108
ОБОРУДОВАНИЕ
П
ервое
,
что
удивляет
,
когда
изучаешь
доку
-
менты
по
антирезонансным
трансформато
-
рам
напряжения
, —
это
определение
анти
-
резонансного
трансформатора
напряжения
(
ТН
): «
Трансформатор
напряжения
,
устойчиво
рабо
-
тающий
при
наличии
в
сети
феррорезонансных
яв
-
лений
» [1–3].
Но
раз
в
сети
допускаются
феррорезонансные
яв
-
ления
и
ТН
должен
устойчиво
работать
,
то
такое
же
требование
должно
быть
и
к
другим
аппаратам
,
кото
-
рые
должны
устойчиво
работать
при
наличии
в
сети
феррорезонансных
явлений
.
Ведь
такие
аппараты
,
как
вентильные
разрядники
с
шунтирующими
сопро
-
тивлениями
искровых
промежутков
или
нелинейные
ограничители
перенапряжений
,
также
повреждаются
при
наличии
в
сети
феррорезонансных
явлений
.
Но
никто
не
ставит
задачу
разработки
и
изготовления
ОПН
, «
устойчиво
работающих
при
наличии
в
сети
феррорезонансных
явлений
»,
так
как
это
невыпол
-
нимая
задача
,
которая
решается
применением
за
-
щиты
от
таких
явлений
.
В
частности
,
в
инструкциях
на
импортные
ОПН
в
разделе
область
применения
ОПН
устанавливалось
,
что
: «
Нелинейные
ограни
-
чители
перенапряжений
могут
применяться
в
сетях
,
где
приняты
меры
по
защите
от
неполнофазных
режимов
».
И
все
же
разработка
анитирезонансных
ТН
и
их
изготовление
успешно
продолжается
,
как
продолжа
-
ются
их
повреждения
в
эксплуатации
,
и
происходит
это
потому
,
что
требования
к
антирезонансным
ТН
носят
общий
характер
,
а
разработчики
таких
ТН
со
-
ставляют
сами
технические
условия
,
уточняя
требо
-
вания
так
,
как
они
понимают
.
В
результате
изготавли
-
ваются
антирезонансные
ТН
,
которые
таковыми
не
являются
.
Также
в
общем
виде
,
без
конкретных
значений
и
схем
,
сформулированы
требования
к
антирезо
-
нансным
ТН
в
работе
Зихермана
М
.
Х
. [4]:
«
Создавая
ТН
в
сетях
с
изолированной
нейтра
-
лью
напряжением
3–35
кВ
,
необходимо
обеспечить
устойчивость
их
конструкции
к
следующим
видам
феррорезонанса
:
–
длительно
,
в
течение
8
часов
и
более
выдержи
-
вать
однофазные
замыкания
через
перемежаю
-
щуюся
дугу
;
–
антирезонансный
трансформатор
вообще
не
дол
-
жен
быть
подвержен
феррорезонансу
с
емкостью
ненагруженных
шин
или
коротких
линий
,
называ
-
емому
«
ложной
землей
»
или
«
самопроизвольным
смещением
нейтрали
»;
–
к
повышению
всех
фазных
напряжений
при
гар
-
моническом
феррорезонансе
на
частоте
50
Гц
,
когда
одна
фаза
линии
,
подходящей
к
силовому
потребительскому
трансформатору
,
обрывается
с
замыканием
на
землю
со
стороны
этого
транс
-
форматора
.
Напряжение
на
“
здоровых
”
фазах
сети
может
повыситься
на
15–20%
сверх
линей
-
ного
,
а
на
“
больной
”
фазе
—
до
100%,
то
есть
до
20
кВ
в
сети
10
кВ
.
Трехфазные
асинхронные
двигатели
у
потребителя
вращаются
при
этом
яв
-
лении
в
обратную
сторону
,
а
обычные
ТН
,
уста
-
новленные
на
шинах
в
центре
питания
,
повреж
-
даются
за
20–30
секунд
».
Эти
же
требования
изложены
в
СТО
«
ФСК
ЕЭС
» [3]:
«4.4.2
К
антирезонансным
ТН
предъявляются
следующие
требования
:
–
не
вызывать
самим
устойчивого
феррорезонанса
;
–
не
повреждаться
при
длительных
однофазных
за
-
мыканиях
сети
на
землю
через
перемежающуюся
дугу
;
–
не
повреждаться
при
устойчивом
феррорезонан
-
се
емкости
сети
с
нелинейной
индуктивностью
других
трансформаторов
(
силовых
или
измери
-
тельных
)».
Попытаемся
перейти
к
конкретным
значениям
па
-
раметров
феррорезонансных
явлений
,
на
которые
должен
быть
рассчитан
антирезонансный
ТН
и
кото
-
рые
необходимо
указать
в
ГОСТе
.
