Ülepinge trafo mähistes

Trafo isolatsiooni suuruse ja konstruktsiooni valimine on võimatu ilma trafo isolatsiooni erinevatele osadele mõjuvate pingete määramiseta töö ajal ja katsetamisel, mis on kavandatud trafo usaldusväärse töö tagamiseks.

Sellisel juhul on sageli määravad pinged, mis mõjuvad trafo isolatsioonile, kui välklained selle sisendisse löövad. Need pinged, mida nimetatakse ka impulsspingeteks, määravad peaaegu kõikidel juhtudel mähise pikisuunalise isolatsiooni valiku ja paljudel juhtudel peamise mähise isolatsiooni, lülitusseadme isolatsiooni jne.

Arvutitehnoloogiate kasutamine liigpingete määramisel võimaldab liikuda mähistes toimuvate impulssprotsesside kvalitatiivselt arvestamiselt liigpingete otsearvutusteni ja nende tulemuste juurutamiseni projekteerimispraktikasse.

Liigpinge arvutamiseks on trafo mähised esindatud samaväärse vooluahelaga, mis reprodutseerib mähise elementide vahelisi induktiivseid ja mahtuvuslikke ühendusi (joonis 1).Kõik samaväärsed ahelad arvestavad mahtuvust keerdude ja mähiste vahel.

Joonis 1. Trafo ekvivalentskeem: UOV — langev laine kõrgepingemähises, UOH — langev laine madalpingemähises, SV ja CH — vastavalt kõrge ja madalpinge mähise keerdude vahelised mahtuvused, SVN — mahtuvus kõrge ja madala pingega mähised.

Laineprotsessid trafodes

Trafot käsitletakse induktiivse elemendina, võttes arvesse pöördemahtuvust, ekraani ja induktiivsuse vahel ning induktiivsuse ja maanduse vahelisi mahtuvusi (joonis 2a).

Ülepinge arvutamiseks kasutatakse järgmisi valemeid:

kus: t on aeg pärast laine jõudmist trafosse, T on liigpinge ajakonstant, ZEKV on ekvivalentahela takistus, Z2 on liini takistus, Uo on liigpinge algajal

Joonis 2. Pingelaine levik maandatud nulliga trafo mähist mööda: a) skemaatiline diagramm, b) pingelaine sõltuvus mähise pikkusest maandatud klemmiga ühefaasilise trafo puhul: Uo — pingelanguslaine, ∆Ce — pooli ja ekraani vaheline mahtuvus, ∆Ck — omamahtuvus pöörete vahel, ∆С3 — mahtuvus mähise ja maa vahel, ∆Lк — pooli kihtide induktiivsus.

Kuna samaväärses ahelas on nii induktiivsus kui ka mahtuvus, tekib võnkuv LC-ahel (pinge kõikumised on näidatud joonisel 2b).

Võnkumiste amplituud on 1,3 — 1,4 langeva laine amplituudist, s.o.Uпep = (1,3-1,4) Uo ja suurim liigpinge väärtus tekib mähise esimese kolmandiku lõpus, seetõttu on trafo konstruktsioonis 1/3 mähisest ülejäänuga võrreldes tugevdatud isolatsioon .

Ülepinge vältimiseks tuleb kondensaatorite laadimisvool maanduse suhtes kompenseerida. Sel eesmärgil paigaldatakse vooluringi täiendav ekraan (kilp). Ekraani kasutamisel on ekraani mähiste mahtuvus võrdne maanduspöörete mahtuvusega, st. ∆CE = ∆C3.

Varjestus toimub trafodes pingeklassiga UH = 110 kV ja kõrgem. Varjestus paigaldatakse tavaliselt trafo korpuse lähedusse.

Ühefaasilised isoleeritud nulliga trafod

Eraldatud neutraali olemasolu tähendab, et maanduse ja mähise vahel on mahtuvus Co, st mahtuvus lisatakse maandusklemmi trafo samaväärsele vooluringile, kuid ekraan eemaldatakse (joonis 3a).

