Об опасности длительных неполнофазных режимов для силового трансформатора 6–10/0,4 кВ с несинусоидальной несимметричной нагрузкой
Журнал: Вестник аграрной науки Дона @don-agrarian-science
Рубрика: Электротехнологии, электрооборудование и энергоснабжение агропромышленного комплекса
Статья в выпуске: 4 (72), 2025 года.
Бесплатный доступ
Неполнофазные режимы работы в системах электроснабжения считаются аварийным режимом работы. Они довольно часто возникают на линиях электропередачи напряжением 6–10 кВ при перегорании предохранителей на трансформаторных подстанциях напряжением 6–10/0,4 кВ, из-за недовключения одной из фаз разъединителей, перегорания шлейфов проводов на линии. Существующими релейными защитами неполнофазные режимы либо не выявляются, либо не отключаются в системах электроснабжения. В статье приведены результаты экспериментальных исследований влияния различных неполнофазных режимов работы силового трансформатора со схемой соединения обмоток «звезда/звезда с нулем» на изменения напряжения обратной последовательности и К-фактор. Исследованы неполнофазные режимы на стороне низшего и высшего напряжения трансформатора со схемой соединения обмоток «звезда/звезда с нулем». Получены уравнения для мгновенных значений токов и напряжений, описывающие состояние силового трансформатора при полнофазном несимметричнонесинусоидальном режиме, при неполнофазном режиме, вызванном обрывом провода от источника питания и при неполнофазном режиме, вызванном обрывом провода на шинах 0,4 кВ со стороны обмоток трансформатора, соединенных в «звезду с нулем». Также на физической модели электрической сети при вышеуказанных режимах исследованы изменения напряжений и токов нулевой и обратной последовательностей, показатели искажения синусоидальности кривых токов и напряжений, а также К-фактор, оказывающий влияние на дополнительный тепловой нагрев силового трансформатора. Анализ диапазонов изменения напряжения обратной последовательности и К-фактора показал, что наибольшее влияние на перегрев изоляции обмоток силовых трансформаторов со схемой соединения обмоток «звезда/звезда с нулем» оказывает неполнофазный режим работы, возникающий со стороны источника питания силового трансформатора.
Короткий адрес: https://sciup.org/140316446
IDS: 140316446 | УДК: 621.316.925 | DOI: 10.55618/20756704_2025_19_51-63
On the hazard of prolonged single-phasing operating modes for a 6–10/0.4 kV power transformer with non-sinusoidal unbalanced load
Single-phasing operating modes in power supply systems are considered as emergency operating conditions. They occur quite often on 6–10 kV overhead lines, when fuses on 6–10/0.4 kV transformer substations blow, due to incomplete closing of one phase of disconnectors, or due to burnout of wire loops on the line. Existing relay protection systems either do not detect single-phasing conditions or do not disconnect them in power supply systems. The paper presents the results of experimental studies on the influence of various single-phasing operating modes of a power transformer with a “wye/wye with neutral” winding connection on changes in negative-sequence voltage and the K-factor. Single-phasing conditions were studied on both the low-voltage and high-voltage sides of a transformer with a “wye/wye with neutral” winding connection. There have been obtained equations for instantaneous values of currents and voltages describing the state of the power transformer under a full-phase non-sinusoidal unbalanced mode, under an incomplete-phase mode caused by an open conductor from the power source, and under a single-phasing mode caused by an open conductor on the 0.4 kV busbars on the side of the transformer windings connected in “wye with neutral.” In addition, using a physical model of an electric network under the above modes, variations of zero- and negative-sequence voltages and currents, indices of distortion of the sinusoidality of current and voltage waveforms, as well as the K-factor affecting additional thermal heating of the power transformer, were investigated. The analysis of the variation ranges of the negative-sequence voltage and the K-factor showed that the greatest impact on overheating of the winding insulation of power transformers with a “wye/wye with neutral” winding connection is caused by a single-phasing operating mode arising on the power-source side of the transformer.