В
ПНСТ
319-2018
о
том
,
что
ТН
должен
быть
рас
-
считан
на
воздействие
«
этих
явлений
»,
можно
до
-
Требования к антирезонансным
измерительным трансформаторам
напряжения
В
работе
рассмотрены
причины
повреждений
антирезонансных
измерительных
транс
-
форматоров
напряжения
(
ТН
),
изготовленных
в
соответствии
с
требованиями
действу
-
ющих
ГОСТов
.
Сделан
вывод
о
неконкретности
требований
к
антирезонансным
ТН
.
Обоснованы
значения
расчетных
параметров
к
таким
ТН
.
Предложено
не
разрабатывать
антирезонансный
ТН
,
устойчивый
к
воздействию
феррорезонансных
явлений
в
сетях
с
изолированной
нейтралью
,
а
защитить
все
аппараты
сети
от
таких
явлений
установкой
высокоомного
резистора
в
нейтраль
сети
.
Поляков
В
.
С
.,
к
.
т
.
н
.,
почетный
профессор
ФГАОУ
ДПО
«
ПЭИПК
»
Пугачев
А
.
А
.,
к
.
т
.
н
.,
доцент
кафедры
ФГБОУ
ВО
«
СПГУ
»
109
гадаться
по
п
. 6.19
Требования
к
антирезонансным
трансформаторам
:
«6.19.1
Антирезонансные
свойства
трансформа
-
торов
номинальным
напряжением
6–35
кВ
должны
быть
подтверждены
испытаниями
в
соответствии
с
разделом
9:
–
в
условиях
существования
в
сети
перемежающих
-
ся
дуговых
ОЗЗ
;
–
при
работе
на
ненагруженных
шинах
;
–
при
скачкообразном
изменении
тока
,
сопровожда
-
ющемся
изменением
фазы
тока
по
отношению
к
напряжению
на
180° (
опрокидывание
фазы
)».
Чтобы
антирезонансый
ТН
длительно
в
течение
восьми
часов
выдерживал
однофазные
дуговые
замыкания
на
землю
,
необходимо
,
чтобы
его
номи
-
нальное
напряжение
было
линейным
,
а
не
фазным
,
как
это
устанавливает
ГОСТ
[2]: «
п
. 6.6.
Трехфазные
трансформаторы
,
а
также
трехфазные
группы
одно
-
фазных
трансформаторов
,
предназначенные
для
контроля
изоляции
в
сетях
с
изолированной
нейтра
-
лью
,
должны
выдерживать
не
менее
8
ч
однофазные
замыкания
сети
на
землю
при
наибольшем
рабочем
напряжении
,
соответствующем
ГОСТ
721».
Это
тре
-
бование
и
должно
определять
номинальное
напря
-
жение
антирезонансных
ТН
—
U
ном
=
U
Л
,
а
не
так
как
установлено
ГОСТом
—
рабочее
или
номинальное
напряжение
заземляемого
однофазного
ТН
установ
-
лено
равным
U
ном
=
U
Ф
=
U
Л
/
√
3
.
Антирезонансный
ТН
должен
быть
испытан
при
работе
на
ненагруженных
шинах
.
То
есть
он
должен
быть
рассчитан
на
перенапряжения
,
которые
возни
-
кают
при
включении
силового
трансформатора
на
ненагруженные
шины
.
При
включении
под
напряже
-
ние
шин
в
режиме
ХХ
никакого
феррорезонанса
ТН
с
емкостью
ненагруженных
шин
не
возбуждается
.
А
происходит
включение
силового
трансформатора
,
ранее
отключенного
выключателем
,
с
несимметрич
-
ной
остаточной
намагниченностью
,
что
приводит
к
феррорезонансу
напряжений
индуктивности
си
-
лового
трансформатора
с
емкостью
ненагруженных
шин
,
для
подавления
которого
достаточно
внесения
небольшого
по
значению
затухания
,
что
и
было
сде
-
лано
решением
ОРГРЭС
об
установке
резистора
25
Ом
в
дополнительную
обмотку
ТН
,
соединенную
по
схеме
разомкнутого
треугольника
.
А
так
как
этой
мощности
не
всегда
было
достаточно
для
подавле
-
ния
феррорезонанса
напряжений
с
индуктивностью
силового
трансформатора
,
то
добавили
схему
вклю
-
чения
параллельно
еще
одного
резистора
25
Ом
,
увеличив
мощность
затухания
с
400
Вт
до
800
Вт
[5].
Но
и
это
не
всегда
было
достаточно
для
подавления
феррорезонанса
напряжений
.
Это
явление
не
зависит
от
наличия
ТН
,
а
возни
-
кает
всегда
при
включении
ненагруженного
силового
трансформатора
на
ненагруженные
шины
.
Это
обыч
-
ный
нормальный
режим
электроустановки
,
поэтому
ТН
должен
быть
рассчитан
на
этот
режим
.
Значение
перенапряжений
в
этом
режиме
не
зависит
от
нали
-
чия
или
отсутствия
любых
ТН
,
так
как
повреждения
оборудования
(
ОПН
,
разрядников
с
шунтирующими
сопротивлениями
)
происходят
и
при
отсутствии
ТН
на
шинах
.