Joonis 3. Pingelaine levik piki isoleeritud nulliga trafo mähist: a) ekvivalenttrafo skemaatiline diagramm, b) langeva laine pinge sõltuvus mähise pikkusest.

Selle samaväärse ahelaga moodustatakse ka võnkeahel. Kuid tänu mahtuvusele Co on võnkuv LC-ahel, millel on induktiivsuse ja mahtuvuse jadaühendus. Sel juhul ilmub märkimisväärse mahtuvusega Co mähise lõpus kõrgeim pinge (liigpinge võib ulatuda väärtusteni kuni 2Uo). Pingemuutuse olemus poolis on näidatud joonisel 3b.

Isoleeritud nulliga trafo mähises liigpinge võnkumiste amplituudi vähendamiseks on vaja vähendada väljundi C mahtuvust maanduse suhtes või suurendada mähiste omamahtuvust. Tavaliselt kasutatakse viimast meetodit. Kõrgepingemähise poolide vahelise omamahtuvuse ∆Ck suurendamiseks on ahelasse kaasatud spetsiaalsed kondensaatoriplaadid (rõngad).

Laineprotsessid kolmefaasilistes trafodes

Kolmefaasilistes trafodes mõjutavad langeva laine levimisprotsessi olemust mööda mähist ja liigpinge suurust:

a) mähise ühendusskeem,

b) faaside arv, kuhu tõusulaine jõuab.

Kolmefaasiline kõrgepingemähisega trafo, täht ühendatud tugevalt maandatud nulliga

Laske langeval liiglainel sattuda trafo ühte faasi (joonis 4).

Liigpingelainete levimisprotsessid mööda mähiseid on sel juhul sarnased maandatud nulliga ühefaasilises trafos toimuvatele protsessidele (igas faasis on kõrgeim pinge 1/3 mähisest), samas kui need ei sõltu sellest, kui palju faase jõuab tõusulaineni. Need. liigpinge väärtus selles pooli osas on võrdne Upep = (1,3-1,4) Uo

Joonis 4. Kõrgepingemähisega kolmefaasilise trafo ekvivalentne ahel, mis on ühendatud neutraalse maandatud võrguga tähega. Tõusulaine tuleb ühes faasis.

Kolmefaasiline tähtühendusega kõrgepingetrafo isoleeritud nulliga

Laske tõusulainel tulla ühes faasis.Trafo samaväärne ahel, samuti trafo mähises langeva laine levik, on näidatud joonisel 5.

Joonis 5. Kolmefaasilise trafo samaväärne vooluring tähega ühendatud kõrgepingemähisega (a) ja sõltuvus U = f (x) juhuks, kui laine tuleb ühes faasis (b).

Sel juhul tekib kaks eraldiseisvat võnketsooni. A-faasis on üks võnkevahemik ja nende tekkimise tingimused ning faasides B ja C teine ​​võnkeahel, samuti on võnkevahemik mõlemal juhul erinev. Suurim ülepinge on mähisel, mis võtab vastu langeva liiglaine. Nullpunktis on võimalikud liigpinged kuni 2/3 Uo (tavarežiimis hetkel U = 0, seega on tööpinge Uoperatsiooni suhtes liigpinged tema jaoks kõige ohtlikumad, kuna U0 >> UOperatsioon).

Laske liiglainel läbida kaks faasi A ja B. Trafo samaväärne ahel ja trafo mähises langeva laine levimine on näidatud joonisel 6.

Joonis 6. Kolmefaasilise trafo samaväärne vooluring tähega ühendatud kõrgepingemähisega (a) ja sõltuvus U = f (x) juhuks, kui laine tuleb kahefaasilisena.

Nende faaside mähistes, kuhu laine tuleb, on pinge (1,3 — 1,4) Uo. Nullpinge on 4/3 Uo. Sel juhul liigpinge eest kaitsmiseks ühendatakse trafo nulliga piirik.

