1 (2016-07-28 14:45:27 отредактировано alil.kerimov)

Тема: Ток в нулевом проводнике низковольтного генератора 0,4 кВ

Здравствуйте!

Описание проблемы: при работе генератора на нагрузку (ГПУ на базе двигателя MTU), в нулевом проводнике нейтрального вывода генератора возникает ток, который имеет значение порядка 220 А при загрузке генератора примерно на 40 % от номинальной мощности (Pном = 1948 кВт), в соответствии с показаниями сетевого контроллера MMC генераторной установки ГПУ. Дальше увеличивать нагрузку сетевой контроллер попросту не дает из-за выставленной уставки по ограничению протекания тока в нулевом проводнике.

С целью выявления причины протекания тока в нулевом проводнике нейтрального вывода генератора было принято решение установить сетевой анализатор UMG604 производства Janitza.  UMG604 для начала, был подключен к токовым цепям и цепям напряжения высоковольтной ячейки 6 кВ, через которую осуществляется выдача электроэнергии, вырабатываемой ГПУ во внешнюю сеть потребителям электрической энергии. Так как генератор на 400 В, данное напряжение повышается до 6 кВ при помощи повышающего силового трансформатора 6/0,4 кВ мощностью 2500 кВА со схемой соединения обмоток Δ/Yн-11.

По результатам измерений на стороне 6 кВ не наблюдается протекание тока в нулевом проводнике (сумма токов L1-L3 составляет несколько сот миллиампер). Также, видно, что токи обратной и нулевой последовательности пренебрежительно малы по сравнению с током прямой последовательности. Существует небольшая несимметрия фазных токов по фазам, обусловленная характером нагрузки, которая не оказывает какого-либо существенного отрицательного влияния на работу генераторной установки. Какой-либо существенной несимметрии фазных напряжений также не наблюдается.     

После проведения замеров на стороне 6 кВ UMG604 был подключен к токовым цепям и цепям напряжения 400 В, в шкафу генераторного выключателя через которую осуществляется выдача электроэнергии, вырабатываемой ГПУ на повышающий силовой трансформатор 6/0,4 кВ.

По результатам измерений на стороне 400 В наблюдается протекание существенного тока нулевой последовательности (около 50 А), а также, суммы токов L1-L3, которая и достигает значений выше 200 А. Протекание тока обратной последовательности (его значение также, окло 50 А) вызвано существующей несимметрией токов по фазам (например, разница токов между фазой L1 и L2 составляет около 80 А) и их значение пропорционально значениям токов обратной последовательности на стороне 6 кВ, с учетом коэффициента трансформации 6000/400 = 15. Ток обратной последовательности на стороне 6 кВ в произвольный момент времени = 3,45 А*15 = 51,75 А - для стороны 400 В, что совпадает с показаниями, полученными с помощью сетевого анализатора на стороне 400 В. Несимметрия фазных напряжений не наблюдается, гармонические составляющие токов по фазам не превышают 3,5 % от тока основной частоты 50 Гц. Значения токов, мощностей, напряжения и тд. совпадают с сетевым контроллером, который управляет и контролирует работу ГПУ.

Вопрос: чем может быть вызвано данное явление и как его возможно устранить? Я так понял, в силу того, что трансформатор имеет схему соединения обмоток треугольник/звезда, то этот косяк, существующий на стороне 0,4 кВ "исправляется" обмоткой ВН и на стороне 6 кВ судя по параметрам все хорошо, но все таки, режим на стороне 0,4 кВ явно ненормальный. Грешили на трансформатор и характер нагрузки, но с ними вроде как все в порядке, по поводу генератора - были проведены различные испытания (изоляции, высоковольтные испытания, сопротивление обмоток пост. току) , судя по ним, тоже вроде бы все окей, однако, проблема никак не выявляется. 

Какие соображения будут?
Заранее спасибо!

2

Re: Ток в нулевом проводнике низковольтного генератора 0,4 кВ

Производился ли гармонический анализ токов на стороне 0,4 кВ?
Гармоники кратные 3-м образуют нулевую последовательность.
Вспоминаем ТОЭ.
Внешняя ссылка

3 (2016-07-28 14:54:37 отредактировано retriever)

Re: Ток в нулевом проводнике низковольтного генератора 0,4 кВ

Похоже, что-то не так с сетью 0,4 кВ между генератором и трансформатором.