Значения
перенапряжений
в
таком
режи
-
ме
составляют
(2,2÷2,3)
U
Ф
[6],
и
такое
напряжение
должен
выдерживать
антирезонансный
ТН
.
На
самом
деле
при
включении
силового
транс
-
форматора
(
СТ
),
отключенного
выключателем
,
на
холостые
шины
,
даже
без
ТН
возникает
фер
-
рорезонанс
напряжений
насыщенной
индуктив
-
ности
СТ
и
емкости
шин
,
что
приводит
к
перена
-
пряжениям
,
значение
которых
может
превышать
U
ПЕР
≥
2,2
U
Ф
.
Насыщение
магнитопровода
СТ
про
-
исходит
из
-
за
того
,
что
при
отключении
выключате
-
лем
в
его
магнитопроводе
сохраняется
остаточная
индукция
B
r
,
значение
которой
близко
к
значению
фазной
индукции
,
которая
была
при
обрыве
тока
в
нуле
(
рисунок
1).
При
включении
СТ
на
ХХ
остаточная
постоянная
индукция
складывается
с
индукцией
от
переменного
напряжения
ХХ
,
и
суммарная
индукция
в
магнито
-
проводе
превышает
значение
максимальной
номи
-
нальной
,
что
приводит
к
насыщению
магнитопрово
-
да
и
возникновению
феррорезонанса
.
Так
,
при
включении
блочного
СТ
с
напряжениями
110/35/10
кВ
со
стороны
генераторного
напряжения
при
отсутствии
заземления
нейтрали
на
холостой
обмотке
110
кВ
произошло
повреждение
всех
трех
фаз
новых
ОПН
-110
при
вводе
их
в
работу
из
-
за
фер
-
рорезонанса
напряжений
.
На
ошиновке
110
кВ
СТ
не
было
ТН
.
При
аналогичном
включении
СТ
на
шины
с
ТН
ре
-
зонанс
возникает
также
с
участием
СТ
,
а
ТН
транс
-
формирует
напряжение
с
постоянной
составляющей
разной
величины
по
фазам
,
что
приводит
к
появле
-
нию
напряжения
3
U
0
,
как
и
при
однофазном
замы
-
кании
на
землю
(
отсюда
название
«
ложная
земля
»).
Напряжение
смещения
нейтрали
имеет
ту
же
при
-
роду
—
СТ
,
отключенный
выключателем
,
остается
несимметрично
намагниченным
из
-
за
обрыва
тока
в
разный
момент
времени
полупериода
и
при
раз
-
ном
значении
тока
.
Поэтому
и
значение
остаточной
намагниченности
—
разное
по
фазам
,
что
и
создает
смещение
нейтрали
.
Рис
. 1.
Петля
гистерезиса
электротехнической
стали
i
B
max
B
B
r
0
№
1 (76) 2023
110
Поэтому
,
чтобы
антирезонансный
ТН
не
повреж
-
дался
при
работе
на
ненагруженных
шинах
(
лож
-
ной
земле
или
напряжении
смещения
нейтрали
),
он
должен
длительно
выдерживать
напряжение
U
ПЕР
≥
2,2 ·
U
ф
.
Исключить
повреждения
ТН
в
таком
режиме
мож
-
но
,
изменив
параметры
ТН
,
увеличив
активные
по
-
тери
в
нем
за
счет
:
–
увеличения
активного
сопротивления
обмотки
;
–
подключения
резистора
в
дополнительную
обмот
-
ку
,
соединенную
по
схеме
разомкнутого
треуголь
-
ника
;
–
заземления
нейтрали
первичной
обмотки
через
активный
резистор
;
–
применения
для
магнитопровода
стали
с
увели
-
ченными
потерями
.
Такое
решение
возможно
,
так
как
мощность
,
не
-
обходимая
для
подавления
феррорезонанса
в
конту
-
ре
с
небольшой
по
значению
емкостью
,
относитель
-
но
мала
и
может
быть
внесена
в
резонансный
контур
через
сам
ТН
.
Такие
решения
использованы
в
антирезонансных
ТН
типа
3
ЗНОЛП
-10 (
Приложение
А
СТО
[3])
и
других
.
Рассмотрим
требование
к
антирезонансным
ТН
—
испытывать
ТН
при
скачкообразном
изменении
тока
,
сопровождающемся
изменением
фазы
тока
по
отно
-
шению
к
напряжению
на
180° (
опрокидывание
фазы
).
Этот
режим
возникает
при
неполнофазном
пита
-
нии
понижающего
трансформатора
,
работающего
с
малой
нагрузкой
(
менее
30%)
или
на
ХХ
.
Пере
-
напряжения
при
неполнофазном
питании
понижа
-
ющего
СТ
возникают
на
одной
фазе
на
всех
присо
-
единениях
,
связанных
с
отделившимся
от
источника
питания
участка
сети
[6].
В
технической
литературе
неполнофазный
режим
рассматривается
как
один
из
вариантов
режима
не
-
симметрии
.
