Антирезонансный трансформатор напряжения: принцип работы

Особенности антирезонансных трансформаторов

Трансформаторы, являющиеся одним из центральных элементов любой электроэнергетической системы, подвергаются сильным нагрузкам. Из-за постоянной эксплуатации, возможности возникновения ошибок, а также протекающих резонансных процессов происходит повреждение обмоток, перегревание деталей конструкции, и в итоге транспортное средство перестает быть работоспособным, а то и вовсе выходит из строя.

Антирезонансный трансформатор напряжения предназначен для защиты устройства от резонансных процессов. С помощью оборудования узлы конструкции надежно защищены.

Антиферрорезонансные устройства способны обеспечить бесперебойную работу, но в России их стали применять только недавно. Обычные трансформаторы напряжения не обладают антирезонансными свойствами, что приводит к повреждению оборудования.

Современные модели решают эту проблему. Но, по словам физиков-испытателей, они не в состоянии полностью решить существующие проблемы. Сейчас ведется работа по поиску новых решений, которые позволят более эффективно избавляться от новых резонансов в системе.

Определение

Антирезонансные трансформаторы напряжения — это трансформаторы, устойчивые к влиянию феррорезонансных процессов в сети. Такие устройства имеют глухозаземленную нейтраль, устойчивость к дуговому разряду, а также литую изолированную защиту обмотки.

Свойство защиты от резонанса значительно продлевает срок службы устройства, обеспечивает защиту самого трансформатора, его обмотки и всей электрической цепи с оконечным оборудованием.

Требования к антирезонансным трансформаторам

Антирезонансные типы трансформаторов намного дороже обычных. Их использование должно быть обусловлено серьезной необходимостью. Если есть возможность использовать обычные трансформаторы, антирезонансные лучше не использовать. Требования к эксплуатации таких агрегатов следующие:

1. Трансформатор должен защищать инженерную сеть от возникновения нагрузки из-за потери нейтрали.
2. При воздействии феррорезонанса отключите вторичную обмотку.
3. Устранить появление короткого замыкания дуги.
4. Устранить возникновение междуфазных коротких замыканий в блоках 1 и 2.

Также наличие масла в общей емкости должно препятствовать повышению температуры обмоток катушки. Сама катушка должна иметь плотную изоляцию, устойчивую к перегреву.

Преимущества и недостатки

Самым большим преимуществом таких устройств является защита от феррорезонансных процессов в сети.

Недостатки устройства следующие:

1. Большой вес и габариты.
2. Высокая цена.
3. Необходимость переоборудования помещения под установку такого оборудования.

Эксплуатационные требования

Корректная и стабильная работа антирезонансных трансформаторов зависит от соблюдения требований к эксплуатации такого оборудования. Требования следующие:

1. Высота над уровнем моря не должна быть более 1 км.
2. Необходимо строго соблюдать требования по температурной стабильности. Трансформаторы могут стабильно работать в диапазоне температур 15-35 градусов. При этом для них критичны колебания более 5 баллов.
3. Трансформатор должен подходить для индивидуальной цепи переменного тока.
4. Необходимо строго соблюдать порядок проверки, ремонта и планового обслуживания устройства.

Такое оборудование следует устанавливать только в помещении с постоянной температурой и влажностью. Само помещение следует проветривать, так как это обеспечит необходимый уровень азота и кислорода.

Феррорезонанс

Обмен энергией между нелинейной индуктивностью и электрической емкостью называется феррорезонансом. Этот процесс происходит в момент коммутации, возникновения коротких замыканий, ослабления контакта.

Феррорезонанс возникает на обмотках катушек индуктивности с ферритовыми сердечниками. Этот процесс нелинейный. Может быть 2 видов: резонанс токов и напряжений. Явление напрямую влияет на работу трансформаторов — оно способно выгорать обмотки и приводить к возникновению дуговых замыканий.

Область применения антирезонансной группы трансформаторов

Антирезонансные трансформаторы впервые были произведены в России около 20 лет назад. Самые первые модели, которые до сих пор используются во многих отраслях промышленности, относятся к категории масел НАМИ-10, НАМИ-35. К организациям применяются следующие принципы:

• предотвращает явление феррорезонанса;
• устойчивость к дуговому замыканию;
• формованная изоляция.

Область применения широкая, так как оборудование используется для сетей от 6 до 500 киловольт. Применяется в отраслях, где необходимо решать задачи, связанные с новыми феррорезонансными процессами. Трансформаторы типа НАМИ служат для формирования информационного сигнала для приборов и схемы сигнализации, измерения и защиты с определенным показателем частоты тока.

Эффективность использования

Оборудование работает только при заземлении, обязательно наличие постоянных феррорезонансных явлений. Трансформатор не вызывает гармонических колебаний, но есть определенные условия, делающие его работоспособным, и такие, которые делают его установку невозможной.

