18.11.2014 Views

Labor IV. - Villamos Energetika Tanszék

Labor IV. - Villamos Energetika Tanszék

Labor IV. - Villamos Energetika Tanszék

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

BME <strong>Villamos</strong>mérnöki és Informatikai Kar<br />

<strong>Villamos</strong> <strong>Energetika</strong> Tanszék<br />

<strong>Labor</strong> <strong>IV</strong>.<br />

Transzformátorok vezérelt bekapcsolása<br />

- mérési segédlet -<br />

Összeállította: Prikler László<br />

Tartalom<br />

1. A bekapcsolási áramlökés kedvezőtlen hatásai és csökkentésének módszerei............. 2<br />

2. A bekapcsolási áramlökés fizikai magyarázata............................................................. 3<br />

3. A bekapcsolási áramlökés egyszerűsített számítása...................................................... 4<br />

4. Generátor blokktranszformátor bekapcsolásának számítógépi szimulációja................ 6<br />

5. A remanens fluxus számítása ...................................................................................... 12<br />

6. Vezérelt kapcsolás megvalósítása közös hajtású, lépcsőzött kapcsolási idejű<br />

megszakítóval ............................................................................................................ 13<br />

7. Mérési feladatok:......................................................................................................... 13<br />

2005 október 10.<br />

- 1 -


1. A bekapcsolási áramlökés kedvezőtlen hatásai és csökkentésének<br />

módszerei<br />

Üresen járó transzformátorok bekapcsolásakor a névleges áram 5-8-szorosát is elérni képes<br />

áramlökés léphet fel. A kapocszárlati áram nagyságrendjébe eső bekapcsolási áram<br />

amplitúdóját a transzformátor-vasmag konstrukciója, a primer és szekunder oldali tekercs<br />

kialakítása (csillag/delta), a remanens fluxus nagysága és főképpen a bekapcsolás<br />

fázishelyzete (a hálózati feszültség pillanatértéke a megszakító pólus záródásának<br />

pillanatában) szab meg. A nagy bekapcsolási áram fellépésével együttjáró feszültség alá<br />

helyezésnek számos kedvezőtlen következménye lehet:<br />

• a transzformátor-tekercs a dinamikus igénybevétel miatt fellazul, a szigetelés<br />

erodálódik, ami a transzformátor élettartamának csökkenésével jár.<br />

• a lassan csillapodó bekapcsolási áramlökés a táphálózaton 2-4 s időtartamig<br />

fennálló feszültségletörést okoz, ami az adott hálózathoz csatlakozó valamennyi<br />

fogyasztói berendezést kedvezőtlenül érinti (a villamosenergia szolgáltatás<br />

minőségének romlása, távközlési zavar)<br />

• a nagy bekapcsolási áramlökés a transzformátor differenciálvédelmek beállítását<br />

szintén megnehezíti. Tekintve, hogy a bekapcsolási áram -csupán az amplitúdója<br />

alapján- nem különböztethető meg a belső zárlattól a differenciálvédelmekben<br />

speciális áramkörökkel, ill. algoritmusokkal kell gondoskodni a reteszelésről. Ezek<br />

a módszerek azonban az újabb tervezésű transzformátoroknál alkalmazott nagy<br />

remanenciájú transzformátorlemez valamint a transzformátor vasanyag telítődéshez<br />

közeli kihasználása miatt sokkal kevésbé megbízhatóak és sok esetben téves<br />

védelmi működésre vezetnek.<br />

A veszélyes bekapcsolási áramok kiküszöbölhetők vagy amplitúdójuk jelentősen<br />

mérsékelhető, ha a transzformátor bekapcsolása a visszamaradt fluxus fázishelyzetének<br />