В
работах
[3, 7]
названы
причины
несимметрии
:
неодновременность
отключения
фаз
выключателей
;
работа
и
коммутации
незагруженных
трансформа
-
торов
и
электродвигателей
,
имеющих
изолирован
-
ную
нейтраль
;
возможные
повреждения
токоотводов
электродвигателей
и
понижающих
трансформаторов
.
Но
основная
причина
несимметрии
—
включе
-
ние
под
напряжение
трансформатора
или
электро
-
двигателя
,
ранее
отключенного
выключателем
,
в
режиме
ХХ
.
Так
как
их
магнитопроводы
остаются
несимметрично
намагниченными
,
включение
под
на
-
пряжение
приводит
к
насыщению
магнитопроводов
и
к
возбуждению
феррорезонанса
напряжений
,
причем
на
всех
трех
фазах
.
Так
,
если
включить
с
низкой
стороны
любой
силовой
транс
-
форматор
с
изолированной
ней
-
тралью
,
отключенный
выключа
-
телем
и
не
размагниченный
,
то
на
стороне
высокого
напряжения
возбуждается
феррорезонанс
на
-
пряжений
,
приводящий
к
повреж
-
дениям
ОПН
и
ТН
.
Все
проблемы
создает
остаточ
-
ная
индукция
(
намагниченность
),
на
которую
накладывается
индукция
от
рабочего
на
-
пряжения
,
и
если
сумма
остаточного
потока
и
уста
-
новившегося
потока
достигает
точки
начального
на
-
сыщения
,
то
может
возникать
феррорезонанс
.
Это
относится
ко
всем
аппаратам
с
магнитопроводом
,
в
том
числе
к
силовым
трансформаторам
,
трансфор
-
маторам
напряжения
,
трансформаторам
тока
и
т
.
д
.
Феррорезонанс
напряжений
в
несимметричной
схеме
сети
возникает
при
последовательном
соеди
-
нении
нелинейной
индуктивности
потребительского
трансформатора
и
емкости
участка
сети
,
что
возмож
-
но
,
например
,
при
обрыве
одной
из
фаз
линии
,
пита
-
ющей
этот
трансформатор
.
В
такой
схеме
возникает
феррорезонанс
напряжений
,
значение
которых
зави
-
сит
от
варианта
обрыва
фазы
.
Таких
вариантов
три
:
1)
обрыв
с
заземлением
провода
в
сторону
понижа
-
ющего
трансформатора
;
2)
обрыв
без
заземления
концов
оборванного
прово
-
да
(
перегорание
петли
или
предохранителя
);
3)
обрыв
с
заземлением
провода
в
сторону
питаю
-
щего
трансформатора
(
рисунок
2).
Вариант
несимметричного
режима
,
рассмотрен
-
ный
в
СТО
[3],
относится
к
первому
варианту
.
При
первом
и
втором
вариантах
значение
перенапряже
-
ний
составляет
U
ПЕР
= (2,3÷2,4)
U
Ф
.
Подобное
отме
-
чается
и
в
работе
[7],
где
U
ПЕР
= 2,2
U
Ф
.
Такое
зна
-
чение
перенапряжений
не
опасно
для
оборудования
,
в
том
числе
и
для
обычных
ТН
.
Однако
при
длитель
-
ном
воздействии
такого
напряжения
могут
перего
-
реть
предохранители
ТН
,
что
приведет
к
отключению
этой
секции
и
работе
АВР
.
Наиболее
опасен
третий
режим
,
когда
оборванный
провод
заземлен
в
сторо
-
ну
источника
питания
(
рисунок
2),
а
не
в
сторону
по
-
нижающего
СТ
,
как
в
[4].
В
этом
случае
на
слабо
нагруженном
понижаю
-
щем
трансформаторе
происходит
поворот
фазы
на
-
пряжения
,
при
этом
оно
совпадает
по
направлению
с
напряжением
на
источнике
питания
.
Суммарное
напряжение
уравновешивается
напряжением
на
ем
-
кости
.
В
итоге
значение
напряжения
на
емкости
все
-
го
участка
,
отделившегося
от
источника
питания
,
со
-
ставляет
U
ПЕР
≥
3,65
U
ф
:
U
C
= 1,5
U
ф
+ (0,5
U
ф
+ 1,65
U
ф
) = 3,65
U
ф
. (1)
Напряжение
на
приемнике
в
контуре
нулевой
последовательности
складывается
из
суммы
на
-
пряжения
двух
неповрежденных
фаз
(0,5
U
ф
)
и
на
-
пряжения
оборванной
фазы
,
в
которой
сохранилась
остаточная
намагниченность
,
соответствующая
фаз
-
ОБОРУДОВАНИЕ
Рис
. 2.
Схема
сети
с
изолированной
нейтралью
с
обрывом
провода
фазы
А
и
заземлением
его
в
сторону
источника
питания
Сеть
с
изолированной
нейтралью
A
B
C
C
C
C
B
C
a
C'
a
A'
A
B
C
a
bc
o
0,4
кВ
110
кВ
111
новится
феррорезонанс
напряжений
.
