1

Тема: однофазное КЗ

Здравствуйте коллеги, хочу обсудить с Вами вот какой вопрос.
     Имеем две эл.станции, от шин одной (ЭС-1) отходит ВЛ 220 кВ, которая питает резервный ТСН (РТСН) 220/10 на другой станции (ЭС-2). На ВЛ в качестве защиты применена ДЗЛ.
На ф.В ВЛ происходит КЗ и со стороны питания помимо тока в поврежденной фазе видно токи в неповрежденных фазах. Со стороны РТСН наблюдаем токи во всех трех фазах стороны ВН.
Через 1,5 с. происходит неуспешное АПВ и так как выключатель РТСН отключается действием ДЗЛ при первом КЗ, то при АПВ токи в неповрежденных фазах ВЛ отсутствуют.
Понятно, что токи в неповрежденных фазах ВЛ со стороны питания и токи через РТСН это токи нулевой последовательности, которые протекают по следующему пути:
1.    Точка КЗ – земля – нейтраль блочного трансформатора ЭС-1 – ф.А, ф.В, ф.С ВЛ – виртуальная закоротка на ф.А, ф.В, ф.С. в месте КЗ.
2.    Точка КЗ – земля – нейтраль РТСН – ф. А, ф.В, ф.С ВЛ – виртуальная закоротка на ф.А, ф. В, ф.С в месте КЗ.
Теперь вопросы:
1.    Согласно граничных условий при однофазных КЗ токи в неповрежденных фазах равны 0.
Т.е. в поврежденной ф.В течет сумма токов I1в, I2в, I0в, которые дают полный ток КЗ, а в ф.А и ф.С течет сумма токов I1а, I2а, I0а и I1с, I2с, I0с соответственно, которые в сумме дают ноль, но мы видим, что это так только при неуспешном АПВ (РТСН отключен). Получается граничные условия справедливы только для ВЛ включенных с одной стороны.
2.    И самый главный вопрос.
Метод симметричных составляющих это математическая модель, не дающая понимания реальных процессов при КЗ, а только больше запутывает, по крайней мере меня (я про виртуальные закоротки, токи протекающие в неповрежденных фазах и т.д.). И так как в литературе нигде не встречается описание физики процесса, то приходится думать самому.
Правильно ли я понимаю процесс при однофазном КЗ на ф.С для схемы описанной выше:
2.1.     При КЗ на ф.С ВЛ под действием ЭДС обмотки ф.С стороны ВН 1Т начинает протекать ток (на рисунке изображен красным цветом) по следующему пути:
2.1.1.    Точка КЗ – земля – нейтраль 1Т – конец обмотки ф.С стороны ВН 1Т.
2.1.2.    Точка КЗ – земля – нейтраль 2Т – обмотки ф.А и ф.В стороны ВН 2Т – провода ф.А и ф.В ВЛ - обмотки ф.А и ф.В стороны ВН 1Т - конец обмотки ф.С стороны ВН 1Т.
2.2.    За счет увеличения тока в обмотке ф.С стороны ВН 1Т увеличивается магнитный поток создаваемый ней, что приводит к уменьшению основного магнитного потока в магнитопроводе и снижению индуктивного сопротивления обмотки ф.С стороны НН 1Т и как следствие увеличение тока в ней. Этот ток протекает как указано на рисунке (выделен желтым).
2.3.    Токи протекающие в обмотках ф.А и ф.В стороны ВН 2Т также создают свои магнитные потоки в магнитопроводе 2Т и наводят большие ЭДС в обмотках ф.А и ф.В стороны НН 2Т. Под действием суммы ЭДС обмоток ф.А и ф.В стороны НН в треугольнике 2Т начинает циркулировать ток, который создает свой магнитный поток уменьшающий магнитные потоки созданные первичными токами. После этого ЭДС в обмотках ф.А и ф.В стороны НН снижается. Также этот циркулирующий ток наводит ЭДС в обмотке ф.С стороны ВН 2Т (обратная трансформация).
2.4.    Под действием ЭДС наведенной в обмотке ф.С стороны ВН 2Т начинает протекать ток (на рисунке изображен зеленым цветом) по следующему пути:
2.4.1.    Точка КЗ – земля – нейтраль 2Т – конец обмотки ф.С стороны ВН 2Т
2.4.2.    Точка КЗ – земля – нейтраль 1Т – обмотки ф.А и ф.В стороны ВН 1Т – провода ф.А и ф.В ВЛ - обмотки ф.А и ф.В стороны ВН 2Т - конец обмотки ф.С стороны ВН 2Т.
2.5.    Ну и в треугольнике 1Т тоже должен циркулировать ток аналогично 2Т.
Как-то так.

