автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Исследование особенностей режимов работы систем электроснабжения с трансформаторами, имеющими нетрадиционную схему соединения расщепленных обмоток низкого напряжения

I )а правах рукописи

г ОД

I

Рзук Рамп Салим Михаил!,

Исследование особенностей режимов рабоп.1 систем электроснабжении с трансформаторами, имеющими нетрадиционную схему соединения расшенленнмч обмоток низкою напряжения.

Специальность 05.14.02. "Электрические станции (электрическая часть).сети, электрочис-рютическис системы и управление ими.

Автореферат диссертаинина соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1996

[\i6oia выполнена на кафедре "Олектрознергешческие сисгсмы н сети" <.'ннкт-1 ¡етербур'ского Государственного Технического Университета

Научный руководи!ель - кандидат технических наук, профессор

Л.Л. Кучумов

Официальные оппоненты - докГор технических наук, профессор

Г. В. Рубнсов

кандидат технических наук, доцент С.('. I ¡строва

Ведушая организация - С, - Петерб>ргскнн филиал АО В1 ШПИ "Тяжпромчлектропроект"

Защита состоится " 1996 г. в часов на заседаши

диссертационного Совета K-063.38.2-t при Санкт-Петербургеко) Государственном Техническом Университете по адресу :195251, Сннкт Петербург, Политехническая ул., д. 29, главное здание, а уд. 325.

С диссертацией можно ознакомиться в фундамен гальноа библиотеке университета

Автореферат разослан " " Н&А 1996 Г-

Учсный секретарь диссертационного Сонета, кандидат технических наук, доцент

А.И. Таджнбасв

Общая характеристика работы.

.1 кги|иv,n/Kть pnö/inii.i. Координация токов коротких замыканий (КЗ) в аспределительных сетях 6-1 ОкН с изолированной нейтралью по-прежнему яв-яется актуальной задачей. Аварийные гоки, протекающие от мигающей тнер-осистемы через понижающие трансформаторы, составляют наибольшую долю юдиигкн точки КЗ. II ом ому ноисеместио применяется известное техническое ешение по ограничению токов КЧ, состоящее в растеплении обмоток низкого спряжения (НИ) понижающих трансформаторов на две части, что позволяет ючги в два раза увеличить сопротивление цепи питания. Расщепленные обмот-к IUI соединяются в треугольник. Для дополнительного офапичения токов СЗ, но многих случаях являющеюся целесообразным для использования более [ешевон коммутационной аппаратуры, применяются линейные токоограничн-аюшие реакторы.

Обеспечить динамическую стойкость обмоток мри протекании аварийных оков в трансформаторах с расщепленными обмотками ПН труднее, чем в дву-,обмоточном трансформаторе. Токоограничивающие реакторы не исключают озможностн возникновения КЗ непосредственно на зажимах НН трансформа-ора, а их установка сопряжена с увеличением капитальных затрат и издержек ксплуаганин. Целесообразен поиск новых технических решений, комплексно •ешающих задачу ограничения токов КЗ, в том числе н в обмотках понижающих трансформаторов, н являющихся приемлемыми по техлико-экономнческим оображениям.

Ih'.thK> настоящей работы является всестороннее исследование одного из lepcncKTiißiibix технических решений по созданию системы электроснабжения С-г)) с г лубоким (почти двухкратным)ограничсннсм токов КЗ, в том числе и в >С> мотках понижающих трансформаторов, базирующегося на отказе от раз-(слыюго соединения двух трехфазных обмоток НН и создания схемы соединена с г альванической связью обмоток, названного соединением в "двойной трс-тольник" (авторское свидетельство СССР № 1457069, 1989 год, авторы JI.A. (учумов и А.И. Баташов). Распределение мощности в данной СЭ, как и в тра-шционных, осуществляется от двух секций сборных шин.

Машишка выполнения исс.коований. Использовались методы теорем ческой электротехники, теории электрических сегей и трансформаторов. Раек ты выполнялись с применением апробированных программ, предназначении для анализа установившихся режимов и переходных процессов в электрически сетях с нелинейными, в общем случае, нагрузками. Применительно к понижаю тему трансформатору 115/10.5кВ мощностью 63М13Л, обмотки НИ когороп пересоединялись в схему "двойной треугольник", были выполнены опыты 1С для нахождения параметров схемы замещения, а также сделаны расчеты таки параметров с использованием соответствующих программ на ЭВМ.

