14.Точность учета электроэнергии зависит от правильности выбора и подключения измерительных трансформаторов

Николай Даниелян, к.т.н., директор фирмы «KWK Messwandler»

Приложение

Об антирезонансных ТН 6-10-35 кВ

Примерно 30% общего числа повреждений ТН типа ЗНОМ и НТМИ в сетях с изолированной нейтралью связано с возникновением феррорезонансных перенапряжений. Изначальным заложенным конструктивным недостатком ТН указанных типов является возможность повреждения из-за феррорезонансных перенапряжений при однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ), а также при феррорезонансных колебаниях по другим причинам.

В ГОСТ 1983-2001 «Трансформаторы напряжения. Общие технические условия» введен термин «антирезонансный трансформатор», который определен как «трансформатор, устойчиво работающий при наличии в сети феррорезонансных явлений». Для ТН, которые используются в РЗ и сигнализации ОЗЗ в трехфазных сетях с изолированной нейтралью, этот термин может трактоваться несколько шире и включает а себя ряд способностей ТН :

• не вступать в устойчивый феррорезонанс с емкостями небольших сетей;

• длительно выдерживать ОЗЗ через перемежающуюся дугу в сети;

длительно выдерживать феррорезонанс между фазной емкостью сети и нелинейными индуктивностями намагничивания других трансформаторов (как силовых, так и измерительных).

ТН серии НАМИ 6-10-35 кВ выпускаемые Раменским электротехническим заводом обладают такими свойствами. В трансформаторах этой серии применена оригинальная схема соединения обмоток, не предусмотренная ГОСТ 1983-2001 и не применяемая ранее в мировой практике. На рисунке приведена принципиальная электрическая схема ТН типа НАМИ 6-10-35 кВ.

Обычно феррорезонанс в трехфазной сети с изолированной нейтралью возникает из-за нессимнтрии в фазных проводимостях ТН, при различной степени насыщения стали магнитопроводов. В ТН серии НАМИ несимметрия не возникает, так как трансформатор нулевой последовательности всего один.

Номинальная индукция в магнитопроводе трансформатора нулевой последовательности снижении в 4 раза, чтобы антирезонансный ТН мог выдержать различные длительные феррорезонансные воздействия.

Анализ эксплуатации имеющегося списка таких трансформаторов показывает высокую степень надежности и соответствие заданным условиям применения.

Измеритель потери напряжения во вторичной цепи ТН (Электрические станции, 2003,9; Шинкаренко)

В процессе эксплуатации возможно увеличение нагрузки ТН и возрастание сопротивления его вторичных цепей, вызываемое окислением и ослаблением прижимных усилий контактных соединений. Это приводит к росту потери напряжения.

Разработанный в Донбасской электроэнергетической системе измеритель потери напряжения может быть использован для массового контроля вторичных цепей ТН, содержащих расчетные счетчики и счетчики технического учета.

Повреждаемость трансформаторов напряжения Необходимо бороться с причинами, а не с последствиями.4

В электрических сетях 3–35 кВ с изолированной нейтралью происходят процессы, которые отрицательно сказываются на работе заземляемых электромагнитных трансформаторов напряжения (ТН). Именно по этой причине средний срок службы ТН зачастую не превышает 3–5 лет. К этим процессам можно отнести:

• феррорезонансные перенапряжения;

• коммутационные перенапряжения;

• переходные процессы;

• смещения нейтрали;

• наличие постоянной составляющей магнитного потока в ТН при автоколебательных процессах в сети.

На практике применяются различные схемные решения по подавлению отрицательных процессов, влияющих на условия работы ТН в электрических сетях 3–35 кВ: заземление нейтрали обмоток высокого напряжения ТН через резисторы различных значений сопротивления – от низкоомных до высокоомных; включение резисторов в разомкнутый треугольник обмоток ТН, предназначенных для контроля изоляции сети; применение ТН с встроенным защитным устройством и др. Юрий Степанов и Анатолий Овчинников предлагают включать в цепь нейтрали ТН дополнительный трансформатор, который в случае феррорезонанса будет увеличивать свое сопротивление и предотвратит повреждение ТН. Однако и этот, и все перечисленные выше способы защиты ТН, на наш взгляд, не дают должного эффекта, поскольку являются борьбой со следствием, а не с причиной и относятся, скорее, к области релейной защиты, а не к проблемам измерительной техники. При применении этих мер, как правило, ухудшаются метрологические характеристики ТН. А назначение ТН, согласно ГОСТ 1983-2001, – не подавлять резонансные и другие отрицательные явления в электрической сети, а «передавать сигнал измерительной информации приборам измерения, защиты, автоматики, сигнализации и управления». Нужно бороться с самой причиной, которая вызывает процессы, происходящие в сетях с изолированной нейтралью. Но решение этих задач не относится к задачам производителей ТН. Они сами не в силах бороться с теми факторами, которые отрицательно влияют на работу трансформаторов в процессе эксплуатации. Единственным радикальным способом борьбы с этой причиной является изменение режима заземления нейтрали в сетях 3–35 кВ. Но изменение режима заземления нейтрали, т.е. переход с изолированной нейтрали на резистивную, как самую, по нашему мнению, прогрессивную, – дело, требующее времени и вложения немалых финансовых средств. Именно поэтому некоторые специалисты, а к ним относятся и авторы статьи, пытаются найти решение проблемы с помощью каких-то дополнительных устройств, которые могут защитить сам измерительный трансформатор в случае нештатной ситуации. Причем конструктивно это устройство может располагаться как в корпусе самого трансформатора, так и вне его. Но это уже другой вопрос. Нынешние предпринимаемые в электрических сетях шаги можно назвать полумерами, так как они не решают проблему в целом. Повышение срока службы измерительного трансформатора, приводящее к снижению его метрологических характеристик, – не выход из ситуации. Существует не один десяток подобных решений, но все они ухудшают метрологию, увеличивают погрешность измерений. К сожалению, и авторы статьи не приводят данных, говорящих о том, как влияет предлагаемый ими способ повышения надежности работы ТН на изменение его метрологических характеристик.⁴

49