Post's attachments

рисунок.dwg 34.2 Кб, 5 скачиваний с 2016-11-28 

рисунок.JPG 92.77 Кб, файл не был скачан. 

со стороны питания.sg2 75.56 Кб, 7 скачиваний с 2016-11-28 

со стороны РТСН.rar 238.17 Кб, 8 скачиваний с 2016-11-28 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.
Long Live Rock'n'Roll

2 (2016-11-29 11:01:21 отредактировано beyond)

Re: однофазное КЗ

High_Voltage пишет:

  Токи протекающие в обмотках ф.А и ф.В стороны ВН 2Т также создают свои магнитные потоки в магнитопроводе 2Т и наводят большие ЭДС в обмотках ф.А и ф.В стороны НН 2Т. Под действием суммы ЭДС обмоток ф.А и ф.В стороны НН в треугольнике 2Т начинает циркулировать ток, который создает свой магнитный поток уменьшающий магнитные потоки созданные первичными токами. После этого ЭДС в обмотках ф.А и ф.В стороны НН снижается. Также этот циркулирующий ток наводит ЭДС в обмотке ф.С стороны ВН 2Т (обратная трансформация).

Не смог найти осциллограмму со стороны ВН 2Т. Насчет этого я думаю, что ток из места КЗ не пойдет к нейтрали тупикового трансформатора, и не будет возвращаться через две неповрежденный фазы. Я думаю, что токи во всех трех фазах со стороны НН тупикового трансформатора вызваны несимметричным режимом работы 2Т. Сумма токов фаз А и В была не равна нулю, и как следствие появился ток нулевой последовательности, который и замкнулся через обмотку НН. По осциллограмме видно, что ток со стороны ВН 2Т во всех трех фазах имеет одинаковый угол.

3

Re: однофазное КЗ

2Т это РТСН

Long Live Rock'n'Roll

4

Re: однофазное КЗ

High_Voltage пишет:

2Т это РТСН

Это я понял, я не нашел осциллограмму по ВН 2Т, только по НН.
Архив битый, извлечь смог только часть осциллограмм.

5

Re: однофазное КЗ

Без архива

Post's attachments

187D5470.DFR 85.47 Кб, 3 скачиваний с 2016-11-29 

187D5471.DFR 85.47 Кб, 1 скачиваний с 2016-11-29 

187D5472.DFR 68.62 Кб, 2 скачиваний с 2016-11-29 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.
Long Live Rock'n'Roll
Присоединяйтесь!!! Мы в социальных сетях и на Ютуб.

6

Re: однофазное КЗ

При КЗ в фазе С линии фаза С трансформатора оказывается замкнутой на землю, питание трансформатор получает только от фаз А,В. Токи фаз А, В поступает в первичные обмотки силового трансформатора РТСН ВН-а, ВН-b и текут в нейтраль.

Если у нас группа из трех однофазных трансформаторов (для простоты), то далее фазы ВН-а, ВН-b наводят ЭДС в обмотках НН-ac, НН-ba. В результате этого в треугольнике формируется кольцевой ток, который течет и через обмотку НН-cb.

Обмотка НН-сb, будучи индуктивно связанной с обмоткой ВН-с, вызывает в ней ЭДС, и если вывод С трансформатор закорочен на землю, то возникает ток по контуру "точка КЗ->линия->ВН-с->нейтраль Т".

Реально между всеми обмотками трехобмоточного Т есть магнитная связь, в т.ч. и между теми, что на разных фазах (хотя она слабее, чем между ВН/НН на одном стержне).
Но в целом процесс идет примерно так же, как описано выше.

Таким образом, во всех трех фазах (ВН-a, ВН-b, ВН-с) трансформатора есть ток. Питание идет через фазы А, В, которые через треугольник имеют достаточно мощную магнитную связь с фазой С.

7 (2016-11-29 10:33:15 отредактировано beyond)

Re: однофазное КЗ

В первый раз немного не то посмотрел, но суть не поменялась. Ток КЗ не пойдет от точки КЗ до нейтрали 2Т и не вернется по двум другим фазам.
КЗ на фазе С. Ток КЗ замыкается по пути Точка КЗ=>Нейтраль=>Конец обмотки фазы С. Под действием этого тока увеличивается магнитный поток в фазе С 1Т, за счет чего по вторичной обмотке (по всем трем фазам, т.к. треугольник замыкает токи нулевой последовательности) начинает циркулировать ток, который создает магнитное поле и за счет этого начинают протекать токи по фазам А и В стороны ВН 1Т, что бы компенсировать разность МДС. Со стороны 2Т ток в фазах А и В так же создает магнитный поток за счет которого в треугольнике со стороны НН начинает циркулировать ток нулевой последовательности, этот ток протекая по треугольнику, и в точности по фазе С создает магнитный поток, который наводит ЭДС по стороне ВН в фазе С под действием этой ЭДС начинает протекать ток который имеет контур Фаза С=>Точка КЗ=>Нейтраль 2Т.