(polaritás és nagyság) megfelelően történik. Ez a módszer a vezérelt bekapcsolás (angolul:<br />

point on wave controlled switching). A bekapcsolási áramok csökkentése érdekében<br />

célszerű a transzformátor kikapcsolását is úgy időzíteni, hogy a rákövetkező bekapcsolás<br />

szempontjából kedvező remanens fluxuseloszlás alakuljon ki. A ki -és bekapcsolás<br />

időzítése -optimális esetben- lehetővé teszi a remanens fluxus által igényelt fázishelyzetben<br />

történő telítődés-mentes transzformátor bekapcsolást, vagyis a bekapcsolási áramnak a<br />

névleges üresjárási áram tartományába való csökkentését. Tekintetbe kell venni azonban,<br />

hogy a nagy és középfeszültségű megszakítók működése minden esetben bizonyos<br />

szórással jár, ami a bekapcsolási áram értékét a fenti optimális értékhez képest megnöveli.<br />

A vezérelt transzformátorbekapcsolás sikeres megvalósításához mindenekelőtt korszerű,<br />

pontos működésű megszakítóra van szükség. (A bekapcsolási idő szórása ne haladja meg a<br />

±1 ms-ot). A vezérlési stratégia kialakítását számos szempont befolyásolja, ezek közül a<br />

legfontosabbak:<br />

• a transzformátor kapcsolási csoportja<br />

• a megszakító hajtás típusa (fázisonként külön, vagy közös hajtás, közös hajtás<br />

esetén mindhárom fázis egyszerre kapcsol vagy időben késleltetve, u.n “elékelt”)<br />

• a remanens fluxus befolyásolhatósága a kikapcsolás vezérlésével. Ehhez ismerni<br />

kell a megszakító áramlevágási tulajdonságait, a kikapcsoláskor a transzformátoron<br />

maradó fogyasztók jellemzőit és a megszakító, ill. transzformátor közötti gyűjtősín<br />

(kábel) paramétereit.<br />

- 2 -


Modern megszakítók esetén bekapcsolás idejének a névleges értéktől való eltérése<br />

legfeljebb +/-0.5 ms. A megszakító bekapcsolási önideje még hosszú üzemszünetet<br />

követően sem változik meg jelentősen, a változás mértékére a gyártók 1% körüli értéket<br />

közölnek ami 50 ms körüli bekapcsolási önidőt alapul véve 0.5 ms-nak felel meg.<br />

2. A bekapcsolási áramlökés fizikai magyarázata<br />

Transzformátorok hálózatra kapcsolásakor fellépő áramlökés fizikai magyarázata a<br />

fluxusállandóság. A könnyebb érthetőség kedvéért egyfázisú transzformátort feltételezve a<br />

bekapcsolás legkedvezőtlenebb - legnagyobb túláramot keltő - pillanata, ha a bekapcsolás a<br />

hálózati feszültség nulla-átmenetében következik be és a vasmagban a megelőző<br />

kikapcsoláskor maximális remanens fluxus maradt.<br />

A feszültség nullaátmenetekor a mágnesező áram és vele együtt a fluxus is maximális és<br />

90 villamos fokkal késik. A fluxusállandóság elvének teljesüléséhez egy azonos<br />

amplitudójú, de ellentétes polaritású kiegyenlítő fluxusnak kell képződnie, hogy a<br />

fluxusgörbe a remanens fluxusnak megfelelő kezdőpontról indulhasson. Az eredő fluxus<br />

ezt követően egy félperiódus múlva éri el legnagyobb értékét, amely a vasmag telítési<br />

határát lényegesen túllépheti. Ez a többlet fluxus kiszorul a vasmagot körülvevő<br />

tekercsrendszerbe (az irodalomban szokásos nem teljesen precíz megfogalmazás szerint a<br />

“levegőbe”), ahol fenntartása nagy áramerősséget igényel. Az így kialakult, lassan<br />

csillapodó áramtranziens megközelítheti a kapocszárlati áram értékét, veszélyes dinamikus<br />