Laske liiglainel tulla kolmes faasis Trafo samaväärne ahel, samuti trafo mähises langeva laine levik on näidatud joonisel 7.

Joonis 7.Kolmefaasilise trafo samaväärne vooluring tähega ühendatud kõrgepingemähisega (a) ja sõltuvus U = f (x) juhul, kui laine tuleb kolmefaasilisena.

Ülepinge languslaine levimisprotsessid kolmefaasilise trafo igas faasis on sarnased protsessidega isoleeritud väljundiga ühefaasilises trafos. Kõrgeim pinge selles režiimis on neutraalasendis ja on 2U0. See trafo ülepinge juhtum on kõige tõsisem.

Kolmefaasiline kõrgepinge delta-mähisega trafo

Laske liiglainel läbida kolmfaasiliselt ühendatud kolmefaasilise kõrgepingetrafo üht faasi A, ülejäänud kaks faasi (B ja C) loetakse maandatud (joonis 8).

Joonis 8. Kolmefaasilise trafo samaväärne vooluring kõrgepinge mähisega, mis on ühendatud kolmnurgas (a) ja sõltuvus U = f (x) juhuks, kui laine tuleb ühes faasis.

Mähised AC ja BC puutuvad kokku ülepingega (1,3 — 1,4) Uo. Need liigpinged ei ole trafo töö jaoks ohtlikud.

Olgu ülepingelaine kahefaasiline (A ja B), selgitavad graafikud on näidatud joonisel 9. Selles režiimis on liigpingelainete levimine mähistes AB ja BC sarnane protsessidele a vastavates mähistes. kolmefaasiline maandatud trafo klemm. Need. nendes mähistes on liigpinge väärtus (1,3 — 1,4) Uo ja vahelduvvoolu mähises jõuab väärtuseni (1,8 — 1,9) Uo.

Joonis 9. Sõltuvus U = f (x) juhuks, kui liigpingelaine läbib kolmfaasiliselt ühendatud kõrgepingemähisega kolmefaasilise trafo kahte faasi.

Laske pingelainetel läbida kõrgepinge-delta-ühendusega mähisega kolmefaasilise trafo kõiki kolme faasi.

Selle režiimi kõigi faaside mähised puutuvad kokku ülepingega (1,8–1,9) Uo. Kui kahe-kolme juhtme kaudu tuleb üheaegselt liiglaine, siis mähise keskel, kuhu lained tulevad mõlemalt poolt, võivad tekkida trafo tööks ohtlikud amplituudiga pingekõikumised.

Trafo liigpingekaitse

Mähiste peaisolatsiooni kõige ohtlikumad liigpinged võivad tekkida lainete samaaegsel saabumisel kolme juhtme kaudu kolmnurkse ühendusega trafosse (mähise keskel) või isoleeritud nulliga (peaaegu neutraalne) tähega. . Sel juhul lähenevad tekkivate liigpingete amplituudid väljundi kahekordsele pingele või sisendlaine neljakordsele amplituudile. Ohtlikud pöörd-pöörde isolatsiooni liigpinged võivad tekkida kõigil juhtudel, kui trafosse saabub järsu frondiga laine, sõltumata trafo mähiste ühendusskeemist.

Seega on kõigi trafode puhul liigpingete ja nende jaotumise korral mööda mähiseid nende suuruse hindamiseks vaja arvestada trafode ekvivalentahelate mahtuvustega (ja mitte ainult induktiivsusega). Saadud liigpinge väärtuste täpsus sõltub suuresti mahtuvuse mõõtmise täpsusest.

Trafode projekteerimisel liigpingete vältimiseks on ette nähtud:

• lisaekraan, mis jaotab laadimisvoolu, mistõttu liigpinged vähenevad.Samuti vähendab ekraan väljatugevust trafo mähise teatud punktides,

• mähiste isolatsiooni tugevdamine selle teatud osades (trafo mähiste konstruktiivne asendamine),

• piirajate paigaldamine trafo ette ja pärast seda — välis- ja siseliigpinge vastu, samuti piiraja trafo nulli.