Якщо магнітне з’єднання між трьома котушками із залізним осердям або без нього невелике, то ПОВНИЙ опір нульової ПОСЛІДОВНОСТІ Z(0)R приблизно дорівнює повному опору прямої послідовності Z(1)R. Під час обчислювання сили струму короткого замикання в системах високої напруги часто досить використовувати лише реактивний опір.
2.2 Трансформатори
Одиничні трансформатори енергоблоків станції також розглядають у 2.3.
Мережні трансформатори мають дві, три або навіть більше трифазних обмоток. На рисунку З зображено приклад повних опорів системи прямої та нульової послідовності двообмоткового трансформатора з групою з'єднань YNd5.
У разі триобмоткових трансформаторів (приклади подано в таблиці ЗЬ з ІЕС 60909-2), необхідно виміряти три різні повні опори, а потім обчислити три повні опори еквівалентного контуру в системі прямої чи нульової послідовності трансформатора (див. 3.3.2 з ІЕС 60909-0 і приклад у кінці цього розділу).
У таблиці 1 подано приклади еквівалентних контурів у системі прямої та нульової послідовності дво- і триобмоткових трансформаторів із різними умовами уземлення на стороні високої та середньої напруги. Повні опори в таблиці 1 пов'язані зі стороною А, яка може бути стороною трансформатора високої або середньої напруги.
Т, YNd5
U,V, W HV
о
LV x, у, z
E
IEC 955/2000
Двообмотковий трансформатор з клемами U, V, W на стороні високої напруги і х, у, z на стороні низької напруги
ІЕС 956/2000
Повний опір прямої ПОСЛІДОВНОСТІ Zd) = Z(2). Z(2) — повний опір зворотної послідовності
ІЕС 957/2000
U Lm
Повний опір нульової ПОСЛІДОВНОСТІ Z(0)
11Примітка. У разі обмотки, з’єднаної за схемою трикутника, не треба проводити коротке замикання І замикання на землю.
Рисунок 3 — Повні опори системи прямої та нульової послідовності
двообмоткового трансформатора YNd5
Як показано в таблиці 2, трансформатори з групою з’єднань Yy не потрібно використовувати в системах низької напруги з уземленням низького повного опору на стороні низької напруги (TN-мережа), тому що Z(o) може бути великим, тому захист від короткого замикання може не спрацювати. Для живлення TN-мереж потрібно використовувати трансформатори № 2 або № 3 з таблиці 1.
Трансформатори з групою з’єднань YNyn.d типові в мережах високої напруги зазвичай з уземленням нейтралі лише на одній стороні (А або В). Приклади 4Ь і 6 таблиці 1 показують, що система нульової послідовності обох мереж з’єднана, якщо уземлено обидві нейтральні точки А або В (що узем- лює перемикач ES, якщо 4Ь замкнено). У цих випадках необхідно виконати додаткові обчислювання, особливо якщо коефіцієнт трансформації високий, щоб визначити допустимість з’єднання. Випадок 5 таблиці 1 описує приклад, як уникнути такого з’єднання в системі нульової послідовності. Випадок 9 таблиці 1 описує приклад, як уникнути з’єднання в системі нульової послідовності, якщо є два паралельні трансформатори в одному місці чи в різних місцях.
У випадку 8 для автотрансформаторів з уземленням нейтралі трьома окремими пристроями і додатковою допоміжною обмоткою, з’єднаною за схемою трикутника, не можна уникнути з’єднання між системами нульової послідовності мереж, з'єднаних з обома сторонами трансформатора. Щоб визначити повні опори *Zi, і *£з як функції Zn * °°. необхідно виконати спеціальні обчислювання, описані у випадку 6 таблиці 1
.
Вольтододаткові трансформатори (або регулювальні трансформатори для контролю напруги та/ чи кута зсуву фаз) подано як мережні трансформатори, зазвичай еквівалентні формі 6 таблиці 1. Конструкція і схема з'єднання трансформаторів напруги визначає, чи має Z(0)c обмежене низьке значення, тоді виникає необхідність вимірювання трьох різних повних опорів, як у випадку з триобмотковими трансформаторами, щоб обчислити повні опори еквівалентної схеми.
Таблиця 1 — Приклад еквівалентних схем з’єднань трансформаторів у системі прямої та нульової послідовності
”Z(1)K= Кт з рівняння (12а) або (12b) ІЕС 60909-0.
212(ож= КтА»: Кт з рівняння (12а) або (12Ь) ІЕС 60909-0, Z» — без коригувального коефіцієнта.
31Ктав, Ктас, Ктвс з рівняння (13) ІЕС 60909-0.
41 Коригувальні коефіцієнти, як зазначено в 3|; Zu і Xs— без коригувального коефіцієнта.
S) Перемикач уземлення.