8 (2016-11-29 10:51:12 отредактировано High_Voltage)

Re: однофазное КЗ

retriever пишет:

питание трансформатор получает только от фаз А,В. Токи фаз А, В поступает в первичные обмотки силового трансформатора РТСН ВН-а, ВН-b и текут в нейтраль.

Получается, что это токи ХХ трансформатора, каким образом они создают большой ток в треугольнике РТСН
Или ток в треугольнике РТСН увеличивается из-за замкнутой обмотки ВН ф.С?

Long Live Rock'n'Roll

9 (2016-11-29 10:58:59 отредактировано retriever)

Re: однофазное КЗ

High_Voltage пишет:

Получается, что это токи ХХ трансформатора, каким образом они создают большой ток в теругольнике РТСН

Ток холостого хода в несимметричном режиме больше, чем в симметричным, если вкратце.
В нормальном режиме трехфазный симметричный ток течет по всем трем фазам ВН, и в треугольнике они наводят ЭДС так, что кольцевого тока в нем нет.
В режиме КЗ питание несимметричное, поэтому ЭДСы в треугольнике друг друга не компенсируют, и возникает кольцевой ток. Магнитный поток от этого кольцевого тока частично компенсирует потоки обмоток ВН, что эквивалентно снижению их собственной индуктивности, если бы треугольника не было.

Т.е. если написать выражения для взаимоиндукций, то получится примерно так: фазы А, В, С магнитосвязаны через треугольник.
В симметричном режиме эти магнитные связи друг друга компенсируют (как бы нет треугольника), в несимметричном получается как однофазный трехобмоточный трансформатор, который питается от фаз А, В и потребляет нагрузку по фазе С.

High_Voltage пишет:

Или ток в треугольнике РТСН увеличивается из-за замкнутой обмотки ВН ф.С?

Да. В симметричном режиме он равен нулю, если нагрузки нет.

10 (2016-11-29 11:06:07 отредактировано beyond)

Re: однофазное КЗ

High_Voltage пишет:

Или ток в треугольнике РТСН увеличивается из-за замкнутой обмотки ВН ф.С?

retriever пишет:

Да. В симметричном режиме он равен нулю, если нагрузки нет.

retriever, если было бы КЗ по фазе С со стороны 1Т и обрыв фазы С со стороны 2Т, то картина была бы аналогичная, за исключением того, что ток в фазе С по ВН 2Т отсутствовал бы. Разве не так?

11 (2016-11-29 13:42:16 отредактировано retriever)

Re: однофазное КЗ

beyond пишет:

retriever, если было бы КЗ по фазе С со стороны 1Т и обрыв фазы С со стороны 2Т, то картина была бы аналогичная, за исключением того, что ток в фазе С по ВН 2Т отсутствовал бы.

В фазах А и В был бы мизерный ток, сравнимый с током ХХ (1%Iном).
Рост тока в фазах А и В возникает именно из-за того, что закорочена фаза С.

По моим подсчетам (для трехфазной группы 1ф тр-ров), получается так:
При питании со стороны А и В и обрыве со стороны С
Ia≈1/3^0,5*Uф/Хф, где Хф - сопротивление фазы. Хф=100/Ixx*Uном^2/Sном - огромная цифра
При питании со стороны А и В и закороченной С
Ia=[ k^2/(3*(1-k^2)) ]*(Ua+Ub)/Xф, k- коэффициент связи между ВН и НН (близок к 1, поэтому знаменатель около 0 и ток большой).

Чтобы было еще понятней, (1-k^2)*Xф это сквозное сопротивление трансформатора.
Ia≈1/3*Uф/Хскв - при КЗ в фазе С
Ia≈1/3^0,5*Uф/Хф - при отсутствии КЗ со стороны фазы С тр-ра (чуть больше половины тока ХХ).

12

Re: однофазное КЗ

retriever, благодарю, дошло ICQ/ab:)

13

Re: однофазное КЗ

Спасибо, пазл сложился.

Long Live Rock'n'Roll