

/

 

3

Z

 = [

V

i

 

 

(

V

А 

V

В

 + 

V

С

)

 

/

 

3]

max

1. Одна ВУ

1

E

E

0

2

2

E

4

E

 

/

 

3

4

E

 

/

 

3

3

2

E

 

/

 

3

2

E

 

/

 

3

0

2.1. Две ВУ с одной 

стороны ВЛ (заземле-

ние между ВУ)

1

E

E

0

2

E

E

0

3

2

E

2

E

 

/

 

3

8

E

 

/

 

3

4

2

E

 

/

 

3

2

E

 

/

 

3

0

2.2. Две ВУ с одной 

стороны ВЛ (заземле-

ние на крайнем полюсе 

ВУ)

1

3

E

3

E

0

2

E

E

0

3

4

E

8

E

 

/

 

3

8

E

 

/

 

3

4

8

E

 

/

 

3

8

E

 

/

 

3

0

3. Две ВУ на разных 

сторонах ВЛ

1

E

E

0

2

5

E

 

/

 

3

5

E

 

/

 

3

0

3

2

E

4

E

 

/

 

3

4

E

 

/

 

3

4

8

E

 

/

 

3

4

E

 

/

 

3

4

E

 

/

 

3

4.1. Четыре ВУ на 

разных сторонах ВЛ 

(заземление между ВУ 

на одной стороне ВЛ)

1

E E

0

E

E

0

3

7

E

 

/

 

3

7

E

 

/

 

3

0

4

7

E

 

/

 

3

7

E

 

/

 

3

0

2

E

-2

E

 

/

 

3

8

E

 

/

 

3

6

10

E

 

/

 

3

2

E

 

/

 

3

8

E

 

/

 

3

4.2. Четыре ВУ на раз-

ных сторонах ВЛ (за-

земление на крайнем 

полюсе ВУ на одной 

стороне ВЛ

1

3

E

3

E

0

2

E

E

0

3

7

E

 

/

 

3

7

E

 

/

 

3

0

4

13

E

 

/

 

3

13

E

 

/

 

3

0

5

4

E

8

E

 

/

 

3

8

E

 

/

 

3

6

16

E

 

/

 

3

8

E

 

/

 

3

8

E

 

/

 

3

Обозначения: 

E

 = 

U

/

 

2; 

U

d

 = 3√2 

U

л

 / 

 – 3 

I

d

 

X

к

 / 

 — выпрямленное напряже-

ние на одной ВУ (

U

л

 — линейное (междуфазное) напряжение ВЛ при отклю-

ченной ВЛ; 

I

d

 — постоянный ток плавки; 

X

к

 — эквивалентное сопротивление 

источника питания). Приближенно: 

E

 = (3√2 

U

л

 / 

)

 

/

 

2 = 0,675

U

л

.

 4 (61) 2020


Page 6
background image

64

Эти  трансформаторы,  включенные  в  трехфаз-

ную  группу  с  заземлением  нейтрали  через  блок 

конденсаторов, также не нужно отключать, так как 

напряжение 

U

БК

 = (

V

А 

+

 

V

В 

+

 

V

С

)

 

/

 

3 = 

Y

 допустимо для 

изоляции  обмоток  ВН  и  не  требуется  проверка  по 

условию (4) и (6), так как в рассматриваемом слу-

чае:

[

V

i

 – (

V

А

 + 

V

В

 + 

V

С

)

 

/

 

3]

max

 = 

Z

 = 0.

Если конденсаторы не использовать, то эти ТН 

необходимо отключать, так как 

U

1 пост.доп

 << 

V

i

max

 = 

X

 

(условие (4) не выполняется). Изложенное от носится 

и к трехфазным трансформаторам НТМИ-10.

Трансформаторы  напряжения  10  кВ,  у  которых 

один  ввод  первичной  обмотки  заземлен  (ЗНОЛ-10, 

ЗНОЛ-СЭЩ-10), обязательно должны быть отключе-

ны. Если на стороне ВН установлены в каждой фазе 

высоковольтные  конденсаторы  с  номинальным  на-

пряжением больше 

V

i

max

, то отключение не требуется. 

Это решение используется в шкафах БИН (блок из-

мерения напряжения), изготавливаемых ООО «Рос-

энергосервис» [7].