Значение
U
ПЕР
= 3,65
U
ф
определено
для
точки
начального
насыщения
B
нач
.
нас
= 1,65
Тл
.
В
то
же
время
ферро
-
резонанс
может
возникать
при
большей
величине
насыщения
,
видимо
поэтому
в
работах
ОРГРЭС
приводится
величина
U
ПЕР
= (3,8÷4,2)
U
ф
.
Пово
-
рот
фазы
происходит
потому
,
что
при
последо
-
вательном
соединении
индуктивности
и
емкости
в
цепи
устанавливается
ток
одного
направления
(
рисунок
5),
а
напряжения
на
индуктивности
и
ем
-
кости
должны
быть
в
противофазе
.
При
этом
фаза
может
повернуться
только
на
нелинейном
эле
-
менте
(
понижающем
трансформаторе
).
Это
и
при
-
водит
к
возбуждению
феррорезонанса
напряже
-
ний
.
Напряжение
на
отделившейся
части
сети
,
на
всех
подстанциях
на
одной
фазе
повышается
до
U
CA
≥
3,65
U
ф
и
держится
длительно
до
изменения
режима
сети
.
Например
,
при
возникновении
такой
схемы
в
сети
35
кВ
на
11-
ти
подстанциях
,
присоединенных
к
отде
-
лившейся
части
фазы
,
произош
-
ли
повреждения
на
одной
фазе
ОПН
-35,
РВС
-35
или
ЗНОМ
-35,
а
на
понижающем
трансформа
-
торе
35/0,4
кВ
,
питающем
молоч
-
но
-
товарную
ферму
,
длительно
держалось
повышенное
напря
-
жение
на
одной
фазе
и
двига
-
тели
вращались
в
обратную
сторону
.
Необходимо
отметить
,
что
при
неполнофазных
режимах
наличие
или
отсутствие
компенсации
ем
-
костных
токов
не
исключает
фер
-
рорезонанс
напряжений
и
не
вли
-
яет
на
их
значение
.
Это
подробно
рассмотрено
в
работах
Петро
-
ва
О
.
А
. [8],
Халилова
Ф
.
Х
. [9]
и
др
.
Однако
в
п
. 4.4.6
СТО
[3]
ут
-
верждается
обратное
: «
Ферроре
-
ному
напряжению
(
U
ф
),
на
которую
накладывается
переменный
поток
(
Φ
ф
).
При
этом
суммарный
поток
достигает
значения
начального
насыщения
,
а
напря
-
жение
на
отделившейся
фазе
—
значения
1,65
U
ф
и
поворачивается
на
180°,
совпадая
по
направлению
с
напряжением
на
источнике
питания
(
рисунки
3
и
4):
U
приемн
.
= 0,5
U
ф
+ 1,65
U
ф
= 2,15
U
ф
. (2)
Теперь
суммарное
напряжение
источника
пита
-
ния
и
приемника
совпадают
по
направлению
,
скла
-
дываются
и
уравновешиваются
напряжением
на
ем
-
кости
,
включенной
последовательно
с
приемником
(
понижающим
трансформатором
):
U
CA
=
U
ИСТ
+
U
приемн
.
= 1,5
U
ф
+
+
2,15
U
ф
= 3,65
U
ф
. (3)
Значение
перенапряжений
зависит
от
значения
емкости
отделившегося
участка
сети
,
определя
-
ющей
,
в
какой
точке
кривой
намагничивания
уста
-
Рис
. 4.
Схема
замещения
контура
нулевой
последовательности
неполно
-
фазного
режима
сети
с
изолированной
нейтралью
с
замыканием
на
землю
в
сторону
источника
питания
Сеть
6–10–35
кВ
Приемник
Источник
питания
Нейтраль
сети
B
A'
A''
C
A''
C
A'
L
A
C
H
0,5
U
ф
U
ПР
= 2,15
U
ф
U
C
= 3,65
U
ф
U
ИСТ
= 1,5
U
ф
U
CM
+
U
ф
L
B,C
C
B
+
C
C
Рис
. 5.
Векторная
диаграмма
напря
-
жений
и
токов
при
последовательном
соединении
емкости
и
индуктивности
U
C
U
L
I
C
I
C
=
I
L
I
L
Рис
. 3.
Схема
замещения
контура
нулевой
последовательности
нормально
-
го
режима
сети
с
изолированной
нейтралью
Сеть
6–10–35
кВ
Приемник
Источник
питания
Нейтраль
сети
Напряжение
смещения
нейтрали
0
B
A
C
H
0,5
U
ф
U
ПИТ
= 1,5
U
ф
U
ПР
= 1,5
U
ф
U
ф
L
TH
C
экв
C
экв
= 3
C
ф
L
TH
= 3
L
TH
ф
№
1 (76) 2023
112
зонанс
невозможен
при
заземлении
нейтрали
сети
через
ДГР
»,
что
противоречит
результатам
исследо
-
ваний
и
опыта
эксплуатации
.