Следует понимать, что антирезонансные трансформаторы значительно дороже обычных ТК. Эффективность применения рассчитывается в зависимости от характерных свойств новых феррорезонансных явлений в сети. Технические требования указаны в эксплуатационном листе, проверены по ГОСТ 1983-2001 РФ.

При использовании в производстве ответственный сотрудник должен учитывать, насколько эффективность будет соответствовать экономии. В частности, проверяется, сколько денег должно быть потрачено с риском повреждения устройств без использования антирезонансных ТС. После достижения эффективности оборудования показатели сравниваются.

Виды трансформаторов и принцип работы

Принцип работы структурного подразделения, текущие показатели и необходимые нюансы меняются в зависимости от того, на сколько кВ работает оборудование. Требования обязательны для соблюдения, даже малейшие погрешности приводят к изменению стабильности феррорезонанса.

Работающие при 110-ти киловольтах

Явления феррорезонанса, возникающие при эксплуатации сетей 110 кВ, обусловлены наличием заземления для снижения токов. Резонансные колебания связаны с:

• гармонические и субгармонические – возникают между конденсатом с определенными показателями емкости и индуктивности трансформаторов;
• субгармоника в неполнофазных режимах – появляется в результате провала между фазными линиями при подаче напряжения на отключенную фазу;
• неполная фазовая гармоника — присутствует, когда транспортное средство работает с землей и взаимодействует с индуктивностью нелинейным образом.

При нулевом канале явления резонанса не возникают, но при смене нейтрали на определенном участке такое состояние возможно. Заземление приводит к повреждению конструктивных элементов. Сопротивление первичной обмотки создает резонанс на частоте 16 герц, вследствие чего поток энергии передается по междуфазным проводникам.

Читайте также: Сколько в ампере ватт, как перевести амперы в ватты и киловатты

Антирезонансные трансформаторы напряжения, рассчитанные на 220, 330 и 500 киловольт

Для оборудования, работающего на 220, 330 и 500 киловольт, существенной проблемой являются феррорезонансы с конденсаторами, ответственными за сдвиги высокого напряжения. Емкость значительна, а напряжение на трансформаторе падает при выключении цепи (делится между декой и конденсаторами). Принцип работы заключается в обеспечении:

• линеаризация магнитной линии;
• повышение технических характеристик магнитопровода;
• увеличение индекса адгезии;
• снижение индуктивных характеристик;
• снижение потерь в первичной обмотке.

Выбор конкретных методов и принцип работы такого трансформатора определяется типологией оборудования. Иногда лучшим вариантом является уменьшение субгармоник резонанса и в то же время снижение некоторых рабочих параметров устройства.

Трансформаторы типа: НАМИ-10, НАМИ-10-95, НАМИ-10-95 УХЛ2

НАМИ-10 — первый трансформатор для уменьшения резонанса. Расшифровка НАМИ буквально означает, что трансформатор относится к типу работающих с напряжением (Н), антирезонансных (А), масляных, но в конкретном случае циркулирующих масляных и воздушных токов естественно (М), с контролем изоляции (И). ТП этого типа представляет собой конструкцию из двух трехобмоточных ТП.

НАМИ-10-95 – это устройство, работающее в электрических сетях с частотой 50 Гц. Трехфазный, предназначен для работы с системами учета, автоматами, сигнализацией. Напряжение первичной обмотки 10 или 6 кВ, вторичной — 0,1. Заземление собирается из конструкционной стали. Это масло, обмотки с магнитопроводами помещены в сосуд.

НАМИ-10-95 УХЛ2, кроме основного назначения (передача сигнала на аппаратуру управления, измерения или защиты, может применяться для изоляции цепей электроприборов от максимального напряжения в производстве. Всего вторичных обмоток две установленных, не превышает номинальное напряжение каждого из них 100 В.

Габаритные и установочные размеры

Габариты НАМИ-10 составляют 482х353х635 миллиметров. Вес 110 кг (может варьироваться). Масса сливочного масла составляет 22 килограмма. Для установки потребуются втулки и болт заземления, что увеличивает монтажные размеры на 20 процентов по ширине.

НАМИ-10-95 имеет габаритные размеры, равные 482х330х575 мм. При этом установочные размеры составляют 286х344 миллиметра. Масса масла 16 кг, общий вес трансформатора 93 кг.

Модель УХЛ-2 имеет идентичные характеристики по габаритным, присоединительным размерам и массе.

Техника безопасности при работе с устройствами

Существуют ограничения при работе с антирезонансными трансформаторами. Характеристики производительности:

• высота над уровнем моря — не более 1000 метров;
• температурный диапазон – от 15 до 35 градусов, критичны колебания, если они превышают 5 баллов;
• второй вид атмосферы;
• обязательно соблюдение пожарной безопасности по 12.1.004-91, ТБ по 12.2.007.3-75.

Для установки оборудования выбирается невзрывоопасная среда, без паров, концентратов, газов, пыли, способная проводить электричество.