Оашвнь/с ниучные раумпшты и их панн та. В работе показано, что основ ным достоинством СО с соединенными по схеме "двойной треугольник" рас тепленными обмогками НИ понижающих трансформаторов является ком илексное решение задачи практически двухкратного ограничения токов 1С.} распределительной cení и более чем трехкратного ограничения динамически усилий в обмотках трансформатора при К'i на его выводах 1111.

Экспериментально и теоретически обоснованы параметры трехлучево схемы замещения понижающего трансформатора со схемой соединений pat тепленных обмоток ПН в "двойной треугольник" при сохранении консгрукни обмоток высокого напряжения (BII) н 1111 трансформатора, присущих ныи выпускаемым трансформаторам. Коэффициент расщепления обмоток траш форматора при этом увеличивается с обычного значения КР=3.5 до К,, —10.9, сопротивление плеча ВН становится отрицательным, как и в схеме замещени сдвоенных реакторов.

Специфика соединения обмоток 1111 трансформатора в "двойной тр< угопышк" приводит к появлению при трехфазном КЗ на одном из выводов 111 трансформатора токов в обеих трехфазных обмотках НН, причем векторы тс ков фаз НН каждого из стержней трансформатора имеют 120-градусные сдвиг и совместно с результирующим вектором тока обмотки ВН стержня образую уравновешенную систему трех векторов магнитодвижущих сил. На неаварийно секции шин при КЗ имеет место повышение напряжения, величина которого з; висит от wcv'HioriH питающей системы ВН и наличия нагрузки на этой секши но, в преде:«;, не превышает I.4U,,. Показана целесообразность постоянно!

ключения между секциями сборных шин СЭ малогабаритного (S,,r.« 1.5% SIH| и ысокоомного реактора, обеспечивающего снижение уровня напряжения на не-паршшой секции при КЗ до значения I..KJ,,. которое часто имеет место в со-ременных СЭ из-за использования сдвоенных токоограннчиваюшнх реакторов.

Выполнен анализ влияния гальванической н электромагнитной связен гежду обмотками НИ в трансформаторе нового типа на параметры устано-иншихся и переходных режимов исследуемой СЭ при неодинаковых нагрузках екций. а также при наличии п се сосгаве резкопеременных н нелинейных э.чск-роиотребнтелей. Показано, что п отличие от СО с трансформатором, нмею-ним растепленные обмотки НН традиционного исполнения, здесь передается с фотивоположным таком примерно 40% гармоники возмущения в напряжении включая основную гармонику) на одной из секций на дру|*ую. Для устранения того недостатка предложен специальный алгоритм регулирования устройств юмменсации реактивной мощности и, по возможности, не рекомендовано применение таких С) при наличии резкопеременных и нелинейных нагрузок.

Обосновано, что активные потерн мощности в трансформаторе с новой :хсмой соединения обмоток IUI при любых сочетаниях нагрузки на секциях не lpenumaioi номинальных потерь в трансформаторе традиционного исполне-

1ИЯ.

О/кнчититость и (ккпит'ршкть результатов исследований подтверж-шется проведением натурного эксперимента на силовом трансформаторе 63 МВД с номой схемой соединения обмоток НН н проведением по апробнрован-ium программам сопоставительных расчетов известных установившихся резки -ион и переходных процессов для традиционных СЭ и СЭ нового типа.

Практическая ценность работы. Проведенные комплексные исследования хнопных характеристик к парамегров понижающих трансформаторов с новой : чем ой соединения обмоток и СЭ на базе использования этих трансформаторов убедигельно свидетельствует о практической реализуемости такого технического решения и о его высокой научно-технической эффективности. Полученные результаты предполагается передать научно-исследовательским и проектным

4

гфганизаиням, а также трансформаторным заводам для проведения дальнейшей работы но внедрению СЭ нового типа.

Ап/юГнщил раСмтт. Материалы диссертации докладывались на научи ! технических конференциях СПбГГУ и на семинарах кафедры "Электрически* системы и сеги" СТ16ГТУ.

Пупшкации. По результатам выполненных исследований онублнковань тезисы доклада в Сборнике научных работ научно-технической конфсрсниш "Инновационные наукоемкие технологии для России", 1995.СП6ГТУ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения четырех глав, заключения, списка литературы (43 наименования). Она содержит 103 страницы гекста, 9 таблиц, 47 рисунков. Общий объем 128 страниц.

