Проектирование электроэнергетических систем и сетей (стр. 8 из 11)
При высокоомном заземлении нейтрали величина резистора не зависит от режима его работы и выбирается исходя из условия
, (1) 
 |
Рис.1. Принципиальная схема подключения резисторов.
 |
Рис.2. Вариант подключения резисторов на стороне 0,4 кВ трансформатор.
Где С – емкость фазы сети на землю; Т=0,01/3 – постоянная времени разряда емкости нулевой последовательности на резистор
,Ток замыкания на землю
определяется суммарной емкостью сети на землю С, параметрами трансформатора 
и резистора и находится по формуле 
, (2)где
.При использовании низковольтного резистора
в формулу (2) вместо 3 следует подставить приведенное к высшей стороне трансформатора Т активное сопротивление 
/3. Действительная величина данного сопротивления определяется как 
, (3)где К – коэффициент трансформации, равный отношению линейных напряжений сторон трансформатора:
.Ток в резисторе обусловлен трансформацией токов нулевой последовательности со стороны высшего напряжения трансформатора и равен
. (4)Формулы (1) – (3) хорошо известны, однако до настоящего времени не решены следующие вопросы:
где лучше устанавливать резистор – в нейтрали трансформатора или же на стороне низшего напряжения;
какова оптимальная мощность резистивного трансформатора, выбираемого исходя из условий отключения ОЗЗ релейной защитой;
какова действительная величина резистора, если трансформатор работает в режиме насыщения при ОЗЗ.
Следует учитывать, что при значительных величинах токов нулевой последовательности (порядка номинального тока трансформатора и более) сказывается изменение магнитного состояния трансформатора на увеличении тока намагничивания. Поскольку в трехфазных стержневых трансформаторах магнитные потоки нулевой последовательности замыкаются за пределами магнитопровода, индуктивное сопротивление намагничивания в схеме замещения трансформатора снижается по крайней мере до 0,3 о. е. При большей величине тока нулевой последовательности ток намагничивания становится сопоставимым с током нагрузки трансформатора.
Данный вопрос – зависимость параметров схемы замещения трансформатора от величины тока в резисторе – не исследован. Приведенные выше формулы (1) – (4) были получены для трансформатора с броневым магнитопроводом (пятистержневым), когда потоки нулевой последовательности замыкаются по магнитопроводу. Необходимо внести в них коррективы в соответствии с учетом влияния цепи намагничивания на ток, потребляемый трансформатором с высшей стороны из сети. При этом Высокоомное заземление нейтрали можно не рассматривать, т.к токи ОЗЗ достаточно малы (1-7 А), чтобы оказать заметное влияние на магнитное состояние трансформатора.
Примем, что в схеме замещения трансформатора ветвь намагничивания вынесена к его зажимам, рис.3. Этот прием упрощает расчеты и не оказывает заметного влияния на выбор величины резистора. Тогда
, (5)При размещении резистора на стороне низшего напряжения трансформатора в формулу (5) вместо сопротивления
подставляется сопротивление /3. Формула (3) остается без изменений.Ток на стороне треугольника рассчитывается как
, (6)а ток замыкания на землю равен
. (7) 
Рис.3. Схема замещения трансформатора для токов нулевой последовательности.
Токи в фазах трансформатора резистивного заземления нейтрали со стороны его высшего напряжения должны находиться с учетом схем замещения трансформатора для прямой и обратной последовательностей. Так как по отношению к токам прямой (и обратной) последовательности вторичная обмотки является разомкнутой, схема замещения содержит только ветвь намагничивания
, рис.4.На рис.5. представлена схема замещения для режима ОЗЗ при использовании общепринятых допущений о возможности пренебрежения величиной продольных сопротивлений в схемах замещения линий распределительной сети и сопротивлениями короткого замыкания трансформатора.
Векторная диаграмма фазных токов трансформатора на стороне обмотки высшего напряжения представлена на Рис.6. На диаграмме в общем случае учтена активная составляющая в токе намагничивания прямой последовательности.
При определении тока наиболее загруженной фазы трансформатора можно приближенно положить, что токи фазы "а" трансформатора прямой и нулевой и нулевой последовательности лежат на одной прямой. Тогда максимальный ток равен
. (8)Коэффициент загрузки должен определяться по данным расчета из формулы (8), т.е.
.Таким образом, алгоритм выбора минимально допустимой мощности трансформатора резистивного заземления нейтрали следующий. По схеме замещения, рис.5, находятся токи прямой и нулевой последовательности и по формуле (8) рассчитывается максимальный ток.
Рис.4. Схема замещения трансформатора для токов прямой (обратной) последовательности.
Рис.5. Схема замещения системы электроснабжения при ОЗЗ.
Рис.6. Векторная диаграмма токов трансформатора.
7. Экспериментальные исследования режимов работы трансформаторов системы резистивного заземления нейтрали
Выше были приведены результаты экспериментальных исследований промышленной системы резистивного заземления нейтрали. При этом было получено, что для обычных силовых стержневых трансформаторов ток намагничивания нулевой последовательности оказался одного порядка с номинальным током трансформатора.
Для выяснения особенностей работы таких трансформаторов в системе резистивного заземления нейтрали были проведены модельные эксперименты на трансформаторе ИВ-8 – 1,0 – 0,38/0,22. Для этого первичная обмотка была соединена в звезду с выведенной нейтралью, а вторичная обмотка – в разомкнутый треугольник. На рис.7. представлены характеристики намагничивания трансформаторов при подаче на первичную обмотку напряжения прямой последовательности (ПП).
Обозначения кривых следующие: 1 –
, 2 – 
.На рис.8. представлены характеристики намагничивания трансформаторов при подаче на первичную обмотку напряжения нулевой последовательности (НП), для чего фазы обмотки соединялись последовательно. Сравнение характеристик
и 
показывает, что при токе 
=1 А 
. При этом 
в интервале токов 
.Обозначения кривых следующие: 1 –
, 2 – 
Рис.7. Характеристики холостого хода ПП трансформаторов.  |
Рис.8. Характеристики холостого хода НП трансформаторов.