és termikus igénybevételt okozva.<br />

Ha a transzformátor bekapcsolása a feszültség nullaátmenetében, de remanens fluxus<br />

nélkül történik, a kiegyenlítő fluxus azonos nagyságú és ellentétes polaritású, mint a<br />

legnagyobb üzemi fluxus. Az eredő fluxus egy félperiódus múlva az üzemi érték<br />

kétszeresére nő és a vasmag telítődik. A levegőbe szoruló fluxus fenntartásához szükséges<br />

mágnesező áram ebben az esetben a transzformátor névleges árama tartományában van.<br />

Ha a feszültség alá helyezés pillanatában nincs remanens fluxus és a bekapcsolás a<br />

feszültség maximumában következik be, a bekapcsolási tranziens a kis értékű állandósult<br />

üresjárási áram nagyságrendjében marad.<br />

A háromfázisú folyamat leírását bonyolítja a fázisok közötti galvanikus és mágneses<br />

kapcsolat. A bekapcsolási áramlökést ezen kívül a vasmag típusa, a tekercsrendszer<br />

kapcsolási csoportja és a csillagpontföldelés módja is befolyásolja.<br />

A továbbiakban a primer oldalon földelt csillagpontú, a szekunder oldalon delta<br />

tekercselésű, 3 fázisú, magtipusú transzformátor alapul vételével tekintjük át az egyes<br />

fázisok bekapcsolási pillanatának és a remanenciának az áramlökésre gyakorolt hatását.<br />

Feltételezve, hogy nincs remanens fluxus, a bekapcsolás előtt mindhárom oszlop fluxusa<br />

zérus. Ha a bekapcsolás mindhárom fázisban azonos pillanatban történik az egyik fázis<br />

feszültség csúcsértékénél vagy nullaátmeneténél, a maximális fluxus 2⋅Φ n illetve 1.86⋅Φ n<br />

lesz, vagyis a bekapcsolási áramlökés mindenképpen nagy amplitudójú lesz.<br />

Tranziensmentes bekapcsolási áram eléréséhez a megszakító pólusok egyedi, lépcsőzőtt<br />

pillanatban történő érintkező zárása szükséges.<br />

- 3 -


Földelt csillagpontú transzformátor esetén célszerű a bekapcsolást a vasmag középső<br />

oszlopával, a B fázissal kezdeni a saját fázisfeszültsége maximuma pillanatában. Ekkor<br />

ugyanis az áramkör a földön át tud záródni és a mágneses fluxus tranziens nélkül jön létre.<br />

A bekapcsolt fázis mágnesező árama a még be nem kapcsolt A-C fázisok oszlopát is<br />

gerjeszti az állandósult érték 50%-ára. Az A és C fázis fluxusa 5 ms múlva mindkét<br />

fázisban eléri az állandósult állapotnak megfelelő pillanatértéket, így ekkor ezt a két fázist<br />

is nagyáramú tranziens keletkezése nélkül lehet bekapcsolni.<br />

3. A bekapcsolási áramlökés egyszerűsített számítása<br />

A transzformátor bekapcsolás legkedvezőtlenebb esete az, ha a bekapcsolás a hálózati<br />

feszültség nullaátmeneténél és a feszültséggörbe iránytangensével azonos előjelű<br />

maximális remanens fluxusnál történik. Ekkor az eredő fluxus 1<br />

( )<br />

Φmax = 2⋅ Φn + Φr = Av 2⋅ Bn + B<br />

r<br />

, ahol (1)<br />

Φ max a bekapcsolás utáni félperiódusban kialakuló legnagyobb fluxus,<br />

Φ n a legnagyobb üzemi fluxus, Φ r a remanens fluxus,<br />

A v a vasmag keresztmetszete,<br />

a remanens indukció, B n a vasmag névleges indukciójának csúcsértéke<br />

B r<br />

Ha az eredő fluxus túllépi a telítési határt, a többlet fluxus kiszorul a vasmag és a<br />