Для  электромагнитных  трансформаторов  напря-

жения,  подключенных  к  цепи  выпрямленного  тока, 

выполним  проверку  с  использованием  их  техниче-

ских данных, приведенных в таблице 2.

Сравнив по критериям (4), (5), (6) допускаемые 

постоянные  напряжения  для  трансформаторов 

напряжения  в  таблице  2  с  возможными  значени-

ями  в  основных  схемах  плавки  гололеда  (табли-

ца 1), можно сделать следующее заключение (при

E

 = 7 кВ):

 

– все  электромагнитные  ТН  необходимо  отклю-

чать  при  плавке  гололеда  на  ВЛ  постоянным 

током;

 

– ТН,  включенные  на  закорачиваемой  стороне  ВЛ 

(схемы № 1; 2.1; 2.2), можно не отключать, если 

в нейтрали установить блок конденсаторов.

Табл. 2. Технические данные электромагнитных трансформаторов напряжения,

подключенных к цепи выпрямленного тока

Тип транс-

форматора, 

номиналь-

ное первич-

ное напря-

жение,

U

1 ном

, кВ

Предельная мощность 

S

пред

, В·А;

предельный первичный 

ток 

I

1 пред

, А

Сопротивление посто-

янному току первичной 

и вторичной (приведен-

ное) обмоток при 90°С 

(1) 

r

1

T

r

'

2

T

, Ом

Предельный постоянный 

первичный ток (2)

I

1 пост.пред

, А

Допустимое по-

стоянное напря-

жение на первич-

ной обмотке (3)

U

1 пост.доп

, кВ

НОМ-35,

35

1200,

1200

 

/

 

(35

 

·

 

10

3

)

 

=

 

0,034

9,5

 

·

 

10

3

 

·

 

1,3

 

=

 

 

12,35

 

·

 

10

3

0,1

 

·

 

350

2

 

·

 

1,3

 

=

 

 

 

=

 

15,9

 

·

 

10

3

0,034

 · 

√(12,35 + 15,9) / 12,35 

 = 

 

0,051

0,051

 

·

 

12,35

 

=

 

 

0,64

ЗНОМ-35,

35 / √3

1200,

1200

 

/

 

(35

 

·

 

10

3

 

/

 

√3)

 

=

 

0,06

7,9

 

·

 

10

3

 

·

 

1,26

 

=

 

9,95

 

·

 

10

3

0,064

 

·

 

350

2

 

·

 

1,26

 

=

 

9,88

 

·

 

10

3

0,06

 · 

√(9,95 + 9,88) / 9,95 

=

0,085

0,085

 

·

 

9,95

 

=

 

0,85

НАМИ-35,

35 / √3

1200,

1200

 

/

 

(35

 

·

 

10

3

 

/

 

√3)

 

=

 

0,06

23

 

·

 

10

3

 

·

 

1,24

 

=

 

28,5

 

·

 

10

3

0,38

 

·

 

350

2

 

·

 

1,24

 

=

 

57,7

 

·

 

10

3

0,06

 · 

√(28,5 + 57,7) / 28,5 

=

0,104

0,104

 

·

 

28,5

 

=

 

2,96

НКФ-110,

110 / √3

2000,

2000

 

/

 

(110

 

·

 

10

3

 

/

 

√3)

 

=

 

0,031

4,64

 

·

 

10

3

 

·

 

1,3

 

=

 

6,03

 

·

 

10

3

0,039

 

·

 

1100

2

 

·

 

1,3

 

=

 

61,3

 

·

 

10

3

0,031

 · 

√(6,03 + 61,3) / 6,03 

=

0,104

0,104

 

·

 

6,03

 

=

 

0,63

НАМИ-110,

110 / √3

2000,

2000

 

/

 

(110

 

·

 

10

3

 

/

 

√3)

 

=

 

0,031

19,3

 

·

 

10

3

 

·

 

1,31

 

=

 

25,3

 

·

 

10

3

0,027

 

·

 

1100

2

 

·

 

1,31

 

=

 

42,8

 

·

 

10

3

0,031

 · 

√(25,3 + 42,8) / 25,3 

=

0,051

0,051

 

·

 

25,3

 

=

 

1,29

VDGW2,

110 / √3

150,

150

 

/

 

(110

 

·

 

10

3

 

/

 

√3)

 

=

 

0,0024

15

 

·

 

10

3

 

·

 

1,3

 

=

 