Содержание работы

Во введении обоснована важность всестороннего исследования комплексных технических решений задачи ограничения токов КЗ в распределительных сетях и в обмотках понижающих трансформаторов, в частности, исследования нового предложенного технического решения, основанного на видоизменении схемы соединении расщепленных обмоток IIII трансформатора.

В первой .17две диссертации рассматриваются обычно применяемые в распределительных сетях 6-10кВ мероприятия по ограничению токов К) и обращается внимание на их влияние на аварийные токи в обмотках понижающих трансформаторов, ограничение которых крайне важно для повышения их надежности.

Показано, что такое широко применяемое мероприятие, как расщсплснис обмотки НИ трансформаторов, выполняемое с целью уменьшения аварийных токов КЗ при КЗ на одном из выводов обмоток IUI в сети 6-10кВ за счет увеличения сопротивления цепи питания, приводит к увеличению аварийных токов в обмотках трансформаторов и, соответственно, к повышению динамических усилий на эти обмотки.

Такой прием, как включение линейных токоограничивающих реакторов или нелинейных токоограничивающих устройств в цепь питания, который делается с целью повышения ее эквивалентного сопротивления в аварийном режиме, сопряжен с увеличением затрат на сооружение и покрытие потерь мощ-

клети в них, в то же время обмотки трансформаторов не полностью зашшшног-•я от дополнительных динамических усилии, если КЗ возникает непосредствен-ю на выводах 411 трансформатора.

Эти обстоятельства делают крайне актуальной задачу поиска и нсследова-1ия новых технических решений, комплексно решающих проблемы координа-шн токов КЗ.

Приводится описание одного ил перспективных технических решений, ¡снованного на видоизменении схем соединений обмоток НН трансформаторов. Суть этого решения состоит п отказе ог раздельного соединения обмоток НН понижающих трансформаторов и создании новой схемы с гальваническими связями между двумя трехфазными обмотками ЛИ. Па рис.1 изображена схема С'Э новою типа с трансформатором с растепленными обмотками и распределением мощности ог двух секций сборных шин, отличающаяся от обычной

Рис. I. Схема О с трансформатором, обмотки НН которого соединены в "двоимом

треугольник".

Нормальный режим СЭ нового типа при близких по величине нагрузках па двух секциях сборных шин ничем не отличается от такого же режима СЭ с обычным расщепленным трансформатором. Но при возникновении трехфазно-ю КЗ на любом из двух выводов обмоток НИ последовательно включаются сопротивления двух расщепленных обмоток трансформатора, что приводит к ограничению тока почти в два раза по сравнению с ограничением в схеме с раздельной работой расщепленных обмозок обычного трансформатора.

В главе сформулирована программа исследований режимов работы СО новою типа : пояснение физической причины достижения эффекта ограничения юков КЗ, обоснование схемы замещения трансформатора, обмотки НИ которого соединены по схеме ' двойной треугольник", исследование особенностей нормальных режимов (отклонения, колебания, несимметрия и несинусоидаль-ноегь напряжения, потери активной мощности, рациональные условия компенсации реактивной мощности) и аварийных режимов (уточненные данные по достигаемым эффекгтам ограничения токов КЗ, о повышении напряжения на неаварийной секции шин и способы уменьшения этих повышении и др.). :*'

Вторая глава посвящена пояснению причин ограничения тока КЗ, достигаемого в случае соединения расщепленных обмоток НИ трансформатора в "двойной треугольник", и построению математической модели такого трансформатора и СЭ с его применением.

Во время ремонта силового понижающего трансформатора ТРДН-63000/110 были проведены опыты определения попарных сопротивлений КЗ при пересосдинении обмоток IUI в "двойной треугольник" и поочередном за-корачиваиии трехфазных выводов ВН, HHi и Hih трансформатора. Для сравнения такие же сопротивления определялись применительно к случаю соединения обмоток НИ трансформатора по штатной схеме. Паспортные данные реактивных сопротивлений КЗ и полученные при эксперименте сопротивления на стороне ВН для двух схем соединения обмоток НИ приведены в табл. 1 н 2. В них же даются расчетные значения параметров трехлучевой схемы замещения (Х„, Хн1=Хм2=Хн). Сопротивления Хвн-шнмш: и Хвн-.гаи, определяемые соответственно в oiii\J\ix одновременного закорачивания обеих обмоток НН и пооче-

редно обмоток IIIЬ и 1111: при подаче напряжения на обмотку ВП, для штат ной схемы соединения обмоток НИ практически совпали с их паспортными значе-инями (табл.1). Это свидетельствует о корректности проведения опытов.

