Labor IV. - Villamos Energetika TanszÃ©k

More documents

Recommendations

Info

1. A bekapcsolási áramlökés kedvezőtlen hatásai és csökkentésének módszerei Üresen járó transzformátorok bekapcsolásakor a névleges áram 5-8-szorosát is elérni képes áramlökés léphet fel. A kapocszárlati áram nagyságrendjébe eső bekapcsolási áram amplitúdóját a transzformátor-vasmag konstrukciója, a primer és szekunder oldali tekercs kialakítása (csillag/delta), a remanens fluxus nagysága és főképpen a bekapcsolás fázishelyzete (a hálózati feszültség pillanatértéke a megszakító pólus záródásának pillanatában) szab meg. A nagy bekapcsolási áram fellépésével együttjáró feszültség alá helyezésnek számos kedvezőtlen következménye lehet: • a transzformátor-tekercs a dinamikus igénybevétel miatt fellazul, a szigetelés erodálódik, ami a transzformátor élettartamának csökkenésével jár. • a lassan csillapodó bekapcsolási áramlökés a táphálózaton 2-4 s időtartamig fennálló feszültségletörést okoz, ami az adott hálózathoz csatlakozó valamennyi fogyasztói berendezést kedvezőtlenül érinti (a villamosenergia szolgáltatás minőségének romlása, távközlési zavar) • a nagy bekapcsolási áramlökés a transzformátor differenciálvédelmek beállítását szintén megnehezíti. Tekintve, hogy a bekapcsolási áram -csupán az amplitúdója alapján- nem különböztethető meg a belső zárlattól a differenciálvédelmekben speciális áramkörökkel, ill. algoritmusokkal kell gondoskodni a reteszelésről. Ezek a módszerek azonban az újabb tervezésű transzformátoroknál alkalmazott nagy remanenciájú transzformátorlemez valamint a transzformátor vasanyag telítődéshez közeli kihasználása miatt sokkal kevésbé megbízhatóak és sok esetben téves védelmi működésre vezetnek. A veszélyes bekapcsolási áramok kiküszöbölhetők vagy amplitúdójuk jelentősen mérsékelhető, ha a transzformátor bekapcsolása a visszamaradt fluxus fázishelyzetének (polaritás és nagyság) megfelelően történik. Ez a módszer a vezérelt bekapcsolás (angolul: point on wave controlled switching). A bekapcsolási áramok csökkentése érdekében célszerű a transzformátor kikapcsolását is úgy időzíteni, hogy a rákövetkező bekapcsolás szempontjából kedvező remanens fluxuseloszlás alakuljon ki. A ki -és bekapcsolás időzítése -optimális esetben- lehetővé teszi a remanens fluxus által igényelt fázishelyzetben történő telítődés-mentes transzformátor bekapcsolást, vagyis a bekapcsolási áramnak a névleges üresjárási áram tartományába való csökkentését. Tekintetbe kell venni azonban, hogy a nagy és középfeszültségű megszakítók működése minden esetben bizonyos szórással jár, ami a bekapcsolási áram értékét a fenti optimális értékhez képest megnöveli. A vezérelt transzformátorbekapcsolás sikeres megvalósításához mindenekelőtt korszerű, pontos működésű megszakítóra van szükség. (A bekapcsolási idő szórása ne haladja meg a ±1 ms-ot). A vezérlési stratégia kialakítását számos szempont befolyásolja, ezek közül a legfontosabbak: • a transzformátor kapcsolási csoportja • a megszakító hajtás típusa (fázisonként külön, vagy közös hajtás, közös hajtás esetén mindhárom fázis egyszerre kapcsol vagy időben késleltetve, u.n “elékelt”) • a remanens fluxus befolyásolhatósága a kikapcsolás vezérlésével. Ehhez ismerni kell a megszakító áramlevágási tulajdonságait, a kikapcsoláskor a transzformátoron maradó fogyasztók jellemzőit és a megszakító, ill. transzformátor közötti gyűjtősín (kábel) paramétereit. - 2 -
