Что такое феррорезонанс?
Феррорезонанс - явление нелинейного резонанса, которое может влиять на энергетические сети.
Практические решения для предотвращения или демпфирования феррорезонанса в электроустановках
Аномальные скорости гармоник и переходные или устойчивые перенапряжения и сверхтоки, которые он вызывает, часто опасны для электрооборудования.
Некоторым необъяснимым разрушениям можно отнести это редкое, нелинейное явление.
Риск феррорезонанса должен учитываться уже на этапе проектирования электроустановки. Бдительность также требуется при обслуживании или расширении энергосистемы. В принципе, управление рисками требует знания опасных конфигураций и условий, в которых это явление может существовать.
Если конфигурация, считающаяся критической, неизбежна, только детальное исследование позволит оценить риски и оценить эффективность решений, которые будут предоставлены.
Как предотвратить феррорезонанс?
Ряд практических мер может быть предпринят для предотвращения феррорезонанса, чьи перенапряжения, сверхтоки и искажения волновых форм приводят к тепловым и диэлектрическим напряжениям, которые могут быть опасны для электрооборудования (отказ, снижение производительности и срок службы изоляторов
,
).
Используемые различные методы основаны на следующих принципах:
Метод № 1 - Избегайте, благодаря надлежащей конструкции и / или переключениям, конфигурации, чувствительные к феррорезонансу. Это может включать в себя запрещение определенных конфигураций системы и / или некоторых операций переключения энергосистемы и / или определенного коммутационного устройства.
Метод № 2 - Убедитесь, что значения системных параметров не включены (даже временно) в зону риска и, если возможно, обеспечивают запас прочности в отношении опасных зон.
Метод № 3 - Убедитесь, что энергия, подаваемая источником, недостаточна для поддержания этого явления. Этот метод обычно состоит в том, чтобы вводить потери, которые затухают от феррорезонанса, когда это происходит.
МЭК утверждает, что временные феррорезонансные (и резонансные) перенапряжения « должны быть предотвращены или ограничены » (одним из вышеуказанных средств).
«Они обычно не считаются основанием для номинального напряжения ограничителя перенапряжений или для конструкции изоляции, если только эти корректирующие меры недостаточны ».
Это означает, что процедура координации изоляции обычно не учитывает уровни перенапряжения из-за феррорезонанса и что, следовательно, ограничители перенапряжений (чье остаточное напряжение обычно выше, чем перенапряжения из-за феррорезонанса) теоретически не обеспечивают защиту от феррорезонанса,
Практические решения
Применение этих принципов приводит к рекомендации практических решений, некоторые из которых определены ниже для нескольких типичных конфигураций, восприимчивых к феррорезонансу.
- Проектирование VT и CVT
- Трансформатор случайно активирован
- Случай изолированных нейтральных систем
- Энергосистемы MV, заземленные через реактор
- Трансформатор подается через емкостную систему питания
Конфигурация №1 - конструкция VT и CVT
В хорошо спроектированных трансформаторах напряжения (VT) и трансформаторах напряжения на конденсаторе (CVT) принимаются соответствующие проектные меры для нейтрализации феноменмона.
Случай (однополюсных) ВТ, связанных между фазой и землей на изолированной нейтральной системе, на практике рассматривается как наиболее благоприятный для феррорезонанса случай (вызванный, например, перенапряжениями между звуковыми фазами и землей в результате одиночной фаза-земля).
Факт, который в этом случае оправдывает реализацию специальных мер защиты от терроризма.
Случай (двух полюсов) ВТ, связанных между фазами, также может быть источником феноменов феррорезонанса, когда один из этих ВТ может быть поставлен, хотя бы мгновенно, на одну фазу. Это может произойти, например, во время живой работы во время не одновременных операций на всех трех фазах при многополюсном разрыве при раздуве плавкого предохранителя или разрыве проводника на одной фазе.
Практические решения:
Решение №1
В изолированных нейтральных системах избегайте wye-соединения праймериз VT с заземленной (первичной) нейтралью либо путем нейтрализации нейтрали первичных первичных VT, либо с помощью дельта-соединения для VT, Решение №2
Если используется нейтральное соединение первичных элементов с заземленной нейтралью (например, для измерения напряжения нулевой последовательности) в изолированной нейтральной системе или в системе, система заземления которой не может быть ожидаемой:
- Используйте проектные меры для того, чтобы магнитный сердечник работал при более низкой индукционной величине (около 0, 4-0, 7 Тл), так что перенапряжения не могут инициировать феррорезонанс, по крайней мере, с отношением 2 между напряжением намагничивания насыщения и номинальным напряжением.
- Вводите потери с помощью одного или нескольких нагрузочных сопротивлений, значение которых достаточно низкое, чтобы эффективно ослабить явление, но при этом гарантируя, что полное потребление энергии соответствует требуемым прецизионным условиям.
Для вычисления значений сопротивления нагрузки можно использовать следующий метод. Он должен применяться к каждому случаю индивидуально:
Решение №3
VT с одной вторичной обмоткой:
Демпфирующий резистор R подключен к вторичной части каждого VT (см. Рис. 1 ниже), если потребление ниже по потоку от VT не является достаточным. В этом случае резисторы непрерывно поглощают электроэнергию, как только активируются ВТ.
Рисунок 1 - Устройство защиты от риска феррорезонанса для ВТ с одним вторичным
Рекомендуемые минимальные значения сопротивления R и мощности P R этого сопротивления:
где:
- U s - номинальное вторичное напряжение (V),
- k - коэффициент между 0, 25 и 1, так что ошибки и условия обслуживания остаются в пределах, определенных стандартом IEC 186 (k Pt составляет, например, около 30 Вт для номинальной выходной мощности 50 ВА).
