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.

Анализ характеристик, представленных на рис.8, показывает, что ток намагничивания НП превышает номинальный ток трансформатора уже при напряжениях меньших 0,5 , следовательно, при номинальном напряжении этот ток будет превышать номинальный ток в несколько раз. Таким образом, можно подобрать трансформатор соответствующей мощности, обеспечивая требуемый ток в режиме холостого хода в месте ОЗЗ без подключения высоковольтных или низковольтных балластных резисторов.

При замыкании обмотки низшего напряжения в треугольник ток намагничивания НП увеличивается в несколько раз. Так, для трансформатора типа ИВ-8 –1,0 были получены следующие результаты: =30 В =1,7 А; =50 В =3,0 А; =60 В =3,5 А при 1,52 А. Очевидно, что эти особенности силовых трансформаторов, поставленных в условиях работы с токами нулевой последовательности на уровне номинального тока и более, можно использовать лишь в тех случаях, если реализуется низкоомное заземление нейтрали, когда релейная защита действует на отключение ОЗЗ.

Реальный уровень токов НП можно определить, поставив опыты, имитирующие режим ОЗЗ. Для этого нейтраль первичной обмотки трансформатора, собранной в звезду, замыкалась (через амперметр) на фазу "а" трансформатора. Обмотка низшего напряжения трансформатора, собранная по схеме разомкнутого треугольника, подключалась к балластному резистору . Как видно из графиков, ток ОЗЗ примерно в 3,4 больше в относительных единицах для трансформатора меньшей мощности. В абсолютных значениях токи примерно равны, как примерно равны (отличие в пределах 7%) индуктивности намагничивания нулевой последовательности.

Расчет значений индуктивности намагничивания (характеристики 2, рис.8) производился по формуле.

1,2 – соответственно без балластного резистора и с балластным резистором;

, (9)

При использовании величины тока ОЗЗ (характеристика 1, рис.9) индуктивность намагничивания определялась как

(10)

Расчеты по формулам (9) и (10) дали следующие результаты: . Различие между значениями индуктивности намагничивания при одинаковых токах нулевой последовательности можно объяснить влиянием токов прямой последовательности на магнитное состояние стали.

Величину токов прямой последовательности при ОЗЗ можно определить исходя из данных замеров фазных токов в эксперименте. В табл.1 приведены значения фазных токов , поступающих в исследуемый трансформатор ИВ-8 – 1,0, токи нулевой последовательности , токи фазы "а", поступающие от сети , и рассчитанные значения токов прямой последовательности в трансформаторе .

Таблица 1. Значения токов при ОЗЗ

№	, А	, А	, А	, А	, А	, А
1	1,06	1,11	1,11	2,23	1,10	0,04
2	1,23	1,35	1,35	2,70	1,33	0,10
3	1,78	1,83	1,83	3,66	1,80	0,02
4	2,13	2,24	2,24	4,45	2, 20	0,07

Токи прямой последовательности находились исходя из схемы замещения трансформатора, работающего на ОЗЗ, представленной на рис.5, из которой исключены емкости и балластный резистор. Векторная диаграмма токов, соответствующая рассматриваемому случаю, показана на рис.10. Очевидно, что

. (11)

Результаты расчета по формуле (11) занесены в табл.1.

Значения токов при ОЗЗ и замыкании обмотки низшего напряжения трансформатора ИВ-8 – 1,0 на балластный резистор 6 Ом приведены в табл.2.

Таблица 2. Значения токов и напряжений при ОЗЗ

№	, А	, А	, А	, А	, А	, А	, В	, В
1	1,07	1,10	1,10	2, 20	1,10	0,03	34,5	18,0
2	1,22	1,32	1,32	2,65	1,33	0,11	41,0	22,8
3	1,73	1,81	1,81	3,60	1,80	0,07	55,0	27,0
4	2,15	2,24	2,24	4,45	2,21	0,06	68,0	35,0