4 (2016-07-28 15:00:48 отредактировано alil.kerimov)

Re: Ток в нулевом проводнике низковольтного генератора 0,4 кВ

Суммарный процент ВСЕХ гармоник по фазам равен 3 с чем то проц для каждой фазы.

evdbor пишет:

Производился ли гармонический анализ токов на стороне 0,4 кВ?
Гармоники кратные 3-м образуют нулевую последовательность.
Вспоминаем ТОЭ.
Внешняя ссылка

Post's attachments

Гармоники тока 0,4 кВ.png 36.84 Кб, файл не был скачан. 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

5

Re: Ток в нулевом проводнике низковольтного генератора 0,4 кВ

А векторную диаграмму токов 0,4 кВ можно?

6

Re: Ток в нулевом проводнике низковольтного генератора 0,4 кВ

Пожалуйста

retriever пишет:

А векторную диаграмму токов 0,4 кВ можно?

Добавлено: 2016-07-28 17:59:48

Еще графики

Добавлено: 2016-07-28 18:02:11

И еще

Post's attachments

Реактивка по фазам 6 кВ.png 50.81 Кб, файл не был скачан. 

Сумма токов (в нейтрали) 6 кВ.png 12.97 Кб, файл не был скачан. 

Ток в нейтрали 0,4 кВ.png 30.29 Кб, файл не был скачан. 

ток нулевой последовательности 0,4 кВ.png 41.96 Кб, файл не был скачан. 

Ток нулевой последовательности 6 кВ.png 65.55 Кб, файл не был скачан. 

Ток обратной последовательности 0,4 кВ.png 26.98 Кб, файл не был скачан. 

Ток обратной последовательности 6 кВ.png 34.89 Кб, файл не был скачан. 

Токи 0,4 кВ.png 40.81 Кб, файл не был скачан. 

Фазовый угол 0,4 кВ.png 29.2 Кб, файл не был скачан. 

фазовый угол 6 кВ.png 35.79 Кб, файл не был скачан. 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

7 (2016-07-28 16:14:29 отредактировано retriever)

Re: Ток в нулевом проводнике низковольтного генератора 0,4 кВ

Мне кажется, что-то с фазой L1. Возможно, фаза L1 имеет сопротивление, сильно большее, чем L2 и L3 (что-то вроде плохого контакта).

Последовательности эти смысла большого не имеют - это просто способ сказать другими словами, что токи в фазах не равны и не симметричны.
Мерять что-то на 6 кВ тоже нет смысла - у нас просто исчезнет нулевая последовательность (что и произошло), прямая и обратная последовательности повернутся на 30 градусов.

Вот на углы токов на 0,4 кВ было бы интересно посмотреть...

UPD: а почему фазовые углы почти одинаковые? Три градуса и -5 градусов...
Может, сами фазы и нулевой провод неправильно подсоединены?...

8

Re: Ток в нулевом проводнике низковольтного генератора 0,4 кВ

Странновато не первый взгляд все выглядит. Как давно эта проблема существует и какова история происхождения? Ток нулевой последовательности вычислен или измерен непосредственно через трансформатор тока в нуле силового трансформатора или генератора? Если допустить, что процесс стационарен, то используя полученные амплитуды фазных токов и их фазы имеем: 775∟-5+860∟3+880∟3=2510∟0,53 что существенно выше, чем на осциллограммах. Отсутствие фазового сдвига между токами L2 и L3 также не ясно. Также не ясно что с реактивной мощностью генератора: по L1 20 кВАр потребление, по L2 2,5 кВАр генерация, по L3 2,5 кВАр потребление. Эта мощность едва перекроет реактив холостого хода трансформатора. Есть возможность в цифровом формате мгновенные значения фазных токов и тока в нуле привести?
Кроме THD интересен спектральный состав токов и напряжений. 3-ю гармонику генератор имеет, сопротивление по нулевой последовательности трансформатора  Δ/Yн со стороны 0,4 кВ значительно ниже, чем для трансформатора Y/Yн. По сути это сопротивление тр-ра по прямой последовательности, поэтому систематическое существование напряжения нулевой последовательности ведет к появлению значительных токов нулевой последовательности.
Допустим THD по напряжению равен 0,2%, причем все приходится на третью гармонику. Действующее значение этой гармоники 0,46 В. Сопротивление тр-ра 2,5 МВА при uk=5,5% со стороны 0,4 кВ порядка 3,5 мОм. Далее в схеме замещения добавляется сопротивление по нулевой последовательности шин/кабеля и генератора.
Продольная несимметрия по типу ухудшившегося контакта также может стать причиной тока 3I0.