- P t - номинальная мощность VT (VA),
- P m - Требуемая мощность для измерения (VA).
В случае ВТ с двумя вторичными обмотками (одна вторичная обмотка для измерения и одна вторичная обмотка вторичного обмотки, также известная как третичная обмотка), целесообразно подключить сопротивление к клеммам дельта подключенных третичных обмоток трех трансформаторы (см. рисунок 2 ниже).
Преимуществом этого демпфирующего устройства является то, что он не влияет на точность измерения или не вводит потери в нормальные (сбалансированные) рабочие условия, а только в неуравновешенных условиях, чтобы заглушить явление.
Рисунок 2 - Устройство защиты от риска феррорезонанса для ВТ с двумя вторичными
Рекомендуемые минимальные значения сопротивления R и мощности P R этого сопротивления:
где:
- U s - Номинальное напряжение вторичного ВТ, подключенного к сопротивлению (V)
- P e - номинальная тепловая нагрузка вторичной обмотки VT, связанная с сопротивлением (ВА).
Номинальная тепловая нагрузка (в VA) представляет собой кажущуюся мощность, которую может подавать VT на вторичный, без превышения пределов нормального повышения температуры без требований точности. Сопротивление R должно быть выбрано для обеспечения постоянной диссипации мощности PR.
Например:
TT = 1000 / √3 - 100 / √3 - 100/3 В
P e = 100 ВА
(U s = 100/3)
R = (3 × √3 × (100/3) 2) / 100 = 57, 7 Ом
P R = (3 × 100/3) 2 / 57, 7 = 173 Вт
(стандартизированное значение непосредственно выше 57, 7 Ом / 2 × 120 Ом, 2 × 140 Вт)
Вернуться к содержанию ↑
Конфигурация №2 - Трансформатор случайно включен
Для предотвращения случайного включения феррорезонанса на трансформатор в одну или две фазы (см. Рисунок 3) практические решения состоят из:
- Снижение значения емкости между автоматическим выключателем и трансформатором ниже его критического значения с использованием, например, шкафа выключателя ближе к трансформатору или размещения выключателей непосредственно перед трансформаторами и закрытия их только тогда, когда напряжение было восстановлено для всех три фазы.
- Избегайте использования трансформаторов, обеспечивающих активную мощность, которая ниже на 10%, чем номинальная мощность.
- Избегайте подачи питания без нагрузки.
- Запрещение однофазных операций или защита предохранителей, продувка которых приводит к однополюсному разрушению,
- Запрет на живые работы по сборке кабельного трансформатора, когда длина кабеля превышает определенную критическую длину,
- Сопротивление заземления нейтрали питающей подстанции,
- Сплошное заземление нейтрали (постоянно или только во время работы под напряжением и обесточиванием) трансформатора, чья первичная связь связана с звездой (доступная нейтраль).
Рисунок 3 - Примеры несбалансированных систем, подверженных риску от феррорезонанса
Вернуться к содержанию ↑
Конфигурация №3 - Корпус изолированных нейтральных систем
Чтобы избежать риска феррорезонанса с чрезмерно индуктивным монитором постоянной изоляции (PIMs), между нейтралью трансформатора и землей может быть установлен импеданс. Это решение «нейтрально-нейтральное».
Для короткой низковольтной системы питания, поставляемой подстанции MV / LV, рекомендуется импеданс, чистое сопротивление которого составляет 50 Гц около 1500 Ом.
В MV ПМД впрыска постоянного тока подключаются в соответствии с напряжением либо к ВТ, нагруженному сопротивлением (см. Рис. 4), либо к сопротивлению, соединенному последовательно с PIM (Un <5.5 кВ).
Звездная точка праймериз всех других связанных с УЗЛ ВТ, соединенных с одной и той же изолированной нейтральной системой, также должна быть заземлена с помощью емкости (пластина Р1). Эта мера часто упускается из виду в расширениях и вспомогательных коммутаторах.
Рисунок 4 - Вспомогательные устройства постоянного мониторинга (PIM)
Вернуться к содержанию ↑
Config. # 4 - Системы энергоснабжения MV, заземленные через реактор
Случай энергосистем MV, заземленных через реактор (см. Рисунок 5). В резонансных заземленных системах могут быть приняты следующие меры:
- Перекомпенсируйте компонентную частоту емкостной мощности тока замыкания на землю, отменив нейтральное сопротивление заземления,
- Добавьте резистивный компонент для увеличения потерь в катушке заземления.
Рисунок 5 - Феррорезонанс в случае резонансной системы, заземленной через реактор
Однако принятая мера не должна влиять на самозатухание замыканий на землю, что является одной из целей резонансной системы заземления.
Вернуться к содержанию ↑
Config. # 5 - Трансформатор, питаемый через емкостную систему питания
Что касается трансформатора, подаваемого через емкостную систему питания (см. Рис. 6 ниже), лучшим решением является предотвращение рискованных конфигураций, когда подача активной энергии составляет менее 10% от номинальной мощности трансформатора.
Этот риск значителен в периоды низкой нагрузки (праздники, ночное время).
Рисунок 6 - Эквивалентная схема незагруженного силового трансформатора, поставляемого емкостной системой
Вернуться к содержанию ↑
Феррорезонанс в распределительных трансформаторах (ВИДЕО)
Ссылка // Феррорезонанс Ф. Ферраччи (Schneider Electric)