bekapcsolt tekercselés közötti légtérbe. Ezt követően a transzformátor úgy viselkedik,<br />

mintha légmagos induktivitás volna. Ez a levegőben megjelenő fluxus az alábbi egyszerű<br />

képlettel fejezhető ki:<br />

Φ<br />

l<br />

= Φ<br />

max<br />

− Φ<br />

t<br />

= Bl ⋅ Al<br />

, ahol (2)<br />

A l a légtér keresztmetszete, B l a mágneses indukció a levegőben,<br />

Φ t a telítési fluxus, amely a B t telítési indukció és az A v vasmagkeresztmetszet<br />

szorzata.<br />

Az előbbiekből következik, hogy a levegőcsatornában fellépő fluxus<br />

( )<br />

Φ l<br />

= B l<br />

⋅ A l<br />

= ⋅ B n<br />

+ B r<br />

− B t<br />

⋅ A v<br />

2 , (3)<br />

és az átlagos indukció a levegőben<br />

Av<br />

Bl<br />

= ( 2 ⋅ Bn<br />

+ Br<br />

Al<br />

− Bt<br />

). (4)<br />

A mágneses térerősség a vasmagban, illetve a vasmag és a bekapcsolt tekercselés közötti<br />

légtérben egyenlőnek vehető, mert a közegek határfelületén a tangenciális összetevő<br />

folytonosan hatol át. Eszerint<br />

B = µ 0<br />

⋅ H , ahol<br />

H l a mágneses térerősség a levegőben<br />

−7 −1<br />

µ = 4⋅π<br />

⋅10<br />

Vs( Am ) , a levegő (olaj) permeabilitása<br />

0<br />

A bekapcsolási túláram csúcsértéke:<br />

l<br />

l<br />

1 ld. 1. sz. Függelék<br />

- 4 -


Hl<br />

⋅ l Bl<br />

⋅ l<br />

im<br />

= = , ahol (5)<br />

N µ 0<br />

⋅ N<br />

N a bekapcsolt tekercselés menetszáma, l a mágneses erővonalhossz a levegőben<br />

B l behelyettesítésével a maximális bekapcsolási áram az alábbi képletből számítható:<br />

i<br />

1<br />

A<br />

v<br />

m<br />

= ⋅ ⋅ ⋅ 2<br />

µ 0<br />

Al<br />

N<br />

l<br />

( ⋅ B + B − B )<br />

n<br />

Az előbbi képlet szerint a dinamikus és termikus igénybevételek csökkentése<br />

szempontjából az a kedvezőbb, ha a bekapcsolás:<br />

- a nagyobb menetszámú tekercs felől történik<br />

- a nagyobb átmérőjű tekercs kapcsairól történik<br />

- a legnagyobb feszültségáttételt adó fokozatban történik, feltéve, hogy a<br />

szabályozó tekercs átmérője nem kisebb mint a primer tekercselésé.<br />

Egy 155 MVA-es 132/15 kV-os tekercsrendszerének főbb geometriai adatait az 1.<br />

ábra mutatja. Az ábrán tekercsátmérők és tekercs hosszak méterben vannak feltüntetve.<br />

r<br />

t<br />

(6)<br />

∅=0.88<br />

∅=0.928<br />

HV<br />

LV<br />

∅=1.156<br />

∅=1.242<br />

∅=1.510<br />

1.8<br />

2.2<br />

1. ábra<br />

A magtipusú transzformátor ablakméretei<br />

A tekercsrendszer és a vasmag geometriai és villamos jellemzői:<br />

Vasmag oszlop keresztmetszete: A v = 0.535 m 2<br />

A vasmag és a nagyfeszültségű tekercs közötti légtér keresztmetszete: A l = 1.21 m 2<br />