9 (2016-07-29 06:57:36 отредактировано GRadFar)

Re: Ток в нулевом проводнике низковольтного генератора 0,4 кВ

retriever пишет:

А векторную диаграмму токов 0,4 кВ можно?

alil.kerimov пишет:

Пожалуйста

Еще графики

И еще

Так векторная диаграмма-то где?
ЗЫ: Для повышающего трансформатора  0,4/6 Y/D несимметрия линейных нагрузок на стороне 6 вызовет нулевую последовательность на 0,4.
Ну и правильность включения ТТ проверить не мешает

10 (2016-07-29 09:06:41 отредактировано retriever)

Re: Ток в нулевом проводнике низковольтного генератора 0,4 кВ

GRadFar пишет:

ЗЫ: Для повышающего трансформатора  0,4/6 Y/D несимметрия линейных нагрузок на стороне 6 вызовет нулевую последовательность на 0,4.

Не вызовет. По нулевой последовательности между сетями 6 и 0.4 кВ разрыв, нулевая последовательность на 0.4 живет своей жизнью. Проблема именно в сети 0.4.

11 (2016-07-29 10:52:53 отредактировано alil.kerimov)

Re: Ток в нулевом проводнике низковольтного генератора 0,4 кВ

К сожалению, на данный момент, это пока что все данные, которые удалость снять при работающем генераторе.
Проблема существует с самого начала, то есть это выявилось сразу же, при первом пуске генератора.
Немцы с МТУ сразу начали грешить на транс и внешнюю сеть 6 кВ, но я думаю, дело все таки в генераторе или в общем, что то не так со стороны 0,4 кВ, в догадках теряюсь.(

matu пишет:

Странновато не первый взгляд все выглядит. Как давно эта проблема существует и какова история происхождения? Ток нулевой последовательности вычислен или измерен непосредственно через трансформатор тока в нуле силового трансформатора или генератора? Если допустить, что процесс стационарен, то используя полученные амплитуды фазных токов и их фазы имеем: 775∟-5+860∟3+880∟3=2510∟0,53 что существенно выше, чем на осциллограммах. Отсутствие фазового сдвига между токами L2 и L3 также не ясно. Также не ясно что с реактивной мощностью генератора: по L1 20 кВАр потребление, по L2 2,5 кВАр генерация, по L3 2,5 кВАр потребление. Эта мощность едва перекроет реактив холостого хода трансформатора. Есть возможность в цифровом формате мгновенные значения фазных токов и тока в нуле привести?
Кроме THD интересен спектральный состав токов и напряжений. 3-ю гармонику генератор имеет, сопротивление по нулевой последовательности трансформатора  Δ/Yн со стороны 0,4 кВ значительно ниже, чем для трансформатора Y/Yн. По сути это сопротивление тр-ра по прямой последовательности, поэтому систематическое существование напряжения нулевой последовательности ведет к появлению значительных токов нулевой последовательности.
Допустим THD по напряжению равен 0,2%, причем все приходится на третью гармонику. Действующее значение этой гармоники 0,46 В. Сопротивление тр-ра 2,5 МВА при uk=5,5% со стороны 0,4 кВ порядка 3,5 мОм. Далее в схеме замещения добавляется сопротивление по нулевой последовательности шин/кабеля и генератора.
Продольная несимметрия по типу ухудшившегося контакта также может стать причиной тока 3I0.

Добавлено: 2016-07-29 12:59:49

Сетевой контроллер берет данные от ТТ, которые установлены на нейтральных выводах генератора, а замеры с сетевым анализатором я проводил на трансах, которые стоят в ячейке генераторного выключателя.
Показания их по токам, мощности и тд. совпадают.