Табл. I. Сопротивления КЗ для штатной схемы соединения обмоток 1111

Сопротивление КЗ Паспо знач 14 pi ные еиия [Ом] Реэул t ^с пер 14 ьтаты [Ом) Расчетные значения параметров трехлучевой схемы замещения

X, [%] |Ом] X„t=X„; 14 ¡Ом)

Хин мм! »«1? 10.2 21.41 10.29 21.6

Хвн ««<(.; ... — 19.53 41 1.05 2.2 IK.4K 1 ЗЬ.Х

X..... ,»,! 30 63 37.1 77.К

Табл. 2. Сопротивления КЗ для трансформатора с расщепленными обмотками НИ. соединенными по схеме "двойной треугольник".

Ре»улыаты чкеперимента Расчетные значения параметров трехлучевой схемы замещения

Сопротивление КЗ [%] (Ом1

X. 1%) Юм) Х,„=Ч„: I%1 Юм]

X»Hlfltl ><!(.' 10.14 21.3

37.Х6 79.5 -17.58 I -.16,9 55.45 | 116.4

Для схемы соединения обмоток в "двойной треугольник" (табл. 2) сопротивление X............ остается неизменным, а сопрошвление Хмишь: увеличивается в 1.93 раза. Расчет сопротивлений трехлучевой схемы замещения по известным формулам при этом дает отрицательные значения сопротивления Х„, а сопротивления Хм-Х»: увеличиваются в 3 раза. Коэффициент расщепления трансформатора с новой схемой соединения обмоток НИ составляет Кр=(Х|Ц+Хи;)'Хм1 -•<м1/чш2— 10.9 в то время как у обычного трансформатора он равен К,,=3.6.

Итак, сопротивление КЗ Х,,н-.......трансформатора с новой схемой соединения обмоток возрастает почти в два раза по сравнению с сопротивлением в применяемых в настоящее время трансформаторах.

I! рашне также выполнялись многочисленные расчеты сопротивлении рассеяния трансформатора нового типа по заданной геометрии расположения обмогок на стержнях трансформатора 63 М В Л с использованием соответствующей программы для ЭВМ. Расхождения сопротивлений с жсперименгалыю определенными не превышали 10"и.

Соединение обмоток НИ трансформатора в "двойной треугольник" вносит определенную специфику и поля рассеяния н матнтодшглущпе силы на аержпе трансформатора при возникновении песиммегрпи, обусловленной КЗ на одном и з трехфазных выводов трансформатора. Па рис. 2а условно пока зано соединение трехфазных обмоюк НИ для случая трехфазного КЗ на выводах к сборным шинам 1 (рис. I), а на рис. 26 на основании расчетных данных построены векторы приведенных токов обмоток 1111 и тока во вводе обможп ВЦ применительно к стержню "а" трансформатора для одного из моментов времени. Здесь имеют месю соотношения :

1" = Г ■/* = /" ■!' - г

н'И 'ни:-'пн| 'н »!>'м| ' ни:-

' 11 н ( (.1

МП I ; |

«■< I

.1 . ¡а

ИИ в»|1 * 1)11

I 1 + /" + I"

ш1 т ки! т '««:

пЩ т ' т:

г .

нн2 »

о, с + с, + с, = о; /;„ + /,;,„ + /:„: = о;

Г =■ Г

МII и

(В)

Рис. 2

Как видно, векторы токов кагушек трансформа юра, находящихся на одном уровне по высоте на каждом m стержней (Bilí и Ulli, ßll: и Hit;),' имеют фазовый сдвиг 180 электрических градусов. Векторы токоп Ulli и НИ:. BMi и В1): имеют 120-градусный сдвиг. а на каждом из стержней в сумме векторы намагничивающих сил обеих катушек ВП W(/„„, W„„,) дани результирующий пек-тор W/„, составляющим сон место с векторами намагничивающих сил W и W/„. катушек Iii h и Ш); уравновешенные системы трех векторов (намагничивающий ток близок к пулю).