Кінець таблиці 1
Трансформатор
Система прямої послідовності
Система нульової послідовності
*Z,=-3ZN(f-1); *Z2=3ZNf(/-1);
*2з=зг^,
*2і 2(о)а 2(0)8 *2г
Автотрансформатор з трьома окремими пристроями
△ З'єднання назовні трансформаторів
*Z„ * Z2, * Z3, як у випадку № 6 2(0)А =2(1)А> 2(0)8 =2(1)В'2(0)С =2(1)С
*2, 2(0/ 2(0)8 *2Z
О С1
Ктлві Ктэс з рівняння (13) і EC 60909-0.
Коригувальні коефіцієнти, як зазначено в3); & — без коригувального коефіцієнта.
” Два паралельні двообмоткові трансформатори з уземленням для поділу систем нульової послідовності мереж А і В.
У таблиці 2 подано наближені значення для відношень Х(0)т/Хт трансформаторів, якщо уземлена одна нейтральна точка трансформатора. У разі триобмоткових трансформаторів (випадки 4—7 і 9 таблиці 1) реактивні опори Хт= Х(1)Т розраховують за формулою Х(1)Т = Х(1)А + Х(1)В.
Таблиця 2 — Наближені значення для відношень Х(О)Т/ХТ дво- і триобмоткових трансформаторів
|
Конструкція трансформатора |
Група з'єднань |
|||
|
YNd або Dyn |
Yzn |
YNyn.d |
YNy” або YNz |
|
|
Три жили П'ять жил Три одножильні трансформатори |
ВІД 0,7 до 1,0” 1,0 1,0 |
Від 0,1 до 0,15 |
Від 1 до 3,52> |
Від 3 до 10 Від 10 до 100 Від 10 до 100 |
|
” Трансформатори з малою повною потужністю: Х(І))т/Хт =1,0 (наприклад, для трансформаторів низької напруги Dyn5 з S,T = 400 кВА, UrTHv/Urnv = 10 кВ/0,4 кВ). 2) Відношення Х(О)Т/ХТ залежить від конструкції трансформатора, див. ІЕС 60909-2. 31 Трансформатори Yy не можна використовувати в мережах з невеликим повним опором уземлення, наприклад в TN-мере- жах низької напруги (див. ІЕС 61200-413). |
||||
Приклад повних опорів і еквівалентних контурів триобмоткового мережного трансформатора YNyn,d5, SrTHVMv = 350 MBA.
На рисунку 4 зображено еквівалентні контури триобмоткового мережного трансформатора в системі прямої та нульової послідовності. Система зворотної послідовності дорівнює системі прямої послідовності (див. 4 в таблиці 1).
а
с) Система нульової
послідовності
Рисунок 4 — Еквівалентні контури триобмоткового мережного трансформатора
Наведені нижче дані визначають розрахунковим способом:
Uthv = 400 кВ; 14™, = 120 кВ; l/rTLV = ЗО кВ;
SrTHV = 350 MBA; Sr™, = 350 MBA; SrTLV = 50 MBA;
i^krHVMv “21 A, Wrthvmv 0,26 %; стосується Sr-mvMv = 350 MBA; ^4thv = 400 кВ;
i^krHvtv "10 A, Wrthvlv 0,16 %, стосується SrTHvtv = 50 MBA; {4thv = 400 кВ;
14tmvlv = 7 %; URrtxvtv = 16 % стосується SrTMvi.v = 50 MBA; (4™, = 120 кВ.
На основі рівнянь (10) в ІЕС 60909-0 можна визначити наведені нижче повні опори системи прямої послідовності, які стосуються сторони середньої напруги В:
7 _(l/RrHVMV . UxrHVMV UrTMV гПАПап-ТА ■ ІО еопооох гч
2» - (їоо% +J wo% =(0'10в971+ів-еээээвхім;
-“=[ч^+іЧ^'І5^=<0’460800+і28’79вз13)0м:
I 1UU 70 1UU % JOfTHVLV
^=fe+i~U^=<ft46o8oo+J2o’i54733)°“ lUU A) iUUto JOrTMVL
VЦей приклад використовують також для випробувальної мережі в розділі 6 (трансформатори ТЗ = Т4), тому обчислювання виконують з шістьма знаками після коми.
З використовуванням номінального відносного реактивного опору Хт, визначеного на основі реактивної напруги короткого замикання t/Xr = -uk згідно з рівнянням (10d) ІЕС 60909-0, можна визначити такі коригувальні коефіцієнти повного опору (рівняння (13) ІЕС 60909-0):
|
Ктав =0,95 1 + 0, бХтАВ |
= 0,95 |
1,1 1 + 0,6 0,209984 |
= 0,928072; |
|
Ктас=0,95 — 1 + О,6ХТАС |
= 0,95 |
1,1 1 + 0,6 0,099987 |
= 0,985856; |
|
Ктвс = 0,95— 1 + 0,6ХтвС |
= 0,95 |
1,1 1 + 0,6 0,069982 |
= 1,002890. |
Разом із зазначеними вище коригувальними коефіцієнтами, наприклад, ZmK= Кт^лв. можна знайти наступні скориговані повні опори (індекс К):
Zabk = (0,099277 +j 8,017927) Ом;
Zack = (0,454283 + j 28,389024) Ом;
Zbck = (0,462132 + j 20,212973) Ом.