A bekapcsolt menetek száma -5%-os megcsapolásnál: N = 375<br />

Üzemi indukció: B n = 1.62 T<br />

Remanens indukció: B r = 1.52 T (a telítési indukció 75%-a)<br />

Telítődési indukció: B t = 2.03 T<br />

22 . + 18 .<br />

Erővonal hossz a levegőben: l = = 20 . m<br />

2<br />

A blokktranszformátor geometriai és villamos jellemzőit a (6) összefüggésébe<br />

helyettesítve:<br />

i = 1 0.<br />

535 2<br />

m −7<br />

⋅ ⋅ ⋅( 2 ⋅ 162 . + 152 . − 2. 03)<br />

= 5123 A<br />

(7)<br />

4⋅π<br />

⋅10<br />

121 . 375<br />

a bekapcsolási áramlökés lehetséges legnagyobb értékére 5123 A cs , ami a transzformátor<br />

névleges áram csúcsértékének 5.35 - szöröse.<br />

- 5 -


Amennyiben remanens fluxus jelenlétével nem kell számolni és a bekapcsolás feszültség<br />

nullaátmenetben történik a maximális áram 2300 A cs . Ha van remanens fluxus, de a<br />

bekapcsolás a feszültség maximumánál történik az áram maximuma 2100 A cs . A<br />

bemutatott számítás azonban több szempontból is egyszerűsítéseket tartalmaz:<br />

a) a transzformátort tápláló hálózatot végtelen nagy zárlati teljesítményűnek tételezi fel,<br />

márpedig a transzformátor kapocsfeszültsége a táphálózatból felvett áram<br />

amplitudójától nem tekinthető függetlennek. Valóságos körülmények között a<br />

kapocsfeszültség számottevő csökkenése következik be, ha a transzformátor árama a<br />

telítés miatt a névleges áram többszörösére nő, ez pedig nyilvánvalóan az áram további<br />

növekedése ellen hat.<br />

b) az egyszerűsített számítás a veszteségeket elhanyagolja, bár ezek hatása az áramlökés<br />

legnagyobb, első csúcsértékére valóban nem számottevő.<br />

c) a számítás elhanyagolja a transzformátor többfázisú jellegét.<br />

Háromfázisú transzformátor esetén - amennyiben az egyes fázisok 10 ms-nál kisebb<br />

időkésleltetéssel kapcsolnak be - az elsőnek bekapcsolódó fázis fluxusmaximumát a késő<br />

fázis(ok)ban felépülő fluxus is befolyásolja. Ugyanakkor érvényesül egy ellenkező irányú<br />

hatás is, nevezetesen, hogy az elsőnek bekapcsolódó fázis által létrehozott indukció a még<br />

be nem kapcsolt fázis(ok) remanens fluxusára szuperponálódik, így ezen fázisok<br />

fluxusmaximuma az (1) összefüggés szerinti értéknél nagyobb is lehet. Számításaink<br />

szerint a fázisok egymásra hatásából adódó fluxusnövekmény - 3.3 ms-al késő A-C-B<br />

sorrendben végrehajtott bekapcsolás esetén- legfeljebb a névleges fluxus 30%-át teszi ki,<br />

így háromfázisú transzformátor esetén a bekapcsolási áramlökés maximuma a (7) képlettel<br />

kapott számértéknél a legpesszimisztikusabb esetben mintegy 18%-al nagyobb is lehet. Az<br />

a) és b) pont szerinti egyszerűsítések miatt viszont a képletből kapott érték a valóságosnál<br />

nagyobbnak adódik, így a két hiba némiképpen kompenzálja egymást.<br />

4. Generátor blokktranszformátor bekapcsolásának számítógépi szimulációja<br />

A előző fejezetben bemutatott számítás az egyszerűsítések és elhanyagolások miatt csupán<br />

a transzformátor bekapcsolási áramlökésének közelítő számítására alkalmas. Pontosabb<br />

számításokhoz számítógépi szimuláció szükséges. Ilyen vizsgálatokat például a EMTP<br />