При штатной схеме соединения обмоток НН в два раздельных треугольника векторы токов в обмотках при Ю на той же секции 1 построены на рис. 2». Токи в обмотке НН; отсутствуют, практически пег тока и в обмотке ßll; (он менее 3%от тока в обмотке Bilí). Сравнение данных рис. 26 и 2в показывает на резкое отличие магнитных полей рассеяния п трансформаторе со схемой соединения обмоток lili в "двойной треугольник" при несимметрии токов, протекающих к секциям сборных шин (предельный случай несимметрии - К!} на одной из секций).

/{ля дальнейших исследований особенностей нормальных установившихся и аварийных режимов СО. имеющих понижающие трансформаторы со схемой соединения обмоток 1111 в "двойной треугольник" были разработаны две математические модели исследуемой СО, адекватно отражающие характерные для трансформатора нового типа гальванические и электромагнитные связи между его расщепленными обмотками IUI. IIa рис.3 изображена схема математической модели СО ноного типа, предназначенной ;шя исследования переходных аварийных режимов с использованием вычислительного комплекса "РИТМ". В этой модели использовались гри обычные трехлучевые схемы замещения, относящиеся к случаю соединений расщепленных обмоток 1111 трансформатора в два независимых треугольника, а специфика соединения в "двойной треугольник", отражена в соответствующих связях эти.х трехлучевых схем замещения, произведенных через идеальные трансформаторы с коэффициентами транс1 ф-мании /з Ki . IIa каждой из секций сборных шин моделировались эквивалеты статических, дпигагельных и преобразовательных шнрузок, конденсаторные

батареи для компенсации реактивной мощности нагрузки, блок КЗ для имита-| ции трехфазных к несимметричных КЗ на секциях шин и на определенном удалении от них за сопротивлением 2.,.

Рис. 3. Математическая модель для «шалит переходных аварийных режимов исследуемой системы электроснабжения.

В третьей главе отражены исследования особенностей аварийных режимов СЭ нового типа и анализы возможных способов уменьшения неблагопри-1тных последствий видоизменения схемы соединения расщепленных обмоток трансформатора.

Специфика соединений обмоток 1111 трансформатора по схеме "двойной феуголышк" к принципиальное отличие параметров схемы замещения такого трансформатора по сравнению с традиционными обуславливают повышение уровня напряжения на неаварнйной секции (см. Рис 4и) при КЗ на другой. Можно записать формулы для определения тока КЗ и напряжения на неаварийной незагруженной (индекс XX) секции в o.e. в функции от парамегроп трехлучевой схемы замещения (X» и Х„) и от относительного значения реактивного сопротивления питающей системы Хс=Sm/S«.

__I_/., ,,__лг_н,__

= + X. + X., и, = ,Я ( • + • ■>- X, + А', + х„ '

Рис. 4. Расчетные схемы замещения для:

а) трансформатора с расщепленными обмотками НН;

б) трансформатора с расщепленными обмотками НН и межсекционным реактором (Хг).

Как показали расчеты по вышеприведенным формулам при больших мощностях S,., системы и отсутствии нагрузки на пеапарийноп секции повышение напряжения можег достичь на пои секции ((„,!.45Un, где U„ - номинальное значение напряжения.

Однако такое повышение являемся предельным. При наличии нагрузки любою вида (статическая, двигательная к т.д.) на неиварпйнои секции уровень напряжения на ней несколько уменьшается. Следует также oí метить, что трехфазные КЗ на шипах секций маловероятны, вероятность наложения режимов холостого хода и КЗ - еще меньшая. При реальных Ю. происходящих за фидерными реакторами или на кабелях в элсшрическом удалении от сборных шин повышение напряжения на неаварииных секциях может и не наблюдаться. Тем более не будет заметных изменений напряжения при КЗ на стороне НИ понижающих трансформаторов (в сетях 0.4кВ). Тем не менее, был проведен анализ возможных технически к экономически оправданных мероприятии по обеспечению благоприятных уровней напряжения при КЗ. Мз них наиболее приемлемым представляется включение между секциями сборных шин СЭ высокоомно-го и малогабаритного реактора - см. рис. 3 и рис. 46.

