нульова послідовність

Схема заміщення нульової послідовності по конфігурації сильно відрізняється від інших схем. Існують значні відмінності і в величинах опорів.

Перш за все, в місці КЗ напруга дорівнює напрузі нульової послідовності.

Як видно з малюнка, схема заміщення своїм початком має точку КЗ, а обмежується вона шляхами протікання струмів нульової послідовності. Як уже зазначалося, симетрична система струмів нульової послідовності істотно відрізняється від прямого і зворотного. Вона являє собою систему трьох змінних струмів, що збігаються по фазі і мають однакову амплітуду. Ці струми є, по суті, розгалуженням однофазного змінного струму, для якого три дроти трифазного ланцюга складають один прямий провід, а зворотним служить земля або четвертий (нульовий) провід.

Опір нульової послідовності трансформаторів

Велике значення мають сполуки обмоток трансформаторів мережі і заземлення їх нейтралей. Щоб з точки КЗ протікав в дану частину схеми струм нульової послідовності, необхідно, щоб у трансформатора була заземлена нейтраль. Обмотки, незаземлені і з'єднані в трикутник, є фільтрами нульової послідовності і не дають можливості відповідним струмів протікати далі за схемою або в землю.

У наведеному прикладі трансформатор зліва (Т-1) має заземлену первинну обмотку і вторинну зібрану трикутником. Струми нульової послідовності досягають трансформатора і стікають на землю через його нейтраль, але не поширюються далі в іншу частину лівої схеми (вторинна обмотка трансформатора зібрана трикутником, про її наслідку нижче). Тим часом, шлях струмів справа не обмежує трансформатор Т-2, т. К. Його обмотки з боку високого і середнього напруг мають заземлену нейтраль, і струми нульової послідовності продовжують шлях в іншу праву частину схеми, але тільки тому, що там, в системі , є заземлена нейтраль, показана на принциповій схемі відповідним значком. Якби цей значок показував, що нейтраль не заземлений, то схему слід було б закінчити трансформатором.

Окремо потрібно розглянути обмотку низької напруги трансформатора Т-2. Вона зібрана в трикутник. Трикутник є фільтром для струмів нульової послідовності: вони здатні трансформуватися в нього, але, протікаючи через обмотки фаз, замикаються один з одним. З цієї причини на схемі показаний шлях для протікання струмів через опір низькою обмотки трансформатора на землю, хоча фактично там землі немає.

Вторинна обмотка трансформатора Т-1 також зібрана в трикутник. Опір нульової послідовності, таким чином, складається з опору первинної обмотки, через яке струми безпосередньо стікають в землю і з опору вторинної, зібраної в трикутник, в якій вони замикаються самі на себе. В результаті трансформатор в схемі показаний своїм повним реактивним опором.

Насправді існує велика кількість варіантів схем заміщення трансформаторів в залежності від схем з'єднання їх обмоток, конструкції і їх типу. Практично досить знати тільки наведені два простих випадку, складні випадки запам'ятовувати немає необхідності. Досить просто скористатися довідковою літературою.

Нижче наведені варіанти.

Двохобмотувальні трансформатор може бути представлений так:

На цих схемах передбачається, що замикання відбувається зліва.

Перший варіант являє собою схему з'єднання обмоток двохобмотувальні трансформатора типу зірка з землею - трикутник. Це є розглянутий вище випадок.

Однак на схемі вказано ще опір намагнічування. Але так як струм намагнічування досить малий (становить близько 1% від номінального), то можна вважати, що цей опір настільки велике, що їм можна знехтувати. Тоді трансформатор увійде в схему заміщення тільки одним своїм опором, яке розраховується звичайної відомою формулою.

Другий варіант представляє трансформатор зі з'єднанням вторинної обмотки в зірку і навіть із заземленням, але ось будуть протікати струми нульової послідовності через нього чи ні, залежить від того, є чи ні заземлення нейтралей обладнання в решті правій частині схеми. Якщо є, то трансформатор увійде в схему послідовно з'єднаним одним своїм опором (розрахованим як і для випадку трифазного КЗ). Якщо немає, то трансформатор має бути поданий опором первинної обмотки і опором намагнічування. Воно настільки велике, що в наближених розрахунках часто приймають рівним нескінченності, а значить, струми через трансформатор не течуть.