(Electromagnetic Transients Program -www.emtp.org)-al lehet végezni. A transzformátormodellek<br />

háromfázisú, nemlineáris transzformátorok a valóságnak megfelelő hiszterézissel<br />

és tekercselrendezéssel.<br />

2. ábra<br />

Számítógépi szimuláció<br />

- 6 -


Mérés<br />

450<br />

[kV]<br />

300<br />

Számítógépi szimuláció<br />

150<br />

0<br />

-150<br />

-300<br />

-450<br />

0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 [s] 0.20<br />

8000<br />

[A]<br />

6000<br />

4000<br />

2000<br />

0<br />

-2000<br />

-4000<br />

-6000<br />

-8000<br />

0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 [s] 0.20<br />

3. ábra<br />

120 kV-os oldali feszültségek (felül) és áramok (alul) az A fázis feszültség nullaátmenetkor végzett bekapcsolás esetén.<br />

Remanens fluxus eloszlása a bekapcsolás előtt: A:+75%, B:-75%, C:0%<br />

- 7 -


120<br />

[kV]<br />

80<br />

Kikapcsolás Bekapcsolás<br />

120 kV-os oldali feszültségek<br />

40<br />

0<br />

-40<br />

-80<br />

-120<br />

0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 [s] 0.12<br />

90<br />

60<br />

Remanens fluxus<br />

3000<br />

[A]<br />

2000<br />

Bekapcsolási áramlökés<br />

30<br />

1000<br />

0<br />

0<br />

-1000<br />

-30<br />

-2000<br />

-60<br />

-3000<br />

-90<br />

20 25 30 35 40 45 [ms] 50<br />

-4000<br />

0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 [s] 0.12<br />

4. ábra: - Vezérlés nélküli esetben a maximális bekapcsolási áramlökés 4xIn egy 132/15 kV-os 155 MVA-es YnD11 transzformátor esetén.<br />

- 8 -


120<br />

[kV]<br />

80<br />

120 kV-os oldali feszültségek<br />

40<br />

0<br />

-40<br />

-80<br />

-120<br />

0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 [s] 0.12<br />

90<br />

60<br />

Remanens fluxus<br />

2000<br />

[A]<br />

1500<br />

Bekapcsolási áramlökés<br />

30<br />

0<br />

-30<br />

-60<br />

-90<br />

20 29 38 47 56 [ms] 65<br />

1000<br />

500<br />

0<br />

-500<br />

-1000<br />

-1500<br />

0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 [s] 0.12<br />

5. ábra: - Ha csupán a bekapcsolás vezérelt, az áramlökés +/-1ms-os szórást megengedve 1.8xIn-re csökken.<br />

- 9 -


140<br />

[kV]<br />

120 kV-os oldali feszültségek<br />

88<br />

36<br />

-16<br />

-68<br />

-120<br />

0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 [s] 0.12<br />

90<br />

60<br />

Remanens fluxus<br />

700<br />

[A]<br />

500<br />

Bekapcsolási áramlökés<br />

30<br />

300<br />

0<br />

100<br />

-30<br />

-100<br />

-60<br />

-300<br />

-90<br />

20 29 38 47 56 [ms] 65<br />

-500<br />

0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 [s] 0.12<br />

6. ábra: - A be- és a kikapcsolás együttes vezérlésével (+/-1ms-os megszakító hajtás szórást megengedve) az áramlökés kisebb mint 0.6xIn.<br />