19,5

 

·

 

10

3

0,048

 

·

 

1100

2

 

·

 

1,3

 

=

 

75,5

 

·

 

10

3

0,0024

 · 

√(19,5 + 75,5) / 19,5 

=

0,0053

0,0053

 

·

 

19,5

 

=

 

0,103

НКФ-220,

220 / √3

2000,

2000

 

/

 

(220

 

·

 

10

3

 

/

 

√3)

 

=

 

0,016

9,4

 

·

 

10

3

 

·

 

1,3

 

=

 

12,22

 

·

 

10

3

0,028

 

·

 

2200

2

 

·

 

1,3

 

=

 

176,2

 

·

 

10

3

0,016

 · 

√(12,22 + 176,2) / 12,22 

=

=  

0,063

0,063

 

·

 

12,22

 

=

 

0,77

НАМИ-220,

220 / √3

2000,

2000

 

/

 

(220

 

·

 

10

3

 

/

 

√3)

 

=

 

0,016

17,625

 

·

 

10

3

 

·

 

1,3

 

=

 

22,9

 

·

 

10

3

0,057

 

·

 

2200

2

 

·

 

1,3

 

=

 

358,6

 

·

 

10

3

0,016

 · 

√(22,9 + 358,6) / 22,9 

0,065

0,065

 

·

 

22,9

 

=

 

1,49

VGX1,

220 / √3

250,

250

 

/

 

(220

 

·

 

10

3

 

/

 

√3)

 

=

 

0,002

35

 

·

 

10

3

 

·

 

1,3

 

=

 

45,5

 

·

 

10

3

,

0,056

 

·

 

2200

2

 

·

 

1,3

 

=

 

352,3

 

·

 

10

3

0,002

 · 

√(45,5 + 352,3) / 45,5 

0,0059

0,0059

 

·

 

45,5

 

=

 

0,27

НКФ-М-330,

330 / √3

3000,

3000

 

/

 

(330

 

·

 

10

3

 

/

 

√3)

 

=

 

0,016

12,26

 

·

 

10

3

 

·

 

1,3

 

=

 

16

 

·

 

10

3

,

0,028

 

·

 

3300

2

 

·

 

1,3

 

=

 

396

 

·

 

10

3

0,016

 · 

√(16 + 396) / 16 

0,081

0,081

 

·

 

16

 

=

 

1,3

НАМИ-330,

330 / √3

2000,

2000

 

/

 

(330

 

·

 

10

3

 

/

 

√3)

 

=

 

0,0105

24,5

 

·

 

10

3

 

·

 

1,3

 

=

 

31,8

 

·

 

10

3

,

0,022

 

·

 

3300

2

 

·

 

1,3

 

=

 

311

 

·

 

10

3

0,0105

 · 

√(31,8 + 311) / 31,8 

0,034

0,034

 

·

 

31,8

 

=

 

1,081

НКФ-500,

500 / √3

2000,

2000

 

/

 

(500

 

·

 

10

3

 

/

 

√3)

 

=

 

0,0069

6,675

 

·

 

10

3

 

·

 

1,3

 

=

 

8,68

 

·

 

10

3

,

0,028

 

·

 

5000

2

 

·

 

1,3

 

=

 

910

 

·

 

10

3

0,0069

 · 

√(8,68 + 910) / 8,68 

0,071

0,071

 

·

 

8,68

 

=

 

0,616

НАМИ-500,

500 / √3

2000,

2000

 

/

 

(500

 

·

 

10

3

 

/

 

√3)

 

=

 

0,0069

13,6

 

·

 

10

3

 

·

 

1,3

 

=

 

17,7

 

·

 

10

3

,

0,022

 

·

 

5000

2

 

·

 

1,3

 

=

 

715

 

·

 

10

3

0,0069

 · 

√(17,7 + 715) / 17,7 

0,044

0,044

 

·

 

17,7

 

=

 

0,785

ВОЗДУШНЫЕ

ЛИНИИ


Page 7
background image

65

ПРИЛОЖЕНИЕ

Схемы

 

 2.1 

и

 

 2.2. 

Две

 

последовательно

 

соединенные

 

ВУ

 

на

 

одной

 

стороне

 

ВЛ

 (

два

 

варианта

 

заземления

)

Схема замещения для двух вариантов включения 

заземлителя приведена на рисунке 4.