Останні міркування справедливі і для третього представленого варіанту схеми заміщення двохобмотувальні трансформатора.

Зазвичай в розрахунках цього буває достатньо.

Тим часом, величина опору намагнічування сильно залежить від конструкції трансформатора. Все, що було сказано, підходить для групи трьох однофазних трансформаторів і трифазного з чотирма або п'ятьма магнитопроводами:

У трифазних трехстержневих трансформаторах, де магнітні потоки нульової послідовності замикаються через ізолюючу середу і кожух трансформатора, виявляється досить великий струм намагнічування. Реактивність в цьому випадку знаходиться в межах Хμ0 = (0,3 ч 1,0):

У триобмоткових трансформаторів одна з обмоток, як правило, завжди з'єднана в трикутник, тому для них завжди Хμ = ∞.

Опір нульової послідовності лінії електропередачі

У той час як при струмі прямої (зворотної) послідовності взаємоіндукція з іншими фазами зменшує опір фази, при токах нульової послідовності вона збільшує його.

Струми нульової послідовності, що протікають в тросах ЛЕП, надають розмагнічуюче дію, що призводить до деякого зменшення результуючого потокосцепления фази. Залежно від матеріалу троса вони надають різний вплив на зменшення індуктивного опору нульової послідовності лінії.

Середні значення співвідношень між Х 0 і Х 1 для повітряних ліній:

Середні значення співвідношень між Х 0 і Х 1 для кабельних ліній:

В орієнтовних розрахунках для трьохжильних кабелів опору нульової послідовності зазвичай приймають R 0 ≈ 10 # 8729; R 1; X 0 = (0,35 ч 4,6) # 8729; Х 1.

Опір нульової послідовності машин і навантаження

Реактивність нульової послідовності асинхронного двигуна, як і синхронних машин, визначається тільки розсіюванням обмотки статора і сильно залежить від типу і конструкції останньої. Зазвичай опір визначається дослідним шляхом, а в завданнях, якщо вона дійсно необхідна для розрахунків, буває відома.

Е.р.с. генераторів симетричні і не є джерелами нульової послідовності.

Якщо в задачі навантаження вказана як відходить гілка з шин високої напруги (наприклад, 110кВ, 220кВ і т. П.), То в схемі заміщення її зазвичай НЕ враховують на тій підставі, що навантажень на такі напруги не існує:

Навантаження може існувати на більш низькому класі напруги, отже, до неї на схемі повинен знаходитися трансформатор, скажімо, 110 / 10кВ з вторинною обмоткою, з'єднаної з мережею з ізольованим режимом нейтралі (клас напруг понад 1000В до 100кВ НЕ включно). З цієї причини струми нульової послідовності до навантаження не дійдуть, а параметри трансформатора ми не знаємо, отже, просто вважаємо схему з'єднання його обмоток такими, що струми нульової послідовності через нього не протікають.

Опір нульової послідовності електричного реактора

Опір реактора розраховується так само (причому для всіх трьох послідовностей воно однаково), як і в разі трифазного КЗ, якщо він включений послідовно в електричну мережу.

Однак, включений в нейтраль трансформатора, він вводиться в схему заміщення (тільки нульової послідовності, при тому послідовно з опором трансформатора) своїм потрійним опором. Це пояснюється тим, що в нейтралів протікає втричі більший струм, а падіння напруги на опорі реактора має бути забезпечено в однолінійної схемою заміщення.

З боку обмоток, з'єднаних в трикутник або зірку без заземлення нейтрали, незалежно від того, як з'єднані інші обмотки трансформатора, виключена можливість протікання струмів нульової послідовності.

Реактивність трансформатора нульової послідовності в цих умовах:

а питання струмів і напруг такого виду замикання розглядаються в іншому розділі