Ylijännite muuntajan käämeissä

Muuntajan eristeen mitoitus ja suunnittelun valinta on mahdotonta ilman muuntajan eristeen eri osiin vaikuttavien jännitysten määrittämistä käytön ja muuntajan luotettavan toiminnan varmistamiseksi suunniteltujen testausten aikana.

Tässä tapauksessa muuntajan eristeeseen vaikuttavat jännitteet, kun salamapiikki aallot iskevät sen tuloon, ovat usein ratkaisevia. Nämä jännitteet, joita kutsutaan myös impulssijännitteiksi, määräävät lähes kaikissa tapauksissa pituussuuntaisen käämin eristyksen ja monissa tapauksissa pääkäämin eristyksen, kytkinlaitteen eristyksen jne.

Tietokonetekniikan käyttö ylijännitteiden määrittämisessä mahdollistaa siirtymisen käämien impulssiprosessien kvalitatiivisesta huomioimisesta suoriin ylijännitteiden laskemiseen ja niiden tulosten käyttöönottoon suunnittelukäytäntöön.

Ylijännitteen laskemiseksi muuntajan käämit esitetään vastaavalla piirillä, joka toistaa induktiiviset ja kapasitiiviset kytkennät käämin elementtien välillä (kuva 1).Kaikki vastaavat piirit huomioivat kierrosten ja käämien välisen kapasitanssin.

Kuva 1. Muuntajan ekvivalenttipiiri: UOV — tuloaalto suurjännitekäämissä, UOH — tuloaalto pienjännitekäämissä, SV ja CH — kapasitanssit korkea- ja matalajännitekäämin kierrosten välillä, SVN — kapasitanssi käämit korkealla ja matalalla jännitteellä.

Aaltoprosessit muuntajissa

Muuntajaa pidetään induktiivisena elementtinä, kun otetaan huomioon välikapasitanssi, näytön ja induktanssin väliset kapasitanssit sekä induktanssin ja maan välinen kapasitanssi (kuva 2a).

Ylijännitteen laskemiseen käytetään seuraavia kaavoja:

jossa: t on aika aallon saapumisesta muuntajaan, T on ylijänniteaikavakio, ZEKV on ekvivalenttipiirin vastus, Z2 on linjan vastus, Uo on ylijännite alkuhetkellä

Kuva 2. Jänniteaallon eteneminen maadoitetulla nollalla varustetun muuntajan käämiä pitkin: a) kaavio, b) jänniteaallon riippuvuus käämin pituudesta maadoitetulla liittimellä varustetussa yksivaihemuuntajassa: Uo — jännitehäviöaalto, ∆Ce — käämin ja näytön välinen kapasitanssi, ∆Ck — kierrosten välinen sisäinen kapasitanssi, ∆С3 — käämin ja maan välinen kapasitanssi, ∆Lк — kelakerrosten induktanssi.

Koska vastaavassa piirissä on sekä induktanssi että kapasitanssi, syntyy värähtelevä LC-piiri (jännitteen vaihtelut on esitetty kuvassa 2b).

Värähtelyjen amplitudi on 1,3 — 1,4 tulevan aallon amplitudista, ts.Uпep = (1,3-1,4) Uo, ja suurin ylijännitteen arvo esiintyy käämin ensimmäisen kolmanneksen lopussa, joten muuntajan rakenteessa 1/3 käämistä on vahvistettu eristys muuhun verrattuna .

Ylijännitteen välttämiseksi kondensaattoreiden latausvirta suhteessa maahan on kompensoitava. Tätä tarkoitusta varten piiriin asennetaan ylimääräinen näyttö (suoja). Suojaa käytettäessä käämien kapasitanssit suojukseen ovat yhtä suuret kuin maadoituskierrosten kapasitanssit, ts. ∆CE = ∆C3.

Suojaus suoritetaan muuntajissa, joiden jänniteluokka on UH = 110 kV ja korkeampi. Suojus asennetaan yleensä lähelle muuntajan koteloa.

Yksivaiheiset muuntajat eristetyllä nollalla

Eristetyn nollan olemassaolo tarkoittaa, että maan ja käämin välissä on kapasitanssi Co, eli kapasitanssi lisätään maadoitusliittimen muuntajan vastaavaan piiriin, mutta suoja poistetaan (kuva 3a).

Kuva 3. Jänniteaallon eteneminen eristetyllä nollalla varustetun muuntajan käämiä pitkin: a) vastaavan muuntajan kaavio, b) tulevan aallon jännitteen riippuvuus käämin pituudesta.