Падение напряжения на 

R

1

 и 

R

2

 в схемах «Ф-Ф» — 

2

E

 и 2

E

; «2Ф-Ф» — 4

E

 

/

 

3 и 8

E

 

/

 

3; «Ф-2Ф» — 8

E

 

/

 

3 и 4

E

 

/

 

3.

Постоянные

 

напряжения

 

на

 

обмотках

 

TV

 

в

 

схеме

 

 2.1

TV

1

.

 Во всех схемах соединения проводов и ци-

клах плавки напряжения   на фазах 

TV

1 одинаковы, 

V

i

 = 

V

1

 = 

E

, поэтому:

X

 = 

E

;    

Y

 = 

E

;    

Z

 = 0.

TV

2

.

 Аналогично 

TV

1

:

X

 = 

E

;    

Y

 = 

E

;    

Z

 = 0.

TV

3

.

 «Ф-Ф»: 

V

3

 = 2

E

V

4

 = -2

E

; на отключенной фазе 

V

5

 = 0, поэтому

X

 = 2

E

;    

Y

 = (2

E

 – 2

+ 0)

 

/

 

3 = 0;     

Z

 = 2

E

.

«2Ф-Ф»:  на  двух  фазах 

TV

3

 

V

3

  =  2

E

,  на  третьей 

V

4

 = -2

E

, поэтому

X

 = 2

E

Y    

 = 2

E

 

/

 

3;    

Z

 = 4

E

 

/

 

3.

«Ф-2Ф»: на одной фазе 

TV

3

 

V

3

 = 2

E

, на двух других 

V

4

 = -2

E

, поэтому

X

 = 2

E

;    

Y

 = -2

E

 

/

 

3;    

Z

 = 8

E

 

/

 

3.

Расчетные значения, наибольшие во всех схемах:

X

 = 2

E

;    

Y

 = 2

E

 

/

 

3;    

Z

 = 8

E

 

/

 

3.

TV

4

.

  На  всех  фазах 

TV

4

  напряжения  одинаковы 

и равны 

V

5

. «Ф-Ф»: 

V

5

 = 0; «2Ф-Ф»: 

V

5

 = 2

E

 

/

 

3; «Ф-2Ф»: 

V

5

 = -2

E

 

/

 

3, следовательно, расчетные значения:

X

 = 2

E

 

/

 

3;    

Y

 = 2

E

 

/

 

3;    

Z

 = 0.

Постоянные

 

напряжения

 

на

 

обмотках

 

TV

 

в

 

схеме

 

 2.2

TV

1

.

 

V

i

 = 3

E

 — одинаковы в трех фазах, поэтому 

X

 = 3

E

;    

Y

 = 3

E

;    

Z

 = 0.

TV

2

.

 

V

i

 = 

E

 – одинаковы в трех фазах, поэтому 

X

 = 

E

;    

Y

 = 

E

;    

Z

 = 0.

TV

3

.

 «Ф-Ф»: 

V

3

 = 4

E

V

4

 = 0; 

V

5

 = 2

E

 — на отключен-

ной фазе, поэтому 

X

 = 4

E

;    

Y

 = 2

E

;    

Z

 = 2

E

.

«2Ф-Ф»: 

V

3

 = 4

на двух фазах 

TV

3

V

4

 = 0, поэтому

X

 = 4

E

;    

Y

 = 8

E

 

/

 

3;    

Z

 = 4

E

 

/

 

3.

«Ф-2Ф»: 

V

3

 = 4

E

V

4

 = 0 на двух фазах 

TV

3

, поэтому 

X

 = 4

E

;    

Y

 = 4

E

 

/

 

3;    

Z

 = 8

E

 

/

 

3.

Расчетные значения, наибольшие во всех схемах:

X

 = 4

E

;    

Y

 = 8

E

 

/

 

3;    

Z

 = 8

E

 

/

 

3.

TV

4

.

  На  всех  фазах 

TV

4

  напряжения  одинако-

вы  и  равны 

V

5

;  «Ф-Ф»: 

V

5

  =  2

E

;  «2Ф-Ф»: 

V

5

 = 4

E

 – 4

E

 

/

 

3 = 8

E

 

/

 

3; «Ф-2Ф»: 

V

5

 = 4

E

 – 8

E

 

/

 

3 =4

E

 

/

 

3, следовательно расчетные значения:

X

 = 8

E

 

/

 

3; 

Y

 = 8

E

 

/

 

3; 

Z

 = 0.