В
требованиях
к
антирезонансным
ТН
,
видимо
,
отсутствует
главное
требование
—
в
сети
с
антире
-
зонасным
ТН
не
должен
возникать
феррорезонанс
при
отключении
ОЗЗ
.
Ведь
феррорезонанс
возникает
именно
при
от
-
ключении
ОЗЗ
,
так
как
его
магнитопровод
остает
-
ся
намагниченным
до
значения
индукции
B
Л
,
соот
-
ветствующей
значению
линейного
напряжения
,
на
которую
накладывается
переменный
поток
с
ин
-
дукцией
B
Ф
.
И
если
суммарный
поток
Ф
ост
+
Ф
уст
≥
≥
Ф
нач
.
нас
,
то
возникнет
феррорезонанс
токов
,
и
ТН
повредится
.
Поэтому
антирезонансный
ТН
должен
быть
рас
-
считан
так
,
чтобы
при
отключении
ОЗЗ
суммарный
поток
в
магнитопроводе
,
складывающийся
из
оста
-
точного
потока
,
соответствующего
линейному
напря
-
жению
сети
Ф
Л
,
и
установившегося
потока
,
соответ
-
ствующего
фазному
напряжению
Ф
Ф
,
были
меньше
значения
потока
начального
насыщения
(
Ф
нач
.
нас
)
для
магнитопровода
ТН
[10] .
Исходя
из
рассмотрения
конкретных
параметров
«
феррорезонансных
явлений
»,
антирезонансный
ТН
для
сетей
с
изолированной
нейтралью
должен
быть
рассчитан
на
:
–
длительное
воздействие
линейного
напряжения
,
то
есть
его
рабочее
номинальное
напряжение
должно
быть
U
ном
=
U
Л
;
–
то
,
чтобы
при
отключении
ОЗЗ
в
сети
антирезо
-
нансным
ТН
не
возникал
феррорезонанс
(
а
для
этого
ТН
должен
быть
рассчитан
так
,
чтобы
суммарный
поток
в
магнитопроводе
,
складыва
-
ющийся
из
остаточного
потока
,
соответствую
-
щего
линейному
напряжению
сети
Ф
Л
,
и
устано
-
вившегося
потока
,
соответствующего
фазному
напряжению
Ф
Ф
,
были
меньше
значения
потока
начального
насыщения
(
Ф
нач
.
нас
)
для
магнитопро
-
вода
ТН
);
–
длительное
воздействие
перенапряжений
кратно
-
стью
U
ПЕР
≥
3,65
U
ф
при
несимметричных
режимах
.
Не
все
антирезонансные
ТН
рассчитаны
в
соот
-
ветствии
с
этими
параметрами
феррорезонансных
явлений
,
поэтому
происходят
их
повреждения
.
Рассмотрим
расчетную
информацию
изготовите
-
ля
на
один
из
антирезонансных
ТН
-35
кВ
,
который
повреждается
в
эксплуатации
.
•
Марка
стали
магнитопровода
Э
-3409 —
индукция
насыщения
1,8
Тл
.
•
Максимальное
напряжение
сети
35
кВ
составляет
40,5
кВ
.
•
Фактическое
напряжение
при
ОЗЗ
составляет
40,5
кВ
и
превышает
номинальное
20,2
кВ
в
два
раза
(
то
есть
изготовитель
считает
номинальное
напряжение
ТН
,
работающего
в
сети
35
кВ
с
изо
-
лированной
нейтралью
,
равным
20,2
кВ
).
•
Трансформатор
рассчитан
на
индукцию
0,86
Тл
.
При
ОЗЗ
индукция
станет
2
0,86 = 1,72
Тл
,
что
ниже
1,8
Тл
,
то
есть
трансформатор
не
вхо
-
дит
в
насыщение
. (
ТН
рассчитан
на
индукцию
0,86
Тл
при
фазном
напряжении
.
При
линейном
напряжении
индукция
будет
в
1,73
раза
больше
:
В
ОЗЗ
= (0,86
1,73)
1,5
Тл
,
то
есть
то
же
зна
-
чение
,
на
которое
рассчитаны
обычные
ТН
.
Феррорезонанс
возникает
не
при
ОЗЗ
,
как
непра
-
вильно
написано
в
СТО
[3],
а
при
отключении
ОЗЗ
[9].
При
этом
в
магнитопроводе
сохраняется
остаточная
индукция
,
значение
которой
близко
к
максимальному
значению
,
то
есть
при
напря
-
жении
40,5
кВ
.
На
эту
остаточную
постоянную
индукцию
накладывается
индукция
от
перемен
-
ного
фазного
напряжения
,
и
суммарная
индукция
(
B
Л
+
B
Ф
= 1,72 + 0,86 = 2,58
Тл
)
превышает
индук
-
цию
начального
насыщения
1,65
Тл
,
и
возбужда
-
ется
феррорезонанс
.
Поэтому
эти
ТН
и
повреж
-
даются
).