GRadFar пишет:

Так векторная диаграмма-то где?
ЗЫ: Для повышающего трансформатора  0,4/6 Y/D несимметрия линейных нагрузок на стороне 6 вызовет нулевую последовательность на 0,4.
Ну и правильность включения ТТ проверить не мешает

12

Re: Ток в нулевом проводнике низковольтного генератора 0,4 кВ

эм, генератор работает блоком с трансформатором?

13

Re: Ток в нулевом проводнике низковольтного генератора 0,4 кВ

retriever пишет:

(GRadFar пишет:ЗЫ: Для повышающего трансформатора  0,4/6 Y/D несимметрия линейных нагрузок на стороне 6 вызовет нулевую последовательность на 0,4.)
Не вызовет. По нулевой последовательности между сетями 6 и 0.4 кВ разрыв, нулевая последовательность на 0.4 живет своей жизнью. Проблема именно в сети 0.4.

При такой схеме (0,4/6 Y/D) при условии что трансформатор собран правильно, (как уже отметил коллега выше) ни какая несимметрия по стороне 6кВ, не может привести к появлению тока 3I0 по стороне 0,4кВ.
А вот если само напряжение 0,4 от генератора не симметричное и имеет нулевую последовательность, то по 0,4 появится ток 3I0, так как сопротивление такого трансформатора для нулевой последовательности мало (примерно такое же, как сопротивление трансформатора с замкнутой накоротко обмоткой 6 кВ для прямой последовательности). Причем этот ток 3I0, вообще никак не будет зависеть от нагрузки по 6кВ (те есть будет протекать даже если отключить нагрузку со стороны 6 кВ). В обмотках 6 кВ этот ток протекать будет (замыкаться по треугольнику), а в линейных токах стороны 6 кВ конечно его быть не может.

Тяжко анализировать подобные недоосциллограммы.
Не могу понять углы токов "775∟-5+860∟3+880∟3" . это -5, +3, +3 - это относительно своего напряжения или чего???

14 (2016-07-29 11:42:02 отредактировано fll)

Re: Ток в нулевом проводнике низковольтного генератора 0,4 кВ

да и на сладенькое, если это блок, то схему по первичке НЕ ОДНОЛИНЕЙНУЮ связи генератор-трансформатор, плиз, выложите и где ТТ расположены) и место заземл.

15 (2016-07-29 11:53:02 отредактировано l_yuriy)

Re: Ток в нулевом проводнике низковольтного генератора 0,4 кВ

alil.kerimov пишет:

К сожалению, на данный момент, это пока что все данные, которые удалость снять при работающем генераторе.
Проблема существует с самого начала, то есть это выявилось сразу же, при первом пуске генератора.
Немцы с МТУ сразу начали грешить на транс и внешнюю сеть 6 кВ, но я думаю, дело все таки в генераторе или в общем, что то не так со стороны 0,4 кВ, в догадках теряюсь.

Наверняка при в первых пусках принимали участие наладчики. И были выполнены для генератора все необходимые по нормам проверки: опыт КЗ, опыт ХХ с трансформатором и без него.

Вы бы познакомили форумчан с данными этих опытов, тогда было бы легче делать выводы..

Чудес не бывает.

16

Re: Ток в нулевом проводнике низковольтного генератора 0,4 кВ

l_yuriy пишет:

Наверняка при в первых пусках принимали участие наладчики.

Не факт. Более того, ряд измерений положенные по нормам испытания оборудования "фирмачи" запрещают.
Имеются ли протоколы испытаний генератора?
Можно попытаться включить генератор на чисто резистивную нагрузку при отключенном со стороны 0,4 кВ трансформаторе.

17 (2016-07-29 12:56:53 отредактировано alil.kerimov)

Re: Ток в нулевом проводнике низковольтного генератора 0,4 кВ

Относительно своего напряжения. Но вообще, показания углов, а так же потребление/генерация реактивки какие то странные.