Токи 1Р, протекающие через реактор в нормальном режиме, при одинаковой за!"рузке секций S.urSm: окутсгвуют. Они максимальны в случае стопроцентной загрузки одной секции (Suii=Sn/2) при отсутствии нагрузки на другой. Такой ток 1Г можно принять за номинальный (длительный) ток реакюра и его значение может быть выражено :

= 1„/2 Х„'(Х„+Хр).

Ориентируясь на гарантированное уменьшение напряжения на неаварийной секции при КЗ на дру гой 'до урИвмем.Х 1 .<2-1 .'3)( J„, которое имеет мест на практике »CJ со сдвоснтлмц рсактОрИми. получено, чю сопротивление X,, со-ста'влягг1 (S,-,=Si„),i а его габаритная мощность Smó=3 13рн Хр - не более 1.2"". Увеличение тока КЗ из-за подпитки через цепь с реактором с такими параметрами не превышает 14.2%. что вполне приемлемо.

С использованием вычислительной программы "РИТМ" выполнено подробное исследование параметров электрических режимов при трехфазном и двухфазном КЗ на одной из секций СЭ с питающим трансформатором мош-

[ностью 63МВА, при широком варьировании,состарл и мощности нагрузок секций. Оно подтвердило достижимость вышеуказанного эффекта ограничения периодических и ударных составляющих токов КЗ; а.также возможность заме!кого уменьшения напряжения на неацариЙНОЙ.секции.при наличии на ней нагрузки, особенно двигательной, и при применении,межсекционного реактора. Сравнение аварийных процессов в случаях соединения,обмоток НН<в "двойной треугольник" и по обычной, схеме дало уменьшение периодических и ударных составляющих токов КЗ примерно в 1.85 р,;па,

Показана возможность построения ,;шухтраисформа горных подстанций с трансформаторами нового тина В случае их параллельной,работы на стороне НН, осуществленной за. счет соединенна попарно ШЬ и ППг, удваивается пропускная способность цепи-питания при,сохранении токов. КЗ на .уровне, характерном для СЭ с традиционными трансформаторами с. расщепленными обмотками. Причем сохраняется принципиально высокий эффект, практически двухкратного уменьшения токов Юв обмотклх гр.ансфррматора.

Четвертая глава посвящена исследовдт1Ю п,~СЭ нового типа установившихся режимов, качества напряжения, и активных потерь- мощности в трансформаторах со схемой соединения обмоток. III! ¡в "двойной треугольник".

Гальваническая связь между расщепленными»обметками>НН'обуславливает ухудшение показателен качества-напрлжаниьна,секциях сборных шин СЭ (отклонения, колебания, песимметрия и. иесимусоцаадьпость) по сравнению с этими же показателями в СЭ стандартного исполнения.

Основные отличия нормальных установившихся,режимов СЭ нового типа состоит в увеличенных различиях (неодинаковости.),уровнен напряжения и их фаз на двух секциях сборных шин при. неравных-величинах нагрузок на этих секциях, особенно если при этом вследствие отсутствия компенсации реактивной мощности педик ^«р-^Рш/Ри.. Предельное значение неодинаковости напряжений в режиме стопроцентной загрузки одной .секции (1цф:0.75) и холостого хода на другой составляет 21.6% по сравнению в СЭ с понижающим трансформатором стандартного типа. Максимальное (различие фазовых сл',--: ов напряжений достигается при (е<р=1 и составляет, соответственно 16.1" и 6.3а для двух сравниваемых схем соединения обмоток ПН.

В случае применения1 межсскгтиоиного реактора, выбранного в ¡ лаве 3 для гарантированного снижения напряжения на нсавармйной секции при трехфазном КЧ па другой до допустимого уровня (ЯР,„п=0.012 8,.,). вследствие появления в этом реакторе уравнительных перетоков мощности при неодинаковых загрузках секций имеет место уменьшение максимальных значений неодинаковости напряжений н разности их углов сдвига, соответственно до значений 9.52% и 7.7".

Однако самым эффективным простым мероприятием для устранения неодинаковости напряжений является включение конденсаторных батареи для полной, по возможности, компенсации реактивной мощности более загруженной секции при отключении устройств компенсации на малозагружепион секции. В этом случае имеют место одинаковые уровни напряжений на секциях, а если мощность конденсаторных батарей оказалась недостаточной для стоиро-центнчй компенсации реактивной мощности, то в сочетании с применением межсскционного реактора (предлагается его включить постоянно) можно при произвольных значениях нагрузок секций иметь одинаковые модули напряжений на секциях О.