•
Предельная
мощность
трансформатора
400
ВА
и
по
первичной
обмотке
течет
ток
400/20 000 =
= 0,02
А
,
а
при
ОЗЗ
2
0,02 = 0,04
А
. (
Трансфор
-
матор
повреждается
не
от
тока
при
ОЗЗ
,
а
при
возникновении
феррорезонанса
после
отклю
-
чения
ОЗЗ
.
При
этом
индуктивность
ТН
будет
скомпенсирована
емкостью
сети
,
и
по
первичной
обмотке
будет
протекать
ток
,
значение
кото
-
рого
зависит
от
емкости
сети
и
количества
ТН
в
ней
[10]:
I
ТН
=
I
C
/
ТН
, (4)
где
I
ТН
—
ток
первичной
обмотки
каждого
ТН
,
уста
-
новленного
на
участке
сети
,
А
;
I
C
—
емкостной
ток
ОЗЗ
участка
сети
,
А
;
ТН
—
количество
ТН
на
участке
сети
).
Анализ
дальнейших
пунктов
расчетной
информа
-
ции
не
имеет
смысла
,
так
как
она
не
относится
к
обос
-
нованию
антирезонансных
свойств
ТН
,
которых
у
этого
ТН
нет
.
Итак
,
антирезонансные
ТН
-35
кВ
,
изготовленные
по
рассмотренному
выше
ТЗ
,
рассчитаны
в
соот
-
ветствии
с
требованиями
ПНСТ
,
ГОСТ
,
СТО
[1–3],
но
тем
не
менее
повреждаются
,
так
как
требования
к
антирезонансным
ТН
в
этих
документах
сформу
-
лированы
неконкретно
и
допускают
применять
рас
-
четные
параметры
произвольно
.
Однако
признание
этими
документами
нали
-
чия
в
сетях
с
изолированной
нейтралью
ферроре
-
зонансных
явлений
и
необходимость
разработки
и
применения
антирезонансных
ТН
заставляют
задаться
вопросом
:
а
как
быть
с
другими
аппара
-
тами
в
этих
сетях
,
которые
тоже
подвержены
воз
-
действию
этих
явлений
и
также
повреждаются
от
их
воздействия
?
Это
нелинейные
ограничители
пере
-
напряжений
(
ОПН
),
вентильные
разрядники
с
шун
-
тирующими
сопротивлениями
и
др
.
И
потом
:
нужно
ли
разрабатывать
антирезонансные
ТН
?
Не
лучше
ли
защитить
всю
сеть
от
этих
феррорезонансных
явлений
?
Тем
более
,
что
такая
защита
разработана
и
рекомендована
тем
же
СТО
[3].
Это
защита
сети
от
всех
видов
внутренних
перенапряжений
высоко
-
омным
резистором
,
подключаемым
к
нейтрали
сети
(
рисунок
6) [9].
Эффективность
защиты
высокоом
-
ным
резистором
подтверждена
многолетним
опы
-
том
успешной
эксплуатации
сетей
6–35
кВ
с
изоли
-
рованной
нейтралью
электросетевых
предприятий
,
ОБОРУДОВАНИЕ
113
сетей
собственных
нужд
всех
видов
электростан
-
ций
(
ГЭС
,
АЭС
,
ГРЭС
,
ТЭЦ
),
сетей
6–10
кВ
многих
промышленных
предприятий
[11].
Имеется
и
неуспешный
опыт
эксплуатации
это
-
го
эффективнейшего
способа
защиты
сетей
от
внутренних
перенапряжений
,
когда
за
разработку
и
внедрение
берутся
специалисты
,
не
обладаю
-
щие
необходимой
квалификацией
,
но
успешно
вы
-
игрывающие
тендеры
.
Если
при
внедрении
защиты
высокоомным
резистором
все
же
произошло
по
-
вреждение
ТН
,
ОПН
или
вентильных
разрядников
с
шунтирующими
сопротивлениями
,
причина
—
не
-
правильный
выбор
значения
резистора
.
ВЫВОДЫ
1.
Необходимо
изменить
определение
антирезо
-
нансного
ТН
,
так
как
антирезонансный
ТН
не
должен
работать
при
наличии
в
сети
ферроре
-
зонансных
явлений
,
а
должен
исключить
воз
-
буждение
феррорезонанса
при
отключении
ОЗЗ
из
-
за
изменения
его
индуктивности
.
2.
Для
разработки
антирезонансных
ТН
необходи
-
мо
в
ПНСТ
,
ГОСТ
И
СТО
[1–3]
уточнить
параме
-
тры
феррорезонансных
явлений
,
на
которые
та
-
кие
ТН
должны
быть
рассчитаны
.
3.
Антирезонансный
ТН
для
сетей
с
изолирован
-
ной
нейтралью
должен
быть
рассчитан
:
–
на
длительное
воздействие
линейного
напря
-
жения
(
то
есть
его
рабочее
номинальное
на
-
пряжение
должно
быть
U
ном
=
U
Л
);
–
на
то
,
чтобы
при
отключении
ОЗЗ
в
сети
с
анти
-
резонансным
ТН
не
возникал
феррорезонанс
(
а
для
этого
ТН
должен
быть
рассчитан
так
,
чтобы
суммарный
поток
в
магнитопроводе
,
складывающийся
из
остаточного
потока
,
соот
-
ветствующего
линейному
напряжению
сети
Ф
Л
,
и
установившегося
потока
,
соответствующего
фазному
напряжению
Ф
Ф
,
были
меньше
значе
-
ния
потока
начального
насыщения
(
Ф
нач
.