- 10 -


140<br />

[kV]<br />

120 kV-os oldali feszültségek<br />

88<br />

36<br />

-16<br />

-68<br />

-120<br />

0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 [s] 0.12<br />

90<br />

60<br />

Remanens fluxus<br />

100<br />

[A]<br />

75<br />

Bekapcsolási “áramlökés”<br />

30<br />

50<br />

0<br />

25<br />

-30<br />

0<br />

-60<br />

-25<br />

-90<br />

20 29 38 47 56 [ms] 65<br />

-50<br />

0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 [s] 0.12<br />

7. ábra: - A kapcsolás gyakorlatilag áramlökés mentes, ha a be- és a kikapcsolás egyaránt vezérelt és a megszakító szórása < +/- 0.3 ms .<br />

- 11 -


5. A remanens fluxus számítása<br />

A remanens fluxus polaritása és nagysága alapvető szerepet játszik a feszültség alá<br />

helyezéskor kialakuló bekapcsolási áramlökés amplitudójának meghatározásában. Az<br />

egyes fázisokban visszamaradó remanens fluxus nagyságát a tekercsfluxusok pillanatértéke<br />

és az üresjárási áram megszakadását követően a transzformátor nemlineáris mágnesezőága,<br />

valamint a megszakító és a transzformátor közötti hálózatelemek kapacitása által alkotott<br />

áramkörben lejátszódó lengés határozza meg. Háromfázisú földelt csillagpontú, Yn/D<br />

kapcsolású transzformátor esetén a lengés a másodiknak nyitó fázis áramának megszűnése<br />

pillanatában kezdődik.<br />

Tekintve, hogy az állandósult üresjárási áram (ami a transzformátor üresjárási áramának és<br />

a transzformátort a megszakítóval összekötő gyűjtősín, illetve kábel kapacitív<br />

töltőáramának eredője) csupán néhány A, igen nagy a valószínűsége annak, hogy a<br />

megszakító érintkezőinek szétválásakor fellépő intenzív oltóhatások az áramot rövid idő<br />

alatt instabillá tegyék és az áram pillanatszerűen, áramlevágással szűnjön meg. Ennélfogva<br />

a transzformátor kikapcsolásakor lejátszódó ívfolyamatok elhanyagolhatók és a<br />

megszakítót egy olyan ideális kapcsolóval lehet modellezni, amely az áramot az érintkezők<br />

szétválásának pillanatában megszünteti.<br />

A remanens indukció értékeiről pontosabb képet nyerhetünk a számítógépi modell<br />

felhasználásával. A számítások során tekintetbe lehet venni a transzformátoroknál<br />

általában közös hajtású megszakító kikapcsolási sorrendjét és az egyes fázisok kikapcsolási<br />

ideje közötti időkésleltetést is. Egy 155 MVA-es blokktranszformátor vasmagoszlopaiban<br />

maradó remanens indukció értékeit a névleges fluxus %-ában a 8. ábra mutatja.<br />

A számítások szerint a remanens fluxus legnagyobb értéke a névleges indukció 72 %-a. A<br />

diagramon ezen kívül jól megfigyelhető egy-egy kb. 2 ms szélességű tartomány, amikor a<br />

remanencia mindhárom fázisban a névleges érték 50 %-a alatt marad. A vezérelt<br />

transzformátor bekapcsolás szempontjából optimális fluxusképet a 3. ábrán 1, 2 ill. 3 jelű<br />

időpontban végzett kikapcsolás adja. Ezen kikapcsolási időpillanatok közös jellemzője,<br />

hogy az egyik vasmagoszlop remanens fluxusa 0, a másik kettőé pedig azonos nagyságú,<br />

de ellentétes polaritású.<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

10<br />

0<br />

-10<br />

-20<br />

-30<br />

-40<br />

-50<br />

-60<br />

-70<br />

-80<br />

-90<br />

%<br />

Flux_A Flux_B Flux_C<br />

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20<br />

1 2 3<br />

8. ábra - Remanens fluxus B-C-A (0-3-6 ms) sorrendben való kikapcsoláskor<br />

Time [ms]<br />

- 12 -


6. Vezérelt kapcsolás megvalósítása közös hajtású, lépcsőzött kapcsolási idejű<br />

megszakítóval<br />

Amennyiben a transzformátorok bekapcsolása a vasmag remanens fluxusával megegyező fluxuspillanatértéknél<br />

történik, akkor nem lép fel kiegyenlítő fluxus és nagy amplitudójú bekapcsolási<br />