В работе был выполнен анализ активных нагрузочных потерь мощности в СЭ с трансформатором, обмотки НИ которого соединены по схеме "двойной треугольник". Широко варьировались модули и нагрузок двух секций и проводились сопоставления с потерями, возникающими в трансформаторе обычного исполнения. Активные нагрузочные потери одинаковы при равенстве нагрузок секций, н практически равны при произвольных величинах нагрузок секций, но больших 50",'.. от мощности расщепленной обмотки трансформатора.

Исследованы процессы электромагнитной совместимости в изучаемой О. связанные с ухудшением параметров качества напряжения при возмущениях рсзкоперсменных и нелинейных нагрузок. В частности, рассмотрены последствия от скачкообразного изменения нагрузки, в том числе при пускач и самозапусках -электролит азелен, из-за подключения нелинейной нагрузки управляемых вентильных преобразователей.

Отклик по напряжению на шинах 2 на возмущение на гармонике V (у=|, 3,...) Д()„ на шиши 1 может быть выражен формулой:

где коэффициент А,, зависит от параметров схемы замещения питающего трансформатора, и нагрузки секции 2 (из-за громоздкости выражение для /1, здесь не приводится). Введено понятие о комплексном коэффициенте чередами возмущении а,. =Л(/;,. /А('и.. Яри типовых размещениях обмшок трансформатора на его стержне коэффициент передачи возмущений «а холостую секцию достигает -0.4. Этот коэффициент уменьшается при наличии нагрузки на неаварийной секции и при применении мсжсекционного реактора. Можно рекомендовать применение соответствующих известных компенсационных и фильтрующих устройств, снижающих величины возмущении в напряжении. Но, тем не менее, следует применять СЭ с трансформатором нового типа в тех случаях, когда возможно обеспечение примерно одинакового распределения нагрузок но двум секциям сборных шин, а резкопеременные и нелинейные нагрузки составляют малую долю суммарной нагрузки.

Теоретические выкладки в работе подкреплены многочисленными расчетами показателей качества электроэнергии, выполненными с использованием вычислительных программ "РИТМ" и "ГАММА".

Основные результаты и выводы

I. Обоснована целесообразность поиска и исследования новых тсхниче- -ских решений, позволяющих в СЭ с понижающими трансформаторами с расщепленными обмотками НН достичь дополнительного уменьшения токов КЗ, отключаемых коммутационной аппаратурой и аварийных токов в обмотках трансформаторов. В этом отношении показаны определенные технико-экономические преимущества нового предложения по построению СЭ, заключающегося в пересоединенин обмоток III) трансформатора в схему "двойной треугольник" при сохранении выдачи мощности электропотребителям от , ,%х секций сборных шин.

2. Для трансформатора с новой схемой соелшштн обмоток 1111 в "двойной треугольник" с использованием экспериментальных измерений, теоретических расчетов и методов математического моделирования выполнен анализ схем замещения, параметров к особенностей электрических режимов, включая нагрузочные активные потери мощности. Обосновано, что в СЭ с новыми трансформаторами достигается практически двухкратное уменьшение уровней токов К'), в том числе и в обмотках трансформаторов.

3. Проведен системный анализ особенностей параметров установившихся и переходных, в том числе аварийных режимов, обусловленных наличием специфической гальванической и электромагнитной связей обмоток НИ при их соединении в "двойной треугольник" и передачей возмущений по напряжению па одной из секций на другую. Предложены простые в выполнении н малозатратные технические мероприятия, позволяющие иметь эксплуатационные характеристики СЭ нового типа, близкие к имеющим место на практике : постоянное I включение между секциями сборных шин малогабаритного реактора, специальный алгоритм регулирования устройств компенсации реактивной мощности и др.

4. Выполненное всестороннее исследование СЭ нового тина позволяет рекомендовать их применение на практике с целью существенного повышения надежности и эффективности работы электооборудовання. Для внедрения трансформаторов с соединением обмошк НН п "двойной треугольник" не требуемся проведения дополнительных проектных и конструктивных разработок, поскольку все изменения и трансформаторе связаны только с иным соединением н геометрическим расположением перемычек между началами и концами обмоток НН, а конструкция последних может не изменяться.