нас
)
для
магнитопровода
ТН
);
–
на
длительное
воздействие
перенапряжений
кратностью
U
ПЕР
≥
3,65
U
ф
при
несимметрич
-
ных
режимах
.
4.
Для
исключения
повреждений
ТН
,
ОПН
и
других
аппаратов
от
феррорезонансных
явлений
необхо
-
димо
внедрять
защиту
высокоомным
резистором
сетей
с
изолированной
нейтралью
с
токами
ОЗЗ
,
значение
которых
не
требует
установки
устройств
компенсации
емкостных
токов
.
Рис
. 6.
Схема
сети
с
изолированной
нейтралью
с
под
-
ключением
к
нейтрали
сети
резистора
R
N
110–120
кВ
6–10
кВ
R
N
R
N
ЛИТЕРАТУРА
1.
ПНСТ
от
16.11.2018
№
319-2018.
Трансформаторы
измерительные
.
Часть
3.
Технические
условия
на
индуктивные
трансформаторы
на
-
пряжения
. URL: https://docs.cntd.
ru/document/1200161449.
2.
ГОСТ
1983-2001.
Трансформаторы
напряжения
.
Общие
технические
условия
. URL: https://docs.cntd.ru/
document/1200029490.
3.
СТО
56947007-29.240.10.191-2014.
Стандарт
организации
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
».
Методические
указания
по
защите
от
резонансных
по
-
вышений
напряжения
в
электро
-
установках
6–750
кВ
. URL: https://
www.fsk-ees.ru/about/standards_
organization/.
4.
Зихерман
М
.
Х
.
Антирезонансные
трансформаторы
напряжения
.
Пер
-
спективы
развития
. URL: http://news.
elteh.ru/arh/2007/44/14.php.
5.
Разъяснения
к
решению
Главтех
-
управления
№
Э
-18/72 «
О
защите
электроустановок
напряжением
3–35
кВ
от
внутренних
перенапря
-
жений
» //
Экспресс
-
информация
ОРГРЭС
,
сер
. «
Эксплуатация
обо
-
рудования
энергосистем
», 1974,
№
31/159.
6.
Поляков
В
.
С
.
Оценка
величины
пе
-
ренапряжений
при
неполнофазных
режимах
в
сетях
с
изолированной
нейтралью
/
Сб
.
докл
.
Междунар
.
науч
.-
техн
.
конф
. «
Инновацион
-
ные
решения
для
обеспечения
ка
-
чества
изготовления
и
надежно
-
сти
эксплуатации
измерительных
трансформаторов
тока
и
напряже
-
ния
»,
Санкт
-
Петербург
, 10–12
дек
.
2013
г
.
СПб
.:
ПЭИПК
, 2014. 180
с
.
7.
Алексеев
В
.
Г
.,
Зихерман
М
.
Х
.
Ферро
-
резонанс
в
сетях
6–10
кВ
//
Электри
-
ческие
станции
, 1978,
№
1.
С
. 63–65.
8.
Петров
О
.
А
.
Смещение
нейтрали
при
пофазных
отключениях
и
об
-
рывах
фаз
в
компенсированной
сети
//
Электрические
станции
,
1972,
№
9.
С
. 57–61.
9.
Халилов
Ф
.
Х
.
Еще
раз
о
дуговых
перенапряжениях
в
распредели
-
тельных
сетях
6–35
кВ
//
Промыш
-
ленная
энергетика
, 1985,
№
2.
С
. 35–37.
10.
Поляков
В
.
С
.
Условия
возник
-
новения
и
существования
фер
-
рорезонанса
в
цепях
с
электро
-
магнитными
трансформаторами
напряжения
//
Энергоэксперт
, 2014,
№
1.
С
. 29–36.
11.
Поляков
В
.
С
.
По
поводу
статьи
«
Феррорезонансные
колебания
в
воздушных
сетях
35
кВ
и
усло
-
вия
работы
трансформаторов
на
-
пряжения
» //
Промышленная
энер
-
гетика
, 1992,
№
7.
С
. 52–53.
№
1 (76) 2023
Оригинал статьи: Требования к антирезонансным измерительным трансформаторам напряжения
В работе рассмотрены причины повреждений антирезонансных измерительных трансформаторов напряжения (ТН), изготовленных в соответствии с требованиями действующих ГОСТов. Сделан вывод о неконкретности требований к антирезонансным ТН. Обоснованы значения расчетных параметров к таким ТН. Предложено не разрабатывать антирезонансный ТН, устойчивый к воздействию феррорезонансных явлений в сетях с изолированной нейтралью, а защитить все аппараты сети от таких явлений установкой высокоомного резистора в нейтраль сети.