Схема

 

 3. 

Две

 

ВУ

 

на

 

разных

 

сторонах

 

ВЛ

Схема замещения СПГ с двумя ВУ на раз-

ных сторонах ВЛ приведена на рисунке 5.

Падения напряжения на 

R

1

 и 

R

2

 в схемах 

«Ф-Ф»  —  2

E

  и  2

E

;  «2Ф-Ф»  —  4

E

 

/

 

3  и  8

E

 

/

 

3; 

«Ф-2Ф» — 8

E

 

/

 

3 и 4

E

 

/

 

3.

Рис

. 4.

Схема

замеще

-

ния

 

СПГ

 

с

 

включени

-

ем

 

заземли

-

теля

 

между

двух

 

ВУ

(

схема

 

 2.1)

и

 

на

 

край

-

нем

 

полюсе

 

ВУ

 (

схема

 

 2.2)

Рис

. 5. 

Схема

 

замещения

 

СПГ

 

с

 

двумя

 

ВУ

 

на

 

разных

 

сторонах

 

ВЛ

Постоянные

 

напряжения

 

на

 

обмотках

 

TV

TV

1

.

  На  стороне  переменного  напряжения  ВУ1 

с заземленным полюсом. Как и в рассматриваемых 

ранее схемах:

X

 = 

E

;    

Y

 = 

E

;    

Z

 = 0.

TV

2

.

  На  стороне  переменного  напряжения  ВУ2. 

Фазные  постоянные  напряжения  одинаковы,  но  за-

висят от схемы соединения проводов:
«Ф-Ф»:  

X

 = 3

E

 – 2

E

 = 

E

;    

Y

 = 

E

;    

Z

 = 0;

«2Ф-Ф»:  

X

 = 3

E

 – 4

E

 

/

 

3 = 5

E

 

/

 

3;    

Y

 = 5

E

 

/

 

3;    

Z

 = 0;

«Ф-2Ф»:  

X

 = 3

E

 – 8

E

 

/

 

3 = 

E

 

/

 

3;    

Y

 = 

E

 

/

 

3;    

Z

 = 0.

Расчетные значения:

X

 = 5

E

 

/

 

3;    

Y

 = 5

E

 

/

 

3;    

Z

 = 0.

TV

3

.

  На  стороне  ВЛ  с  заземленной  ВУ.  В  схеме 

«Ф-Ф» фазные напряжения 

TV

3

 равны 

V

3

 = 2

E

V

4

 = 0 

и  0  —  на  непроплавляемой  фазе  ВЛ,  отключенной 

с двух сторон. В схеме «2Ф-Ф» напряжения на двух 

фазах 

TV

3

 равны 

V

3

 = 2

E

, на третьей 

V

4

 = 0. В схеме 

«Ф-2Ф» на одной фазе 

V

3

 = 2

E

, на двух других 

V

4

 = 0, 

поэтому в этих схемах:
«Ф-Ф»:  

X

 = 2

E

;   

Y

 = 2

E

 

/

 

3;    

Z

 = 4

E

 

/

 

3;

«2Ф-Ф»:  

X

 = 2

E

;    

Y

 = 4

E

 

/

 

3;    

Z

 = 2

E

 

/

 

3;

«Ф-2Ф»:  

X

 = 2

E

;    

Y

 = 2

E

 

/

 

3;    

Z

 = 4

E

 

/

 

3.

Расчетные значения:

X

 = 2

E

;    

Y

 = 4

E

 

/

 

3;    

Z

 = 4

E

 

/

 

3.

TV

4

.

  На стороне ВЛ с незаземленной ВУ. В схеме 

«Ф-Ф» 

V

5

 = 2

E

 – 2

E

 = 0, 

V

6

 = 2

E

, на третьей непро-

плавляемой фазе 

V

 = 0, поэтому

X

 = 2

E

;    

Y

 = 2

E

 

/

 

3;    

Z

 = 4

E

 

/

 

3.

В схеме «2Ф-Ф» 

V

5

 = 2

E

 – 4

E

 

/

 

3 = 2

E

 

/

 

3 на двух 

фазах 

TV

4

V

6

 = 8

E

 

/

 

3 на третьей фазе, поэтому

X

 = 8

E

 

/

 

3;    

Y

 = 4

E

 

/

 

3;    

Z

 = 4

E

 

/

 

3.