Добавлено: 2016-07-29 14:40:03



100Ампер пишет:

При такой схеме (0,4/6 Y/D) при условии что трансформатор собран правильно, (как уже отметил коллега выше) ни какая несимметрия по стороне 6кВ, не может привести к появлению тока 3I0 по стороне 0,4кВ.
А вот если само напряжение 0,4 от генератора не симметричное и имеет нулевую последовательность, то по 0,4 появится ток 3I0, так как сопротивление такого трансформатора для нулевой последовательности мало (примерно такое же, как сопротивление трансформатора с замкнутой накоротко обмоткой 6 кВ для прямой последовательности). Причем этот ток 3I0, вообще никак не будет зависеть от нагрузки по 6кВ (те есть будет протекать даже если отключить нагрузку со стороны 6 кВ). В обмотках 6 кВ этот ток протекать будет (замыкаться по треугольнику), а в линейных токах стороны 6 кВ конечно его быть не может.

Тяжко анализировать подобные недоосциллограммы.
Не могу понять углы токов "775∟-5+860∟3+880∟3" . это -5, +3, +3 - это относительно своего напряжения или чего???

Добавлено: 2016-07-29 14:41:08

да, схему вышлю немного погодя.

fll пишет:

эм, генератор работает блоком с трансформатором?

Добавлено: 2016-07-29 14:47:40

Вычислен.
Кстати, контейнер с генератором несколько месяцев стоял без подключенных собственных нужд, подогрева и тд. (хотя края не холодные, не с  резкими перепадами температуры и проч. это юг РФ) перед проверками в генераторе были обнаружены следы какой то коррозии. Измерения сопротивления изоляции в начале показали, что с ней дела плохи, видимо из-за кондесата образовавшегося, но через какое то время, после подключения собственных нужд вновь были проведены испытания изоляция стала намного лучше, в нормы укладывается, видимо, там все просохло))
Я в проекте вообще участие не принимал, это меня так вклинили в него внезапно, теперь разбирайся.

matu пишет:

Странновато не первый взгляд все выглядит. Как давно эта проблема существует и какова история происхождения? Ток нулевой последовательности вычислен или измерен непосредственно через трансформатор тока в нуле силового трансформатора или генератора?

Добавлено: 2016-07-29 14:52:16

сделал запрос на заводские испытания генератора, жду ответа.
Насчет резистивной нагрузки - да, такой вариант тоже рассматривается, но только уже как крайняя мера, потому что дорого брать в аренду нагрузочник, перевозки, вызывать наладчика с Германии для перепрошивки сетевого контроллера, так как он жестко завязан под данную электрическую схему и тд.)

evdbor пишет:

Не факт. Более того, ряд измерений положенные по нормам испытания оборудования "фирмачи" запрещают.
Имеются ли протоколы испытаний генератора?
Можно попытаться включить генератор на чисто резистивную нагрузку при отключенном со стороны 0,4 кВ трансформаторе.

18

Re: Ток в нулевом проводнике низковольтного генератора 0,4 кВ

Тогда интересен спектр тока нулевой последовательности или его THD. Если там только третья гармоника, то тут дело в естественной 3-й гармонике ЭДС генератора, незначительная величина которой вызывает значительные токи 3I0. Если пром. частоты в токе 3I0 практически нет, то его THD будет весьма большим. Если 3I0 имеет только пром. частоту, можно этот вариант откинуть.

19 (2016-08-09 09:27:22 отредактировано alil.kerimov)

Re: Ток в нулевом проводнике низковольтного генератора 0,4 кВ

Протоколы заводских испытаний

evdbor пишет:

Не факт. Более того, ряд измерений положенные по нормам испытания оборудования "фирмачи" запрещают.
Имеются ли протоколы испытаний генератора?
Можно попытаться включить генератор на чисто резистивную нагрузку при отключенном со стороны 0,4 кВ трансформаторе.

Добавлено: 2016-08-09 11:27:03

До такого состояния его довели smile

Post's attachments

1109786_4112_AP_ru.pdf 1.94 Мб, 22 скачиваний с 2016-08-09 

IMG_3324.jpg 242.73 Кб, 1 скачиваний с 2016-08-09 

IMG_3325.jpg 305.34 Кб, файл не был скачан. 

IMG_3326.jpg 360.77 Кб, файл не был скачан. 

IMG_3327.jpg 297.26 Кб, файл не был скачан. 

IMG_3328.jpg 326.91 Кб, файл не был скачан. 

P12E919130.pdf 123.92 Кб, 17 скачиваний с 2016-08-09 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

20

Re: Ток в нулевом проводнике низковольтного генератора 0,4 кВ

Так что в итоге то?