Скориговані еквівалентні повні опори прямої послідовності на рисунку 4Ь, пов’язані зі стороною середньої напруги, розраховують за рівнянням (11) ІЕС 60909-0.
Zm. = (0,045714 + j 8,096989) Ом;
ZBK = (0,053563 - j 0,079062) Ом;
Zck = (0,408568 + j 20,292035) Ом.
Для еквівалентної моделі трансформатора в системі нульової послідовності (рисунок 4с) відомі такі реактивні опори, пов'язані зі стороною середньої напруги В:
Х(о)а = 8,5551 Ом; Xjojb = —0,6881 Ом; Xjojc = 18,8307 Ом.
У разі уземлення нейтральної точки трансформатора середньої напруги ефективний реактивний опір нульової послідовності дорівнює сумі Х(о)в і Х(о)с. що під час використування коригувального коефіцієнта повного опору Хтвс дає змогу отримати X(o)Mvk:
X(0)MVK = Ктвс (Х(0)в + Х(0)с) = 18,195032 Ом.
Це призводить до відношення Х(о)т/Хт = (Х(о)в + Х(0)с)/Хав =18,1426 Ом/ 8,639 338 Ом = 2,0999 «2,1 без коригувального коефіцієнта.
У багатьох випадках триобмоткові мережні трансформатори з допоміжною обмоткою зі з’єднанням за схемою трикутника (наприклад, YNyn,d5) можна розглядати як двообмотковий трансформатор (див., наприклад, трансформатори Т4, Т51Т6 на рисунку 16).
У цьому прикладі (трансформатор Т4 на рисунку 16) обчислювання суттєво полегшується, особливо якщо не брати до уваги реактивні опори (RT/XT = 0,012):
Хт = ХАВ = 8,639338 Ом; Кг = КТАВ = 0,928072; Хтк = КТХТ = 8,017927 Ом; Х(0)т = 2,1 Хт = 18,1426 Ом і разом з Кт = Ктав: Х(О)1К = 16,838 Ом на консервативній стороні порівняно з Х(0)Тк = КтвсХтот = 18,195 Ом, розраховані на основі наведеного вище рівняння.
2.3 Генератори й енергоблоки станції
Для синхронних генераторів без одиничних трансформаторів у мережах низької та середньої напруги реактивними опорами прямої послідовності є Xd, Xd і Xd (див. ІЕС 60909-2). У перший момент короткого замикання надперехідний реактивний опір X" призводить до
Реактивний опір системи зворотної послідовності приблизно дорівнює надперехідному реактивному опору: Х(2) « Xd. Якщо Х"ц значно відрізняється від Xd, то треба використовувати Х(2) = 0,5(Xd + Хч") (див. ІЕС 60909-0).
Реактивний опір нульової послідовності Х(0) менше надперехідного реактивного опору, залежно від конфігурації обмотки синхронної машини (див. ІЕС 60909-2). Якщо нейтральна точка зірки генера-
тора уземлена через додатковий повний опір, то краще використовувати реактивний опір між нейтральною точкою зірки і землею. Це потрібно для того, щоб обмежити струм короткого замикання між фазою і землею (/£, < /£), та/чи для того, щоб обмежити струми третього порядку у випадку паралельних генераторів або генераторів у паралелі з трансформатором з уземленням нейтральної точки зірки в тій самій частині мережі. При цьому потрібно використовувати коригувальний коефіцієнт повного опору KGв системах прямої, зворотної та нульової послідовності. У цьому разі Кв не можна використовувати для додаткового повного опору нейтральної точки зірки (див. 3.6.1 ІЕС 60909-0).
Схема з'єднань
S = G + T
Система прямої послідовності для обчислювання
Zs (1. рівняння (21))’’
/ю
ІЕС 962/2000
Рисунок 5 — Коротке замикання на стороні високої напруги енергоблока станції
У разі енергоблока станції (S) з перемикачем відгалужень під навантагою (див. 3.7.1 ІЕС 60909-0) або без нього (див. 3.7.2 ІЕС 60909-0) повний опір нульової послідовності на стороні високої напруги енергоблока станції дорівнює повному опору нульової послідовності одиничного трансформатора та потроєному повному опору ZN між нейтральною точкою трансформатора (сторона високої напруги) і землею. На рисунку 5 зображено такий приклад. Повні опори прямої та зворотної послідовності енергоблока станції потрібно розраховувати за рівнянням (21) або рівнянням (23) ІЕС 60909-0 разом з коригувальним коефіцієнтом повного опору Ks з рівняння (22) або (24) ІЕС 60909-0. Повний опір нульової послідовності енергоблока станції підраховують так: Z^ = ZconwKs +3Zn- Отже, коригувальний коефіцієнт повного опору треба використовувати таким чином:
