Дослідження ферорезонансних процесів в схемі власних потреб Бурштинської ТЕС
Автор: Куца Назар Володимирович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Електричні системи і мережі
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У магістерській кваліфікаційній роботі було розглянуто електричні мережі 6, 10, 15,75 та 35 кВ які забезпечують функціонування системи власних потреб Бурштинської ТЕС. Живлення цих електромереж забезпечують турбогенератори Бурштинської ТЕС. В електромережах наявні елементи з нелінійними характеристиками: силові трансформатори, вимірювальні трансформатори напруги тощо. Динамічна індуктивність вітки намагнічування цих трансформаторів може змінюватись протягом кожного періоду промислової частоти в широких межах, а форма струму сильно спотворюватись [1]. За певних умов в електромережі з’являється можливість виникнення ферорезонансних перенапруг та надструмів на основній, вищих та нижчих гармоніках. Ферорезонанс в електромережах може виникати за послідовного чи паралельного з’єднання ємності та нелінійної індуктивності трансформатора [2, 3]. Досвід експлуатації електричних мереж 6-35 кВ, що працюють в режимі ізольованої (компенсованої) нейтралі показує, що одними з найбільш пошкоджуваних елементів даних мереж є електромагнітні трансформатори напруги. Основною причиною їх пошкодження є протікання великих струмів, які зумовлені виникненням ферорезонансних процесів у мережі. Окрім трансформаторів напруги під час ферорезонансних процесів можуть пошкоджуватись й інші елементи – розрядники, обмежувачі перенапруг, мало завантажені силові трансформатори тощо [3, 4]. Пошкодження трансформаторів напруги може призводити до негативних наслідків і є недопустимим. Адже від них здійснюється живлення приладів обліку та систем захисту, автоматики та регулювання електричної мережі, саме тому у випадку виходу їх з ладу знижується рівень електробезпеки та порушується нормальна робота мережі. Особливо гострою ця проблематика стає для функціонування систем власних потреб електростанцій. Об’єкт дослідження – відкриті та закриті розподільчі установки електромереж власних потреб 6-35 кВ Бурштинської ТЕС. Предмет дослідження – ферорезонансні процеси у досліджуваних ділянках електричних мереж 6-35 кВ Бурштинської ТЕС. Мета дослідження – дослідження ферорезонансних процесів в таких мережах і розробка заходів та засобів захисту трансформаторів напруги від пошкоджень ними. Для дослідження ферорезонансних процесів було розроблено цифрові моделі електричних мереж 6, 10, 15,75 та 35 кВ, які входять до системи забезпечення живлення власних потреб Бурштинської ТЕС. За допомогою розроблених математичних моделей, які адекватно відтворюють процеси в реальних електричних мережах та врахуванням більшість визначальних факторів, проведено широкомасштабні розрахунки можливих режимів. Встановлені причини та фактори, які є визначальними для таких процесів. Результати досліджень для мережі 6 кВ вказують на велику ймовірність виникнення стійких ферорезонансних процесів. Для всього діапазону зміни ємнісного струму замикання на землю (від 0,667 А до 2,486 А) для всіх секцій шин 6 кВ завжди буде збурюватись стійкий ФРП. Це може призводити до пошкодження трансформаторів напруги та іншого електроустаткування. У мережі 10 кВ Бурштинської ТЕС також можливе виникнення стійких довготривалих ФРП. При ємнісному струмі замикання на землю 0,252 А в мережі може виникати ферорезонанс на частоті 50Гц. За максимальної досліджуваної величини ємнісного струму замикання на землю буде збурюватись і стійкий субгармонійний ферорезонанс. Аналіз досліджень для генераторної напруги 15,75 кВ показав, що ферорезонансний процес буде мати згасаючий характер. У мережі 35 кВ за мінімально можливого ємнісного струму замикання на землю 0,362 А виникнення ферорезонансних процесів відбуватись не буде незалежно від рівня напруги на шинах. Однак за зростання величини ємнісного струму замикання на землю, зокрема, до величини 1,48 А буде збурюватись стійкий резонанс. Ємнісний струм на землю в мережі 35 кВ Бурштинської ТЕС може змінюватись від 0,362 до 1,48 А, а стійкий резонансний процес може існувати за ємнісного струму від 0,45 до 2,35А, то ймовірність існування стійкого ферорезонансу у такій мережі є дуже велика. Для гарантованого унеможливлення виникнення ФРП у мережах БуТЕС рекомендовано або замінити існуючі трансформатори напруги на нерезонуючі типу НТН або встановити пристрої захисту типу ПЗФ, що підключаються до обмотки розімкнутого трикутника трансформаторів напруги [5]. Ці рекомендації підтверджено результатами виконаних досліджень. Ключові слова: ферорезонансний процес, електрична мережа, трансформатор напруги, пристрій захисту. Перелік використаних літературних джерел. 1. Бессонов Л.А. Автоколебания в электрических цепях со сталью / Л.А. Бессонов. – М.: Госэнергоиздат, 1958. – 304 с. 2. Правила улаштування електроустановок. Видання офіційне. Міненерго вугілля України. – Х.: Видавництво «Форт», 2017. – 760 с. 3. Журахівський А. В. Ферорезонансні процеси та захист трансформаторів напруги в електричних мережах 6-35 кВ: монографія / А. В. Журахівський, З. М. Бахор, О. І. Ганус, П. П. Говоров, А. Я. Яцейко. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2019. – 324 c. 4. Ганус А. И. Влияние условий переходных процессов в электрических сетях 6-10 кВ на характер повреждений трансформаторов напряжения / А. И. Ганус, К. А. Старков // Енергетика і електрифікація. – 2006. – №2. – С. 5–11. 5. Журахівський А.В. Захист електричних мереж 6-35 кВ від ферорезонансних процесів / А.В. Журахівський, Ю.А. Кенс, А.Я. Яцейко, Р.Я. Масляк // Технічна електродинаміка. – 2013. – №5. – С.70–76.