Tällä vastaavalla piirillä muodostetaan myös värähtelypiiri. Kapasitanssista Co johtuen on kuitenkin olemassa värähtelevä LC-piiri, jossa on induktanssin ja kapasitanssin sarjakytkentä. Tässä tapauksessa merkittävällä Co-kapasitanssilla korkein jännite ilmestyy käämin lopussa (ylijännite voi saavuttaa arvot jopa 2Uo). Kelan yli tapahtuvan jännitteen muutoksen luonne on esitetty kuvassa 3b.

Eristetyllä nollalla varustetun muuntajan käämin ylijännitevärähtelyjen amplitudin pienentämiseksi on tarpeen pienentää lähdön C kapasitanssia suhteessa maahan tai lisätä käämien omakapasitanssia. Yleensä käytetään jälkimmäistä menetelmää. Suurjännitekäämin käämien välisen omakapasitanssin ∆Ck lisäämiseksi piiriin on sisällytetty erityisiä kondensaattorilevyjä (renkaita).

Aaltoprosessit kolmivaiheisissa muuntajissa

Kolmivaiheisissa muuntajissa käämiä pitkin tulevan aallon etenemisprosessin luonteeseen ja ylijännitteiden suuruuteen vaikuttavat:

a) kelan kytkentäkaavio,

b) niiden vaiheiden lukumäärä, joihin aalto tulee.

Kolmivaiheinen muuntaja, jossa on korkeajännitekäämitys, tähti kytketty kiinteästi maadoitettuun nollalaitteeseen

Anna tulevan ylijänniteaallon tulla muuntajan yhteen vaiheeseen (kuva 4).

Ylijänniteaaltojen etenemisprosessit käämejä pitkin ovat tässä tapauksessa samanlaisia ​​​​kuin prosessit yksivaiheisessa muuntajassa, jossa on maadoitettu nolla (jossakin vaiheessa korkein jännite on 1/3 käämistä), kun taas ne eivät riipu siitä, kuinka monta vaihetta saavuttaa aallon. Nämä. ylijännitteen arvo tässä käämin osassa on Upep = (1,3-1,4) Uo

Kuva 4. Kolmivaiheisen muuntajan, jonka suurjännitekäämitys on kytketty tähtiin, jossa on nollamaadoitettu verkko, vastaava piiri. Aalto tulee yhdessä vaiheessa.

Kolmivaiheinen tähtikytkentäinen suurjännitemuuntaja eristetyllä nollalla

Anna aallon tulla yhdessä vaiheessa.Muuntajan ekvivalenttipiiri sekä tulevan aallon eteneminen muuntajan käämityksessä on esitetty kuvassa 5.

Kuva 5. Kolmivaiheisen muuntajan ekvivalenttipiiri tähtikytketyllä suurjännitekäämityksellä (a) ja riippuvuudella U = f (x) tapauksessa, jossa aalto tulee yhdessä vaiheessa (b).

Tässä tapauksessa näkyviin tulee kaksi erillistä värähtelyvyöhykettä. Vaiheessa A on yksi värähtelyalue ja olosuhteet, joissa ne esiintyvät, ja vaiheissa B ja C on toinen värähtelysilmukka, värähtelyalue on myös erilainen molemmissa tapauksissa. Suurin ylijännite on käämissä, joka vastaanottaa tulevan aallon. Nollapisteessä ylijännitteet ovat mahdollisia jopa 2/3 Uo (normaalitilassa tällä hetkellä U = 0, joten ylijännitteet käyttöjännitteeseen Uoperaatioon nähden ovat sille vaarallisimpia, koska U0 >> Utoiminta).

Anna aallon kulkea kahden vaiheen A ja B läpi. Muuntajan ekvivalenttipiiri sekä tulevan aallon eteneminen muuntajan käämissä on esitetty kuvassa 6.

Kuva 6. Kolmivaiheisen muuntajan ekvivalenttipiiri tähtikytkentäisellä suurjännitekäämityksellä (a) ja riippuvuudella U = f (x) tapauksessa, jossa aalto tulee kahdessa vaiheessa.

Niiden vaiheiden käämeissä, joihin aalto tulee, jännite on (1,3 - 1,4) Uo. Nollajännite on 4/3 Uo. Suojatakseen ylijännitteeltä tässä tapauksessa muuntajan nollaan on kytketty suojakytkin.