 4 (61) 2020


Page 8
background image

66

В схеме «Ф-2Ф» 

V

5

 = 2

E

 – 8

E

 

/

 

3 = -2

E

 

/

 

3

на одной фазе 

TV

4

V

6

 = 4

E

 

/

 

3 на двух фазах, 

поэтому

X

 = 4

E

 

/

 

3;    

Y

 = 2

E

 

/

 

3;    

Z

 = 2

E

 

/

 

3.

Расчетные значения:

X

 = 8

E

 

/

 

3;    

Y

 = 4

E

 

/

 

3;    

Z

 = 4

E

 

/

 

3.

Схемы

 

 4.1 

и

 

 4.2. 

Четыре

 

ВУ

 

на

 

разных

 

сторонах

 

ВЛ

 (

два

 

варианта

 

заземления

)

Схема  замещения  СПГ  с  четырьмя  ВУ 

на  разных  сторонах  ВЛ  (два  варианта  за-

земления) приведена на рисунке 6.

Постоянные

 

напряжения

 

на

 

первичных

 

обмотках

 

TV

Падения напряжения на 

R

1

 и 

R

2

 в схемах 

«Ф-Ф» — 4

E

 и 4

E

; «2Ф-Ф» — 8

E

 

/

 

3 и 16

E

 

/

 

3; 

«Ф-2Ф» — 16

E

 

/

 

3 и 8

E

 

/

 

3.

Вариант 1 (схема № 4.1)

TV

1

.

  

X

 = 

E

;    

Y

 = 

E

;    

Z

 = 0.

TV

2

 

X

 = 

E

;    

Y

 = 

E

;    

Z

 = 0.

TV

3

.

 «Ф-Ф»:  

X

 = -

E

;    

Y

 = -

E

;    

Z

 = 0; 

«2Ф-Ф»:  

X

 = 

E

 

/

 

3;    

Y

 = 

E

 

/

 

3;    

Z

 = 0;

«Ф-2Ф»:  

X

 = -7

E

 

/

 

3;    

Y

 = -7

E

 

/

 

3;    

Z

 = 0.

Расчетные значения 

TV

3

:

X

 = 7

E

 

/

 

3;    

Y

 = 7

E

 

/

 

3;    

Z

 = 0.

TV

4

.

 «Ф-Ф»:  

X

 = 

E

;    

Y

 = 

E

;    

Z

 = 0;

«2Ф-Ф»:  

X

 = 7

E

 

/

 

3;    

Y

 = 7

E

 

/

 

3;    

Z

 = 0;

«Ф-2Ф»:  

X

 = -

E

 

/

 

3;    

Y

 = -

E

 

/

 

3;    

Z

 = 0.

Расчетные значения 

TV

4

:

X

 = 7

E

 

/

 

3;    

Y

 = 7

E

 

/

 

3;    

Z

 = 0.

TV

5

.

 

V

5

 = 2

E

V

6

 = -2

E

;

«Ф-Ф»:  

X

 = 2

E

;    

Y

 = (2

E

 – 2

E

+0)

 

/

 

3 = 0;    

Z

 = 2

E

;

«2Ф-Ф»:  

X

 = 2

E

;    

Y

 = 2

E

 

/

 

3;    

Z

 = 4

E

 

/

 

3;

«Ф-2Ф»: 

X

 = 2

E

;    

Y

 = -2

E

 

/

 

3;    

Z

 = 8

E

 

/

 

3.

Расчетные значения 

TV

5

:

X

 = 2

E

;    

Y

 = 2

E

 

/

 

3;    

Z

 = 8

E

 

/

 

3.

TV

6

.

 «Ф-Ф»: 

X

 = |

V

7

| = 

V

8

 = 2

E

Y

 = (-2

+ 2

+ 0)

 

/

 

3 = 0;

Z

 = 2

E

;

«2Ф-Ф»: 

V

7

 = 2

E

 – 8

E

 

/

 

3 = -2

E

 

/

 

3; 

V

8

 = 6

E

 – 8 

E

 

/

 

3 =

= 10

E

 

/

 

3; 

X

 = 10

E

 

/

 

3; 

Y

 = (-2

E

 

/

 

3 – 2

E

 

/

 

3 + 10