Modern megszakítók esetén bekapcsolás idejének a névleges értéktől való eltérése legfeljebb +/-0.5 ms. A megszakító bekapcsolási önideje még hosszú üzemszünetet követően sem változik meg jelentősen, a változás mértékére a gyártók 1% körüli értéket közölnek ami 50 ms körüli bekapcsolási önidőt alapul véve 0.5 ms-nak felel meg. 2. A bekapcsolási áramlökés fizikai magyarázata Transzformátorok hálózatra kapcsolásakor fellépő áramlökés fizikai magyarázata a fluxusállandóság. A könnyebb érthetőség kedvéért egyfázisú transzformátort feltételezve a bekapcsolás legkedvezőtlenebb - legnagyobb túláramot keltő - pillanata, ha a bekapcsolás a hálózati feszültség nulla-átmenetében következik be és a vasmagban a megelőző kikapcsoláskor maximális remanens fluxus maradt. A feszültség nullaátmenetekor a mágnesező áram és vele együtt a fluxus is maximális és 90 villamos fokkal késik. A fluxusállandóság elvének teljesüléséhez egy azonos amplitudójú, de ellentétes polaritású kiegyenlítő fluxusnak kell képződnie, hogy a fluxusgörbe a remanens fluxusnak megfelelő kezdőpontról indulhasson. Az eredő fluxus ezt követően egy félperiódus múlva éri el legnagyobb értékét, amely a vasmag telítési határát lényegesen túllépheti. Ez a többlet fluxus kiszorul a vasmagot körülvevő tekercsrendszerbe (az irodalomban szokásos nem teljesen precíz megfogalmazás szerint a “levegőbe”), ahol fenntartása nagy áramerősséget igényel. Az így kialakult, lassan csillapodó áramtranziens megközelítheti a kapocszárlati áram értékét, veszélyes dinamikus és termikus igénybevételt okozva. Ha a transzformátor bekapcsolása a feszültség nullaátmenetében, de remanens fluxus nélkül történik, a kiegyenlítő fluxus azonos nagyságú és ellentétes polaritású, mint a legnagyobb üzemi fluxus. Az eredő fluxus egy félperiódus múlva az üzemi érték kétszeresére nő és a vasmag telítődik. A levegőbe szoruló fluxus fenntartásához szükséges mágnesező áram ebben az esetben a transzformátor névleges árama tartományában van. Ha a feszültség alá helyezés pillanatában nincs remanens fluxus és a bekapcsolás a feszültség maximumában következik be, a bekapcsolási tranziens a kis értékű állandósult üresjárási áram nagyságrendjében marad. A háromfázisú folyamat leírását bonyolítja a fázisok közötti galvanikus és mágneses kapcsolat. A bekapcsolási áramlökést ezen kívül a vasmag típusa, a tekercsrendszer kapcsolási csoportja és a csillagpontföldelés módja is befolyásolja. A továbbiakban a primer oldalon földelt csillagpontú, a szekunder oldalon delta tekercselésű, 3 fázisú, magtipusú transzformátor alapul vételével tekintjük át az egyes fázisok bekapcsolási pillanatának és a remanenciának az áramlökésre gyakorolt hatását. Feltételezve, hogy nincs remanens fluxus, a bekapcsolás előtt mindhárom oszlop fluxusa zérus. Ha a bekapcsolás mindhárom fázisban azonos pillanatban történik az egyik fázis feszültség csúcsértékénél vagy nullaátmeneténél, a maximális fluxus 2⋅Φ n illetve 1.86⋅Φ n lesz, vagyis a bekapcsolási áramlökés mindenképpen nagy amplitudójú lesz. Tranziensmentes bekapcsolási áram eléréséhez a megszakító pólusok egyedi, lépcsőzőtt pillanatban történő érintkező zárása szükséges. - 3 -
Page 1: BME Villamosmérnöki és Informati
Page 5 and 6: Hl ⋅ l Bl ⋅ l im = = , ahol (5)
Page 7 and 8: Mérés 450 [kV] 300 Számítógép
Page 9 and 10: 120 [kV] 80 120 kV-os oldali feszü
Page 11 and 12: 140 [kV] 120 kV-os oldali feszülts
Page 13: 6. Vezérelt kapcsolás megvalósí

Labor IV. - Villamos Energetika TanszÃ©k

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?