Tulkoon ylijänniteaalto kolmessa vaiheessa Muuntajan ekvivalenttipiiri sekä tulevan aallon eteneminen muuntajan käämissä on esitetty kuvassa 7.

Kuva 7.Kolmivaiheisen muuntajan ekvivalenttipiiri tähtikytketyllä suurjännitekäämityksellä (a) ja riippuvuudella U = f (x) tapauksessa, jossa aalto tulee kolmivaiheisesti.

Ylijännitehäviöaallon etenemisprosessit kolmivaiheisen muuntajan kussakin vaiheessa ovat samanlaisia ​​kuin prosessit yksivaiheisessa muuntajassa, jossa on eristetty lähtö. Suurin jännite tässä tilassa on nollatilassa ja on 2U0. Tämä muuntajan ylijännitetapaus on vakavin.

Kolmivaiheinen suurjännitekolmiokäämimuuntaja

Anna ylijänniteaallon kulkea kolmioon kytketyn kolmivaiheisen suurjännitemuuntajan yhden vaiheen A läpi, kaksi muuta vaihetta (B ja C) katsotaan maadoitetuiksi (kuva 8).

Kuva 8. Kolmivaiheisen muuntajan, jonka suurjännitekäämitys on kytketty kolmioon (a) ja riippuvuudella U = f (x), ekvivalenttipiiri tapaukselle, jossa aalto tulee yhdessä vaiheessa.

Käämit AC ja BC altistuvat ylijännitteelle (1,3 - 1,4) Uo. Nämä ylijännitteet eivät ole vaarallisia muuntajan toiminnalle.

Olkoon ylijänniteaalto kahdessa vaiheessa (A ja B), selittävät käyrät on esitetty kuvassa 9. Tässä tilassa ylijänniteaaltojen eteneminen käämeissä AB ja BC on samanlainen kuin prosessit vastaavissa käämeissä. kolmivaiheinen maadoitettu muuntajan liitin. Nämä. näissä käämeissä ylijännitearvo on (1,3 — 1,4) Uo ja AC-käämissä arvon (1,8 — 1,9) Uo.

Kuva 9. Riippuvuus U = f (x) tapauksessa, jossa ylijänniteaalto kulkee kolmivaiheisen muuntajan kahden vaiheen läpi, jonka suurjännitekäämi on kytketty kolmioon.

Anna ylijänniteaaltojen kulkea kolmivaiheisen muuntajan kaikkien kolmen vaiheen läpi korkeajännitteisellä kolmiokytkemällä.

Kaikkien vaiheiden käämit tässä tilassa altistuvat ylijännitteelle (1,8 - 1,9) Uo. Jos ylijänniteaalto tulee samanaikaisesti kahden tai kolmen johdon kautta, niin käämin keskellä, johon aallot tulevat molemmilta puolilta, voi esiintyä muuntajan toiminnalle vaarallisia amplitudisia jännitteen vaihteluita.

Muuntajan ylijännitesuoja

Käämien pääeristeen vaarallisimmat ylijännitteet voivat esiintyä, jos aaltoja saapuu samanaikaisesti kolmen johdon kautta muuntajaan, jossa on kolmioliitäntä (käämin keskellä) tai tähti, jossa on eristetty nolla (melkein nolla). . Tällöin syntyvien ylijännitteiden amplitudit lähestyvät kaksinkertaista ulostulon jännitettä tai neljä kertaa tuloaallon amplitudia. Vaarallisia käännöseristysylijännitteitä voi esiintyä kaikissa tapauksissa, kun muuntajaan saapuu jyrkkä etuaalto, riippumatta muuntajan käämien kytkentäkaaviosta.

Siten kaikissa muuntajissa ylijännitteiden ja niiden jakautumisen käämeissä niiden suuruuden arvioimiseksi on otettava huomioon muuntajien vastaavien piirien kapasitanssit (eikä vain induktanssi). Saatujen ylijännitearvojen tarkkuus riippuu suurelta osin kapasitanssimittauksen tarkkuudesta.

Ylijännitteiden välttämiseksi muuntajien suunnittelussa on:

• lisänäyttö, joka jakaa latausvirran, joten ylijännitteet vähenevät.Lisäksi näyttö vähentää kentänvoimakkuutta tietyissä muuntajan käämin kohdissa,

• käämien eristyksen vahvistaminen tietyissä sen osissa (muuntajan käämien rakentava vaihto),

• pysäyttimien asennus muuntajan eteen ja sen jälkeen - ulkoisia ja sisäisiä ylijännitteitä vastaan, sekä pysäytin muuntajan nollassa.