áramlökés sem. A bekapcsolási áram minimalizálásához a fentiek szerint a vasmag-oszlop fluxus<br />

értékétől függő vezérelt bekapcsolásra és a majdan elsőnek bekapcsolódó fázisban a kikapcsolás<br />

vezérlésével kedvező amplitúdójú remanens fluxus előidézésére van szükség.<br />

Az YnD kapcsolású hatásosan földelt csillagpontú transzformátoroknál a vezérlés optimális<br />

sorrendje a B fázis bekapcsolása a fázisfeszültség maximuma pillanatában, majd az A és C fázis<br />

bekapcsolása 90 villamos fokkal (5 ms) később. Sok esetben a közös hajtású megszakító fázisok<br />

közötti mechanikus késleltetése azonban nem teszi lehetővé a bekapcsolás megvalósítását a fenti<br />

optimális időpillanatokban. Azonban, ha a remanens fluxus ismert értékű és az egyes fázisok<br />

bekapcsolásának sorrendje kötött (a megszakító elékelt), megadható a bekapcsolás optimális<br />

fázishelyzetére egy olyan intervallum, amikor a transzformátor feszültség alá helyezésekor<br />

mindhárom fázisban kis amplitúdójú áram-tranziens keletkezik.<br />

A bekapcsolási áramlökés redukálásának a legegyszerűbb módja -YnD kapcsolású<br />

transzformátorok esetén az elsőnek bekapcsolódó pólus működési pillanatának a táphálózati<br />

feszültség maximum-pillanatértékéhez való szinkronizálása. Ezzel a módszerrel a bekapcsolási<br />

áramlökés a vezéreletlen esetben kialakuló maximális érték 45%-ára csökkenthető.<br />

Amennyiben a transzformátor megóvása és a differenciálvédelem rendellenes működésének<br />

megakadályozása érdekében a bekapcsolási áramlökés értékét nagyobb mértékben szükséges<br />

redukálni, a remanens fluxust is kontrollálni kell, amit a transzformátor kikapcsolásának a<br />

vezérlésével lehet megoldani. Ezzel a módszerrel 0 - 3.3 - 6.6 ms elékelést és +/-1 ms-os megszakító<br />

szórást alapul véve a bekapcsolási áramlökés a vezérlés nélküli esetben fellépő maximális érték 20<br />

%-a alatt tartható.<br />

7. Mérési feladatok:<br />

1) A háromfázisú 380/220 V-os modelltranszformátor tekercsrendszerének kialakítása a<br />

mérésvezető által megadott konfigurációnak megfelelően.<br />

2) Állandósult üresjárási áram rögzítése Transanal 16 regisztrálóval U=Un, U=1.05 Un és<br />

U=1.1 Un feszültségen. Az üresjárási áram harmonikus tartalmának mérése a feszültség<br />

függvényében.<br />

3) A szinkron vezérlő készülék helyes működésének ellenőrzése.<br />

4) A transzformátor bekapcsolása a kapcsolási csoportjának megfelelő legkedvezőbb<br />

bekapcsolási fázishelyzetben, remanens fluxus nélkül. A bekapcsolási áramlökés rögzítése.<br />

5) A transzformátor bekapcsolása a kapcsolási csoportjának megfelelő legkedvezőtlenebb<br />

bekapcsolási fázishelyzetben, remanens fluxus nélkül és különböző remanens fluxusok<br />

esetén. A bekapcsolási áramlökés rögzítése.<br />

6) A bekapcsolási időpillanat optimálistól való eltérésének hatása a bekapcsolási áramra.<br />

1. sz. Függelék<br />

- 13 -

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!